Tietokantaratkaisuehdotus pientasajännitesähköverkoston mittausdatavarastoksi

Lappeenrannan teknillinen yliopisto tutkii pientasajännitesähkön käyttöä. Yliopisto on rakennuttanut Järvi-Suomen Energia Oy:n ja Suur-Savon Sähkö Oy:n kanssa yhteistyössä kokeellisen pientasajännitesähköverkon, jolla pystytään tarjoamaan kenttäolosuhteet pienjännitetutkimukselle todellisilla asiakkailla ja todentaa LVDC-teknologiaa ja muita älykkään sähköverkon toimintoja kenttäolosuhteissa. Verkon tasajänniteyhteys on rakennettu 20 kV sähkönjakeluverkon ja neljän kuluttajan välille. 20 kV keskijännite suunnataan tasamuuntamolla ±750 V pientasajännitteeksi ja uudestaan 400/230 V vaihtojännitteeksi kuluttajien läheisyydessä. Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on luoda yliopistolle tietokanta pientasajännitesähköverkosta kertyvälle tiedolle ja mittaustuloksille. Tietokanta nähtiin tarpeelliseksi luoda, jotta pienjänniteverkon mittaustuloksia pystytään myöhemmin tarkastelemaan yhdessä ja yhtenäisessä muodossa. Yhdeksi tutkimuskysymykseksi muodostui, kuinka järjestää ja visualisoida kaikki verkosta palvelimille kertyvä mittausdata. Työssä on huomioitu myös kolme tietokantaa mahdollisesti hyödyntävää käyttäjäryhmää: kotitalousasiakkaat, sähköverkkoyhtiöt ja tutkimuslaboratorio, sekä pohdittu tietokannan hyötyä ja merkitystä näille käyttäjille. Toiseksi tutkimuskysymykseksi muodostuikin, mikä kaikesta tietokantaan talletetusta datasta olisi oleellisen tärkeää ottaa talteen näiden asiakkaiden kannalta, ja kuinka nämä voisivat hakea tietoa tietokannasta. Työn tutkimusmenetelmät perustuvat jo valmiiksi olemassa olevaan mittausdataan. Työtä varten on käytetty sekä painettua että sähköisessä muodossa olevaa kirjallisuutta. Työn tuloksena on saatu luotua tietokanta MySQL Workbench -ohjelmistolla, sekä mittausdatan keräys- ja käsittelyohjelmat Python-ohjelmointikielellä. Lisäksi on luotu erillinen MATLAB-rajapinta tiedon visualisoimista varten, jolla havainnollistetaan kolmen asiakasryhmän mittausdataa. Tietokanta ja sen tiedon visualisointi antavat kuluttajalle mahdollisuuden ymmärtää paremmin omaa sähkönkäyttöään, sekä sähköverkkoyhtiöille ja tutkimuslaboratorioille muun muassa tietoa sähkön laadusta ja verkon kuormituksesta.

High-performance parallel systems for data-intensive computing

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

How do Small Players Deduce Beliefs about Uncertainty? A Look at Texas Shale Oil Investments

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

The stochastic geometric machine model

This paper introduces the stochastic version of the Geometric Machine Model for the modelling of sequential, alternative, parallel (synchronous) and nondeterministic computations with stochastic numbers stored in a (possibly infinite) shared memory. The programming language L(D! 1), induced by the Coherence Space of Processes D! 1, can be applied to sequential and parallel products in order to provide recursive definitions for such processes, together with a domain-theoretic semantics of the Stochastic Arithmetic. We analyze both the spacial (ordinal) recursion, related to spacial modelling of the stochastic memory, and the temporal (structural) recursion, given by the inclusion relation modelling partial objects in the ordered structure of process construction.

Gait Regulation for Bipedal Locomotion

This work explores regulation of forward speed, step length, and slope walking for the passive-dynamic class of bipedal robots. Previously, an energy-shaping control for regulating forward speed has appeared in the literature; here we show that control to be a special case of a more general time-scaling control that allows for speed transitions in arbitrary time. As prior work has focused on potential energy shaping for fully actuated bipeds, we study in detail the shaping of kinetic energy for bipedal robots, giving special treatment to issues of underactuation. Drawing inspiration from features of human walking, an underactuated kinetic-shaping control is presented that provides efficient regulation of walking speed while adjusting step length. Previous results on energetic symmetries of bipedal walking are also extended, resulting in a control that allows regulation of speed and step length while walking on any slope. Finally we formalize the optimal gait regulation problem and propose a dynamic programming solution seeded with passive-dynamic limit cycles. Observations of the optimal solutions generated by this method reveal further similarities between passive dynamic walking and human locomotion and give insight into the structure of minimum-effort controls for walking.

