Implementação distribuída de auto-cura em redes inteligentes de distribuição de energia elétrica utilizando árvores de extensão mínima.

A propriedade de auto-cura, em redes inteligente de distribuição de energia elétrica, consiste em encontrar uma proposta de reconfiguração do sistema de distribuição com o objetivo de recuperar parcial ou totalmente o fornecimento de energia aos clientes da rede, na ocorrência de uma falha na rede que comprometa o fornecimento. A busca por uma solução satisfatória é um problema combinacional cuja complexidade está ligada ao tamanho da rede. Um método de busca exaustiva se torna um processo muito demorado e muitas vezes computacionalmente inviável. Para superar essa dificuldade, pode-se basear nas técnicas de geração de árvores de extensão mínima do grafo, representando a rede de distribuição. Porém, a maioria dos estudos encontrados nesta área são implementações centralizadas, onde proposta de reconfiguração é obtida por um sistema de supervisão central. Nesta dissertação, propõe-se uma implementação distribuída, onde cada chave da rede colabora na elaboração da proposta de reconfiguração. A solução descentralizada busca uma redução no tempo de reconfiguração da rede em caso de falhas simples ou múltiplas, aumentando assim a inteligência da rede. Para isso, o algoritmo distribuído GHS é utilizado como base na elaboração de uma solução de auto-cura a ser embarcada nos elementos processadores que compõem as chaves de comutação das linhas da rede inteligente de distribuição. A solução proposta é implementada utilizando robôs como unidades de processamento que se comunicam via uma mesma rede, constituindo assim um ambiente de processamento distribuído. Os diferentes estudos de casos testados mostram que, para redes inteligentes de distribuição compostas por um único alimentador, a solução proposta obteve sucesso na reconfiguração da rede, indiferentemente do número de falhas simultâneas. Na implementação proposta, o tempo de reconfiguração da rede não depende do número de linhas nela incluídas. A implementação apresentou resultados de custo de comunicação e tempo dentro dos limites teóricos estabelecidos pelo algoritmo GHS.

A influência do metabolismo redox na transmissão da doença de Chagas

As formas epimastigotas de Trypanosoma cruzi proliferam e se diferenciam no interior de diferentes compartimentos do trato digestivo dos triatomíneos. Esses ambientes antagônicos, no que diz respeito à concentração de nutrientes, pH e status redox, constituem um desafio para o protozoário por conterem moléculas e fatores capazes de deflagrar diferentes sinalizações e respostas no parasito. Por isso, testamos a influência de produtos abundantes do metabolismo do vetor e de status redox distintos, frente aos processos de proliferação e diferenciação in vivo e in vitro. Como exemplo temos o heme e a hemozoína, subprodutos da digestão da hemoglobina, e o urato, rico na urina dos insetos. O heme é uma importante molécula em todos os seres vivos. Nosso grupo mostrou seu papel na proliferação in vitro de T. cruzi e que esse sinal é governado pela enzima redox-sensível CaMKII (Lara et al., 2007; Souza et al., 2009). Esse efeito parece depender de uma sinalização redox, onde o heme e não seus análigos induz a formação de EROs, modulando a atividade da CaMKII (Nogueira et al, 2011). Apesar de gerar espécies reativas de oxigênio (EROs) em formas epimastigotas, o heme não alterou a ultraestrutura desses parasitos mostrando uma adaptação a ambientes oxidantes. Além disso, a adição de FCCP inibiu a formação de EROs mitocondrial, diminuindo a proliferação dos parasitos. Em contrapartida, a AA aumentou drasticamente a produção de EROs mitocondrial levando à morte dos epimastigotas. Estes resultados confirmam a hipótese de regulação redox do crescimento de epimastigotas. A formação de β- hematina (hemozoína) constitui uma elegante estratégia para minimizar o efeito tóxico do heme nos insetos hematófagos. Contudo, a β-hematina não influenciou a proliferação ou a metaciclogênese in vitro. Já o urato, e outros antioxidantes clássicos como o GSH e o NAC prejudicaram a proliferação in vitro de epimastigotas. Estes efeitos foram parcialmente revertidos quando os antioxidantes foram incubados juntamente com o heme. Durante a metaciclogênese in vitro, o NAC e o urato induziram um aumento significativo das formas tripomastigotas e levaram a diminuição da porcentagem de formas epimastigotas. Em contrapartida, o heme e a β-hematina apresentaram o efeito oposto, diminuindo a porcentagem de formas tripomastigotas e aumentando a de epimastigotas. No intuito de confirmar a influencia do status redox na biologia do parasito in vivo, nós quantificamos a carga parasitária nas porções anterior e posterior e no reto do triatomíneo alimentado na presença ou na ausência de NAC e urato por qPCR. O tratamento com os antioxidantes aumentou a carga parasitária em todas as partes do intestino analisadas. Posteriormente, para diferenciar as formas evolutivas responsáveis pelo incremento da carga parasitária, foram realizadas contagens diferenciais nas mesmas porções do intestino do inseto vetor. Cinco dias após a infecção foi observado aumento significativo de formas tripomastigotas e diminuição de formas epimastigotas in vivo. Em conjunto, estes dados sugerem que, assim como a concentração de nutrientes e o pH, o status redox também pode influenciar a biologia do T. cruzi no interior do inseto vetor. Neste cenário, moléculas oxidantes agiriam a favor da proliferação, e em contraste, antioxidantes parecem favorecer a metaciclogênese.

