A learning approach to swarm-based path detection and tracking

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

MULTIPLEX SYBR® GREEN-REAL TIME PCR (qPCR) ASSAY FOR THE DETECTION AND DIFFERENTIATION OF Bartonella henselae AND Bartonella clarridgeiae IN CATS

A novel SYBR® green-real time polymerase chain reaction (qPCR) was developed to detect two Bartonellaspecies, B. henselae and B. clarridgeiae, directly from blood samples. The test was used in blood samples obtained from cats living in animal shelters in Southern Brazil. Results were compared with those obtained by conventional PCR targeting Bartonella spp. Among the 47 samples analyzed, eight were positive using the conventional PCR and 12 were positive using qPCR. Importantly, the new qPCR detected the presence of both B. henselae and B. clarridgeiae in two samples. The results show that the qPCR described here may be a reliable tool for the screening and differentiation of two important Bartonella species.

TEMPORAL TRENDS IN THE DETECTION RATES OF HEPATITIS B IN THE SANTA CATARINA STATE, BRAZIL

Hepatitis B is a serious public health problem. The state of Santa Catarina presents areas of high endemicity. The aim of this study was to describe temporal trends in detection rates of hepatitis B in the period from 2002 to 2009 in Santa Catarina and in its regions. A time series study was carried out. Crude rates were calculated and standardized by age using the direct method. Annual variation percentages were estimated by Joinpoint regression. There were two distinct and significant trends in Santa Catarina. From 2002 to 2006 a significant increase of 5.9% per year was observed. From 2006, there was a significant decrease of 6.4% per year. In this same period the southern and far-western regions had significant increases of 15.9% and 4.6% and significant decreases of 7.5% and 4.8%, respectively. Greater Florianópolis and Northeast also showed significant increases until 2006, of 15.4% and 17.4%, respectively. In the following period, non-significant decreases of 5.8% and 9.8% respectively were observed. Foz do Rio Itajaí and Planalto Serrano showed non-significant increases up to half of the studied period of 21.1% and 12.0%, respectively and after, significant decreases of 21.5% and 18.0%, respectively. Vale do Itajaí showed a significant decrease of 9.7%; Planalto Norte showed a non-significant decrease of 0.6% and Midwest a non-significant increase of 2.7% per year, in the period from 2002 to 2009.

Robust facial expression analysis for affect-based interaction

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Urban land cover change detection analysis and modeling spatio-temporal Growth dynamics using Remote Sensing and GIS Techniques: A case study of Dhaka, Bangladesh

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Evaluation of thermal remote sensing for detection of thermal anomalies as earthquake precursors: a case study for Malatya-Pütürge-Doganyol (Turkey) Earthquake, July 13, 2003

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

MOLECULAR DETECTION OF Leishmania IN PHLEBOTOMINE SAND FLIES IN A CUTANEOUS AND VISCERAL LEISHMANIASIS ENDEMIC AREA IN NORTHEASTERN BRAZIL

Several phlebotomine sand fly species have been regarded as putative or proven vectors of parasites of the genus Leishmania in Brazil, but data for the northeastern region remains incipient. In this study, a total of 600 phlebotomine sand flies were grouped in pools of 10 specimens each and tested by a Leishmania genus-specific PCR and by a PCR targeting Leishmania (Leishmania) infantum. Fourteen out of 60 pools were positive by the genus-specific PCR, being five pools of L. migonei, seven of L. complexa, one of L. sordellii and one of L. naftalekatzi, which correspond to a minimal infection rate of 2.3% (14/600). Our results, associated with their known anthropophily and their abundance, suggest the participation of L. migonei and L. complexa as vectors of Leishmania in northeastern Brazil. Remarkably, this is the first time in this country that the detection of Leishmania DNA in L. sordellii and L. naftalekatzi has been reported, but future studies are necessary to better understand the significance of these findings.