Vulcanus 2.0: A Recommender System for Accessibility

Even though the use of recommender systems is already widely spread in several application areas, there is still a lack of studies for accessibility research field. One of these attempts to use recommender system benefits for accessibility needs is Vulcanus. The Vulcanus recommender system uses similarity analysis to compare user’s trails. In this way, it is possible to take advantage of the user’s past behavior and distribute personalized content and services. The Vulcanus combined concepts from ubiquitous computing, such as user profiles, context awareness, trails management, and similarity analysis. It uses two different approaches for trails similarity analysis: resources patterns and categories patterns. In this work we performed an asymptotic analysis, identifying Vulcanus’ algorithm complexity. Furthermore we also propose improvements achieved by dynamic programming technique, so the ordinary case is improved by using a bottom-up approach. With that approach, many unnecessary comparisons can be skipped and now Vulcanus 2.0 is presented with improvements in its average case scenario.

Implementación de una API para la interacción del guante P5 con entornos de realidad virtual desarrollados en Java y Java 3D

Este artículo presenta el proceso de implementación de una API (Application Programming Interface) que permite la interacción del guante P5 de Essential Reality1 con un entorno virtual desarrollado en el lenguaje de programación Java y su librería Java 3D.2 Por otra parte, se describe un ejemplo implementado, haciendo uso de la API en cuestión. Con base en este ejemplo se presentan los resultados de la ejecución de pruebas de requerimientos de recursos físicos como la CPU y memoria física. Finalmente, se especifican las conclusiones y resultados obtenidos.

Separate compilation of structured documents

This paper draws a parallel between document preparation and the traditional processes of compilation and link editing for computer programs. A block-based document model is described which allows for separate compilation of various portions of a document. These portions are brought together and merged by a linker program, called dlink, whose pilot implementation is based on ditroff and on its underlying intermediate code. In the light of experiences with dlink the requirements for a universal object-module language for documents are discussed. These requirements often resemble the characteristics of the intermediate codes used by programming-language compilers but with interesting extra constraints which arise from the way documents are executed .

Sistema integrado de localização de contentores de correio

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Rotina computacional de obtenção, tratamento e visualização de dados oceanográficos

Atualmente, sensores remotos e computadores de alto desempenho estão sendo utilizados como instrumentos principais na coleta e produção de dados oceanográficos. De posse destes dados, é possível realizar estudos que permitem simular e prever o comportamento do oceano por meio de modelos numéricos regionais. Dentre os fatores importantes no estudo da oceanografia, podem ser destacados àqueles referentes aos impactos ambientais, de contaminação antrópica, utilização de energias renováveis, operações portuárias e etc. Contudo, devido ao grande volume de dados gerados por instituições ambientais, na forma de resultados de modelos globais como o HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model) e dos programas de Reanalysis da NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), torna-se necessária a criação de rotinas computacionais para realizar o tratamento de condições iniciais e de contorno, de modo que possam ser aplicadas a modelos regionais como o TELEMAC3D (www.opentelemac.org). Problemas relacionados a baixa resolução, ausência de dados e a necessidade de interpolação para diferentes malhas ou sistemas de coordenadas verticais, tornam necessária a criação de um mecanismo computacional que realize este tratamento adequadamente. Com isto, foram desenvolvidas rotinas na linguagem de programação Python, empregando interpoladores de vizinho mais próximo, de modo que, a partir de dados brutos dos modelos HYCOM e do programa de Reanalysis da NOAA, foram preparadas condições iniciais e de contorno para a realização de uma simulação numérica teste. Estes resultados foram confrontados com outro resultado numérico onde, as condições foram construídas a partir de um método de interpolação mais sofisticado, escrita em outra linguagem, e que já vem sendo utilizada no laboratório. A análise dos resultados permitiu concluir que, a rotina desenvolvida no âmbito deste trabalho, funciona adequadamente para a geração de condições iniciais e de contorno do modelo TELEMAC3D. Entretanto, um interpolador mais sofisticado deve ser desenvolvido de forma a aumentar a qualidade nas interpolações, otimizar o custo computacional, e produzir condições que sejam mais realísticas para a utilização do modelo TELEMAC3D.