Perfil de secreção de citocinas e de ativação de células endoteliais após interação com cepas selvagens e mutantes de Aspergillus fumigatus

Apesar do desenvolvimento de novas drogas antifúngicas e da sua utilização como terapia profilática visando à prevenção de infecções fúngicas invasivas, estas ainda constituem-se num problema emergente, com elevadas taxas de mortalidade. Neste contexto, destaca-se a aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete pacientes com neutropenia profunda e prolongada, principalmente os pacientes com leucemia aguda ou submetidos a transplante de medula óssea. Aspergillus fumigatus, um fungo filamentoso, é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, sendo um patógeno angioinvasivo. As hifas deste fungo são capazes de causar injúria e ativação endotelial, induzindo o endotélio a um fenótipo pró-trombótico, que por sua vez, é mediado pela secreção de citocinas pró-inflamatórias, em especial, o TNF-α. O presente trabalho teve como objetivo estudar a capacidade de cepas mutantes de A. fumigatus em ativar células endoteliais, avaliando o perfil de secreção de citocinas em meio condicionado e a expressão de fator tecidual. Resumidamente, monocamadas confluentes de células endoteliais isoladas da veia umbilical humana foram incubadas com conídios e tubos germinativos de cepas selvagens (Af293 e Ku80) e mutantes (Δugm1, ΔcalA, ΔcrzA, ΔprtT) de A. fumigatus. A taxa de adesão e endocitose destas cepas às monocamadas de HUVEC foi avaliada a partir de um ensaio quantitativo de imunofluorescência diferencial. O perfil cinético de secreção de citocinas foi determinado em meio condicionado das HUVECs, por ensaio de multiplex para IL-6, IL-8 e TNF-α. A ativação endotelial, por sua vez, foi determinada pela expressão de fator tecidual por RT-PCR em tempo real. Os resultados obtidos demonstraram que a mutante para o gene ugm1, responsável por codificar a enzima UDP-galactopiranose mutase, que converte resíduos de galactopiranose a galactofuranose, apresentou um fenótipo hiperaderente às células endoteliais e um estímulo 10 vezes maior à secreção de TNF-α e 2,5 vezes maior a secreção de IL-6, quando comparada a ativação observada para as cepas selvagens. A galactofuranose é um componente importante de glicoconjugados da parede celular de A. fumigatus. Dessa forma, a ausência desse monossacarídeo na célula fúngica leva a um mecanismo compensatório caracterizado por um aumento na expressão de moléculas de galactosaminogalactana na parede celular. De maneira contrária, mutantes para os genes calA e crzA, apresentaram um fenótipo hipoaderente às HUVECs e uma perda na capacidade de induzir a secreção de citocinas e ativar o endotélio. Essas mutantes apresentam deleções que interferem na via de cálcio/calcineurina, responsável por regular a morfogênese e virulência de A. fumigatus, além de apresentarem alterações no conteúdo de beta-1-3 glucana. Já a cepa ΔprtT, mutante para o fator de transcrição prtT que regula a secreção de múltiplas proteases, apresentou um fenótipo de adesão, estímulo e ativação endotelial semelhante ao observado para as cepas selvagens. A comparação entre a capacidade de conídios e tubos germinativos em ativar células endoteliais, corroborou achados anteriores da literatura que reportam que só hifas são capazes de ativar células endoteliais, independentemente da sua viabilidade. Os dados deste estudo permitiram concluir que dentre os componentes de superfície celular de A. fumigatus, os polímeros de galactose, em especial a galactosaminogalactana, parecem ser responsáveis, pelo menos em parte, pelos mecanismos de interação e ativação endotelial.

Estudo proteômico da interação do Aspergillus fumigatus com células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs)

O Aspergillus fumigatus é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete, principalmente, pacientes de Unidades Hematológicas, como aqueles com neutropenia profunda e prolongada. Após a filamentação este fungo angioinvasivo é capaz de ativar e causar danos em células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) que passam a expressar um fenótipo pró-trombótico. A ativação destas células, dependente de contato célulacélula, é mediada por TNF-α e caracterizada pela expressão de moléculas próinflamatórias, como citocinas, quimiocinas e moléculas de adesão. Recentemente, nosso grupo comparou a ativação endotelial de HUVECs desafiadas com cepas selvagens e uma cepa mutante para o gene UGM1. Nestes experimentos a cepa mutante Δugm1, que apresenta um fenótipo de maior produção de galactosaminogalactana (GAG) na parede celular, mostrou um fenótipo hiperadesivo e uma capacidade maior de ativar células endoteliais. Entretanto, os receptores e as vias de sinalização envolvidos nesta ativação permanecem desconhecidos. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar as proteínas envolvidas nestes processos através do estudo das proteínas diferencialmente expressas nas HUVECs após a interação com A. fumigatus, usando a técnica proteômica 2D-DIGE. Brevemente, as HUVECs foram infectadas com tubos germinativos da cepa selvagem (AF293) e da cepa Δugm1 de A. fumigatus. Em seguida, as proteínas foram marcadas com diferentes fluorocromos e separadas por eletroforese bidimensional. A análise quantitativa foi realizada utilizando o software DeCyder. Foram identificadas por MS/MS cinco proteínas diferencialmente expressas, incluindo a galectina-1 e a anexina A2, ambas mais expressas após a interação, sendo a primeira ~25% mais expressa após a interação com a mutante Δugm1. Este trabalho propõe que a galectina-1 poderia ser o receptor endotelial para polímeros de galactose presentes na parede celular do A. fumigatus, e que a Anexina A2 poderia estar envolvida na sinalização intracelular em resposta a este patógeno. No entanto, experimentos complementares, em curso, são necessários para comprovar esta hipótese.

Nanoelectromechanical DRAM for ultra-large-scale integration (ULSI)

A Nanoelectromechanical (NEM) device developed for dynamic random access memory (DRAM) is reported. A vertical nanotube structure is employed to form the electromechanical switch and capacitor structure. The mechanical movement of the nanotube defines 'On' and 'OFF' states and the electrical signals which result lead to charge storage in a vertical capacitor structure as in a traditional DRAM. The vertical structure contributes greatly to a decrease in cell dimension. The main concept of the NEM switch and capacitor can be applied to other memory devices as well. © 2005 IEEE.

Diode laser pumped, KERR phase-shifting and switching of a diode laser signal in a small area optical fibre

In this paper authors report the first demonstration of a diode laser powered Kerr effect device, consisting of a single birefringent fiber, able to phase-shift and switch an optical signal generated by a second laser diode. They have obtained fast, stable phase-shifting of 90° in a single fiber, at a coupled pump power of only 20 mW. Using this phase shift to induce polarization switching with resultant gating, 25% modulation of the diode laser signal has been observed, with a detection limited-rise time of 10ns.

Study of high performance Re-timing using a 40 Gb/s hybrid-integrated mach-zehnder all-optical regenerator

We experimentally show that a hybrid-integrated Mach-Zehnder switch with a high performance gate profile allows retiming of optical signals with an accuracy of 500-700fs even if the input timing jitter is increased to 3ps. © 2004 Optical Society of America.