Desenvolvimento de plataforma digital para análise da satisfação dos utentes de unidades de saúde

Este documento descreve o trabalho realizado em conjunto com a empresa MedSUPPORT[1] no desenvolvimento de uma plataforma digital para análise da satisfação dos utentes de unidades de saúde. Atualmente a avaliação de satisfação junto dos seus clientes é um procedimento importante e que deve ser utilizado pelas empresas como mais uma ferramenta de avaliação dos seus produtos ou serviços. Para as unidades de saúde a avaliação da satisfação do utente é atualmente considerada como um objetivo fundamental dos serviços de saúde e tem vindo a ocupar um lugar progressivamente mais importante na avaliação da qualidade dos mesmos. Neste âmbito idealizou-se desenvolver uma plataforma digital para análise da satisfação dos utentes de unidades de saúde. O estudo inicial sobre o conceito da satisfação de consumidores e utentes permitiu consolidar os conceitos associados à temática em estudo. Conhecer as oito dimensões que, de acordo com os investigadores englobam a satisfação do utente é um dos pontos relevantes do estudo inicial. Para avaliar junto do utente a sua satisfação é necessário questiona-lo diretamente. Para efeito desenvolveu-se um inquérito de satisfação estudando cuidadosamente cada um dos elementos que deste fazem parte. No desenvolvimento do inquérito de satisfação foram seguidas as seguintes etapas: Planeamento do questionário, partindo das oito dimensões da satisfação do utente até às métricas que serão avaliadas junto do utente; Análise dos dados a recolher, definindo-se, para cada métrica, se os dados serão nominais, ordinais ou provenientes de escalas balanceadas; Por último a formulação das perguntas do inquérito de satisfação foi alvo de estudo cuidado para garantir que o utente percecione da melhor forma o objetivo da questão. A definição das especificações da plataforma e do questionário passou por diferentes estudos, entre eles uma análise de benchmarking[2], que permitiram definir que o inquérito iv estará localizado numa zona acessível da unidade de saúde, será respondido com recurso a um ecrã táctil (tablet) e que estará alojado na web. As aplicações web desenvolvidas atualmente apresentam um design apelativo e intuitivo. Foi fundamental levar a cabo um estudo do design da aplicação web, como garantia que as cores utilizadas, o tipo de letra, e o local onde a informação são os mais adequados. Para desenvolver a aplicação web foi utilizada a linguagem de programação Ruby, com recurso à framework Ruby on Rails. Para a implementação da aplicação foram estudadas as diferentes tecnologias disponíveis, com enfoque no estudo do sistema de gestão de base de dados a utilizar. O desenvolvimento da aplicação web teve também como objetivo melhorar a gestão da informação gerada pelas respostas ao inquérito de satisfação. O colaborador da MedSUPPORT é o responsável pela gestão da informação pelo que as suas necessidades foram atendidas. Um menu para a gestão da informação é disponibilizado ao administrador da aplicação, colaborador MedSUPPORT. O menu de gestão da informação permitirá uma análise simplificada do estado atual com recurso a um painel do tipo dashboard e, a fim de melhorar a análise interna dos dados terá uma função de exportação dos dados para folha de cálculo. Para validação do estudo efetuado foram realizados os testes de funcionamento à plataforma, tanto à sua funcionalidade como à sua utilização em contexto real pelos utentes inquiridos nas unidades de saúde. Os testes em contexto real objetivaram validar o conceito junto dos utentes inquiridos.

Adaptação do paradigma orientado a notificações para desenvolvimento de sistemas fuzzy

This work proposes to adjust the Notification Oriented Paradigm (NOP) so that it provides support to fuzzy concepts. NOP is inspired by elements of imperative and declarative paradigms, seeking to solve some of the drawbacks of both. By decomposing an application into a network of smaller computational entities that are executed only when necessary, NOP eliminates the need to perform unnecessary computations and helps to achieve better logical-causal uncoupling, facilitating code reuse and application distribution over multiple processors or machines. In addition, NOP allows to express the logical-causal knowledge at a high level of abstraction, through rules in IF-THEN format. Fuzzy systems, in turn, perform logical inferences on causal knowledge bases (IF-THEN rules) that can deal with problems involving uncertainty. Since PON uses IF-THEN rules in an alternative way, reducing redundant evaluations and providing better decoupling, this research has been carried out to identify, propose and evaluate the necessary changes to be made on NOP allowing to be used in the development of fuzzy systems. After that, two fully usable materializations were created: a C++ framework, and a complete programming language (LingPONFuzzy) that provide support to fuzzy inference systems. From there study cases have been created and several tests cases were conducted, in order to validate the proposed solution. The test results have shown a significant reduction in the number of rules evaluated in comparison to a fuzzy system developed using conventional tools (frameworks), which could represent an improvement in performance of the applications.

Raspberry Pi-pohjainen dataloggeri

Dataloggerit ovat tärkeitä mittaustekniikassa käytettäviä mittalaitteita, joiden tarkoituksena on kerätä talteen mittausdataa pitkiltä aikaväleiltä. Dataloggereita voidaan käyttää esimerkiksi teollista prosessia osana olevien toimilaitteiden tai kotitalouden energiajärjestelmän seurannassa. Teollisen luokan dataloggerit ovat yleensä hinnaltaan satojen tai tuhansien eurojen luokkaa. Työssä pyrittiin löytämään teollisen luokan laitteille halpa ja helppokäyttöinen vaihtoehto, joka on kuitenkin riittävän tehokas ja toimiva. Työssä suunniteltiin ja toteutettiin dataloggeri Raspberry Pi-alustalle ja testattiin sitä oikeaa teollista ympäristöä vastaavissa olosuhteissa. Kirjallisuudesta ja internet artikkeleista etsittiin samankaltaisia laite- ja ohjelmistoratkaisuja ja niitä käytettiin dataloggausjärjestelmän pohjana. Raspberry Pi-alustalle koodattiin yksinkertainen Python-kielinen data-loggausohjelma, joka käyttää Modbus-tiedonsiirtoprotokollaa. Testien perusteella voidaan todeta, että toteutettu dataloggeri on toimiva ja kykenee kaupallisten dataloggereiden tasoiseen mittaukseen ainakin pienillä näytteistystaajuuksilla. Toteutettu dataloggeri on myös huomattavasti kaupallisia dataloggereita halvempi. Helppokäyttöisyyden näkökulmasta dataloggerissa havaittiin puutteita, joita käydään läpi jatkokehitysideoiden muodossa.

Estudo comparativo de métodos de regionalização hidrológica e desenvolvimento de um aplicativo para o gerenciamento de outorga de águas superficiais

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2016.

Trace Oblivious Program Execution

The big data era has dramatically transformed our lives; however, security incidents such as data breaches can put sensitive data (e.g. photos, identities, genomes) at risk. To protect users' data privacy, there is a growing interest in building secure cloud computing systems, which keep sensitive data inputs hidden, even from computation providers. Conceptually, secure cloud computing systems leverage cryptographic techniques (e.g., secure multiparty computation) and trusted hardware (e.g. secure processors) to instantiate a “secure” abstract machine consisting of a CPU and encrypted memory, so that an adversary cannot learn information through either the computation within the CPU or the data in the memory. Unfortunately, evidence has shown that side channels (e.g. memory accesses, timing, and termination) in such a “secure” abstract machine may potentially leak highly sensitive information, including cryptographic keys that form the root of trust for the secure systems. This thesis broadly expands the investigation of a research direction called trace oblivious computation, where programming language techniques are employed to prevent side channel information leakage. We demonstrate the feasibility of trace oblivious computation, by formalizing and building several systems, including GhostRider, which is a hardware-software co-design to provide a hardware-based trace oblivious computing solution, SCVM, which is an automatic RAM-model secure computation system, and ObliVM, which is a programming framework to facilitate programmers to develop applications. All of these systems enjoy formal security guarantees while demonstrating a better performance than prior systems, by one to several orders of magnitude.