Flexoelectro-optic properties of chiral nematic liquid crystals in the uniform standing helix configuration.

The flexoelectro-optic effect describes the rotation of the optic axis of a short-pitch chiral nematic liquid crystal under the application of an electric field. We investigate the effect in the uniform standing helix, or "Grandjean" configuration. An in-plane electric field is applied. The director profile is determined numerically using a static one-dimensional continuum model with strong surface anchoring. The Berreman method is used to solve for plane-wave solutions to Maxwell's equations, and predict the optical properties of the resulting structure in general cases. By using a chiral nematic with short pitch between crossed polarizers an optical switch may be generated. With no applied field the configuration is nontransmissive at normal incidence, but becomes transmissive with an applied field. For this case, numerical results using the Berreman method are supplemented with an analytic theory and found to be in good agreement. The transmitted intensity as a function of tilt, the contrast ratio, and the tilt required for full intensity modulation are presented. The angular dependence of the transmission is calculated and the isocontrast curves are plotted. For typical material and cell parameters a switching speed of 0.017 ms and contrast ratio of 1500:1 at normal incidence are predicted, at a switch-on tilt of 41.5 degrees. Experimental verification of the analytic and numerical models is provided.

Conserving oyster reef habitat by switching from dredging and tonging to diver-harvesting

A major cause of the steep declines of American oyster (Crassostrea virginica) fisheries is the loss of oyster habitat through the use of dredges that have mined the reef substrata during a century of intense harvest. Experiments comparing the efficiency and habitat impacts of three alternative gears for harvesting oysters revealed differences among gear types that might be used to help improve the sustainability of commercial oyster fisheries. Hand harvesting by divers produced 25−32% more oysters per unit of time of fishing than traditional dredging and tonging, although the dive operation required two fishermen, rather than one. Per capita returns for dive operations may nonetheless be competitive with returns for other gears even in the short term if one person culling on deck can serve two or three divers. Dredging reduced the height of reef habitat by 34%, significantly more than the 23% reduction caused by tonging, both of which were greater than the 6% reduction induced by diver hand-harvesting. Thus, conservation of the essential habitat and sustainability of the subtidal oyster fishery can be enhanced by switching to diver hand-harvesting. Management schemes must intervene to drive the change in harvest methods because fishermen will face relatively high costs in making the switch and will not necessarily realize the long-term ecological benefits.

光系统Ⅱ反应中心细胞色素b559结构和功能的研究

植物已经演化出多种保护其免受强光抑制和破坏的机制，从而使植物体在自然界能够应付复杂多变的光照环境。虽然人们早就确定Cyt b-559存在于PSII反应中心内，但目前对其性质与功能的认识还不充分。本工作的目的就是研究Cyt b-559天然分子特性，探讨其生理功能和存在的意义。取得了一些有新意的结果： 1、依据PSII反应中心分离纯化的原理，应用更有效的层析介质DEAE-Sephacel，我们设计了快速高效的从菠菜和水稻中分离纯化Cyt b-559的方法和流程，获得了高纯度的样品。它们在非变性胶电泳中具有相同的泳动性。蛋白组分的HPLC结果证明，纯化的Cyt b-559的确由两个亚基组成，α亚基和β亚基的分子量用我们设计的适合于分析小蛋白的Tricine—SDS—PAGE方法准确测定为9.4kDa和4.5kDa。 2、利用HPLC技术分析了纯化的Cyt b-559样品的色素组成，结果表明Cytb-559中含有Chl α而不含类胡萝卜素分子，这一结果通过吸收光谱和共振拉曼光谱的分析得到进一步地证明。通过等电聚焦方法分析了Cyt b-559的等电点，发现其亚基的等电点相差很大，全蛋白的等电点与...更多D1、D2蛋白的等电点也不相同，推测在体内生理pH条件下它们具有相反带电性而在PSII组装中发挥作用。 3、低温荧光光谱的检测结果表明，Cyt b-559的荧光发射峰位在563nm和666nm;首次证明Cyt b-559可以发出荧光和将电子传递给结合在其上的辅助叶绿素，但传递能力比较低故而导致其荧光特性与PSII反应中心的不相同。Cytb-559的紫外荧光光谱表明Trp残基位于其内部的疏水区域，证明Cyt b-559中的芳香族氨基酸可能在其功能的发挥中起一定作用。 4、通过MCD的分析，发现Cyt b-559中血红素的MCD信号在540—580nm和400—440nm波段，而且光谱形状和强度与PSII反应中心的相一致，说明PSII反应中心该范围内的MCD信号中有Cyt b-559的贡献。FTIR光谱的测定结果证明Cyt b-559血红素的配体是组氨酸，其二级结构中α-螺旋占了一半。此外，还比较了Cyt b-559和PSII反应中心的膜脂成分，发现两者有很大的相似性。不同植物来源的Cyt b-559在许多性质上都表现出高度一致，从一个侧面证明Cyt b-559在进化中的保守性。 5、PSll反应中心发生光破坏时，原初电子供体P680己受到严重破坏。我们发现，在光抑制的最初一段时间内，Cyt b-559吸收峰值发生变化：在受体侧光抑制的条件下，其吸收峰值先略有增加而后才下降，而在供体侧光抑制条件下则相反，说明 Cyt b-559对光抑制的发生非常敏感，可能在光抑制早期保护PSll反应中心。 6、纯化的Cyt b-559的组氨酸含量在照光前后没有显著的变化，说明 PSll反应中心内被破坏的组氨酸不属于Cyt b-559。PSll反应中心所含的组氨酸中有些可被DEPC修饰，但我们的实验结果表明DEPC不能修饰Cyt b-559的组氨酸。这可能有利于Cyt b-559保护功能的发挥。 7、我们观察到，在两种光抑制条件下，LP Cyt b-559光还原和 HP Cyt b-559光氧化具有对pH值的依赖性，说明Cyt b-559在光保护中的作用不仅与其高低电势态有关，而且与其质子化程度有联系。CCCP促进HP Cyt -559释放质子，从而维持循环电子传递。DCBQ和 DCMU在很低浓度时都抑制 Cyt b-559光还原，前者不影响Cyt b-559光氧化而后者在CCCP存在时也会抑制Cyt b-559光氧化。 8、Cyt b-559有定位PSll反应中心其它蛋白的锚蛋白的作用。黄化苗转绿实验证明在 HP Cyt b-559的含量增加超过 45％以后放氧活性开始逐渐增加。Cytb－559从低电势态到高电势态的转变是放氧复合物组装到PSll反应中心的关键步骤之一。在植物正常生长时，Cyt b-559与 P680的其它电于供体发生竟争，起到安全阀门的作用。 9、在逆境条件下，Cyt b-559具有保护PSll反应中心免受强光破坏而起到“分于开关”的作用。我们的实验表明，在室温条件下存在通过Cyt b-559的环式电子流，存在从氧化态LP Cyt b-559到还原态HP Cyt b-559的一个循环，其中的氧化还原变化与质子化／去质子化反应相连。通过与其它血红素蛋白的比较，我们推测 Cyt b-559“分子开关”的关键是：光抑制情况下，铁原子与远端His之间的疏水空穴被氧自由基占据后使得铁进入叶琳中央孔中，迫使近端HIS向叶琳平面位移，从而引起 Cyt b-559构象改变，使电势态发生转变。

Bias-dependent recovery time of all-optical resonant nonlinearity in InGaAsP/InGaAsP MQW waveguide

We have investigated a resonant refractive nonlinearity in a semiconductor waveguide by measuring intensity dependent phase shifts and bias-dependent recovery times. The measurements were performed on an optimized 750-μm-long AR coated buried heterostructure MQW p-i-n waveguide with a bandedge at 1.48 μm. Figure 1 shows the experimental arrangement. The mode-locked color center laser was tuned to 50 meV beyond the bandedge and 8 ps pulses with peak incident power up to 57 W were coupled into the waveguide. Some residual bandtail absorption remains at this wavelength and this is sufficient to cause carriers to be photogenerated and these give rise to a refractive nonlinearity, predominantly by plasma and bandfilling effects. A Fabry-Perot interferometer is used to measure the spectrum of the light which exits the waveguide. The nonlinearity within the guide causes self phase modulation (SPM) of the light and a study of the spectrum allows information to be recovered on the magnitude and recovery time of the nonlinear phase shift with a reasonable degree of accuracy. SPM spectra were recorded for a variety of pulse energies coupled into he unbiased waveguide. Figure 2 shows the resultant phase shift measured from the SPM spectra as a function of pulse energy. The relationship is a linear one, indicating that no saturation of the nonlinearity occurs for coupled pulse energies up to 230 pJ. A π phase shift, the minimum necessary for an all-optical switch, is obtained for a coupled pulse energy of 57 pJ while the maximum phase shift, 4 π, was measured for 230 pJ. The SPM spectra were highly asymmetric with pulse energy shifted to higher frequencies. Such spectra are characteristic of a slow, negative nonlinearity. This relatively slow speed is expected for the unbiased guide as the recovery time will be of the order of the recombination time of the photogenerated electrons, about 1 ns for InGaAsP material. In order to reduce the recovery time of the nonlinearity, it is necessary to remove the photogenerated carriers from the waveguide by a process other than recombination. One such technique is to apply a reverse bias to the waveguide in order to sweep the carriers out. Figure 3 shows the effect on the recovery time of the nonlinearity of applying reverse bias to the waveguide for 230 pJ coupled power. The recovery time was reduced from one much longer than the length of the pulse, estimated to be about 1 ns, at zero bias to 18 ± 3 ps for a bias voltage greater than -4 V. This compares with a value of 24 ps obtained in a bulk waveguide.

Evaluation of two-phase induction motor drives for low-cost applications

An experimental evaluation of small two-phase induction motor drives operating with different inverter topologies is described. Results show that a PWM-based four-switch inverter, having only low-side switches is attractive for high-speed low-cost applications where speeds greater than those that can be obtained using single phase induction motors are required.

Analytic model for turn off in the silicon-on-insulator LIGBT

Lateral insulated gate bipolar transistors (LIGBTs) in silicon-on-insulator (SOI) show a unique turn off characteristic when compared to junction-isolated RESURF LIGBTs or vertical IGBTs. The turn off characteristic shows an extended `terrace' where, after the initial fast transient characteristic of IGBTs due to the loss of the electron current, the current stays almost at the same value for an extended period of time, before suddenly dropping to zero. In this paper, we show that this terrace arises because there is a value of LIGBT current during switch off where the rate of expansion of the depletion region with respect to the anode current is infinite. Once this level of anode current is approached, the depletion region starts to expand very rapidly, and is only stopped when it reaches the n-type buffer layer surrounding the anode. Once this happens, the current rapidly drops to zero. A quasi-static analytic model is derived to explain this behaviour. The analytically modelled turn off characteristic agrees well with that found by numerical simulation.

10-Gbits/s all-optical 3R regeneration and format conversion using a gain-switched DFB laser

A strain-compensated multiple quantum well device is used as a DFB laser, this has been optimized for low jitter gain switched operation at 10 GHz. The signal is transmitted down 80 km of standard fiber then amplified, filtered and polarization controlled before being injected into a DFB laser. The purpose of this regeneration process is to gain switch the DFB with the extracted clock signal in order to retime the converted signal. This process also simultaneously converts the input NRZ format to an output RZ data to format and results in a signal whose optical power and extinction ratio are considerably improved by the regeneration process.

Bimesogenic liquid crystals: New materials for high performance flexoelectric and blue phase displays

In this paper we will describe new bimesogenic nematic liquid crystals that have high flexoelectro-optic coefficients (e/K),of the order of 1.5 CN 1 m-1, high switching angles, up to 100° and fast response times, of the order of 100μs or less. We will describe devices constructed, using the ULH texture that may be switched to the optimum angle of 45° for a birefringence based device with the fields of 4Vμm-1 over a wide temperature range. Such devices use an "in plane" optical switching mode, have gray scale capability and a wide viewing angle. We will describe devices using the USH or Grandjean texture that have an optically isotropic "field off" black state, uses "in plane" switching E fields, to give an induced birefringence phase device, with switching times of the order of 20μs. We will briefly describe new highly reflective Blue Phase devices stable over a 50V temperature range in which an electric field is used to switch the reflection from red to green, for example. Full RGB reflections may be obtained with switching times of a few milliseconds. Finally we will briefly mention potential applications including high efficiency RGB liquid crystal laser sources. © 2006 SID.