DETECTION OF Leishmania (Viannia) IN Nyssomyia neivai AND Nyssomyia whitmani BY MULTIPLEX POLYMERASE CHAIN REACTION, IN SOUTHERN BRAZIL

Sandflies transmit pathogens of leishmaniasis. The natural infection of sandflies by Leishmania (Viannia) was assessed in municipalities, in the state of Paraná, in Southern Brazil. Sandflies were collected with Falcão and Shannon traps. After dissection in search of flagellates in digestive tubes and identification of the species, female sandflies were submitted to the Multiplex Polymerase Chain Reaction (multiplex PCR) for detection of the fragment of the kDNA of Leishmania (Viannia) and the fragment from the IVS6 cacophony gene region of the phlebotomine insects. The analysis was performed in pools containing seven to 12 guts from females of the same species. A total of 510 female sandflies were analyzed, including nine Migonemyia migonei, 17 Pintomyia fischeri, 216 Nyssomyia neivai, and 268 Nyssomyia whitmani. Although none of the females was found naturally infected by flagellates through dissection, the fragment of DNA from Leishmania (Viannia) was shown by multiplex PCR in one sample of Ny. neivai (0.46%) and three samples of Ny. whitmani (1.12%). It was concluded that Ny. neivai and Ny. whitmani are susceptible to Leishmania infection, and that multiplex PCR can be used in epidemiological studies to detect the natural infection of the sandfly vector, because of its sensitivity, specificity and feasibility.

HIGH SENSITIVE PCR METHOD FOR DETECTION OF PATHOGENIC Leptospira spp. IN PARAFFIN-EMBEDDED TISSUES

This study describes the development and application of a new PCR assay for the specific detection of pathogenic leptospires and its comparison with a previously reported PCR protocol. New primers were designed for PCR optimization and evaluation in artificially-infected paraffin-embedded tissues. PCR was then applied to post-mortem, paraffin-embedded samples, followed by amplicon sequencing. The PCR was more efficient than the reported protocol, allowing the amplification of expected DNA fragment from the artificially infected samples and from 44% of the post-mortem samples. The sequences of PCR amplicons from different patients showed >99% homology with pathogenic leptospires DNA sequences. The applicability of a highly sensitive and specific tool to screen histological specimens for the detection of pathogenic Leptospira spp. would facilitate a better assessment of the prevalence and epidemiology of leptospirosis, which constitutes a health problem in many countries.

DETECTION OF VIRULENCE GENES IN ENVIRONMENTAL STRAINS OF Vibrio cholerae FROM ESTUARIES IN NORTHEASTERN BRAZIL

The objectives of this study were to detect the presence of Vibrio cholerae in tropical estuaries (Northeastern Brazil) and to search for virulence factors in the environmental isolates. Water and sediment samples were inoculated onto a vibrio-selective medium (TCBS), and colonies with morphological resemblance to V. cholerae were isolated. The cultures were identified phenotypically using a dichotomous key based on biochemical characteristics. The total DNA extracted was amplified by PCR to detect ompW and by multiplex PCR to detect the virulence genes ctx, tcp, zot and rfbO1. The results of the phenotypic and genotypic identification were compared. Nine strains of V. cholerae were identified phenotypically, five of which were confirmed by detection of the species-specific gene ompW. The dichotomous key was efficient at differentiating environmental strains of V. cholerae. Strains of V. cholerae were found in all four estuaries, but none possessed virulence genes.

Algorithm for the Parkinson’s disease behavioural models characterization using a biosensor

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Real-time Task-Splitting scheduling algorithms framework

Nos dias de hoje, os sistemas de tempo real crescem em importância e complexidade. Mediante a passagem do ambiente uniprocessador para multiprocessador, o trabalho realizado no primeiro não é completamente aplicável no segundo, dado que o nível de complexidade difere, principalmente devido à existência de múltiplos processadores no sistema. Cedo percebeu-se, que a complexidade do problema não cresce linearmente com a adição destes. Na verdade, esta complexidade apresenta-se como uma barreira ao avanço científico nesta área que, para já, se mantém desconhecida, e isto testemunha-se, essencialmente no caso de escalonamento de tarefas. A passagem para este novo ambiente, quer se trate de sistemas de tempo real ou não, promete gerar a oportunidade de realizar trabalho que no primeiro caso nunca seria possível, criando assim, novas garantias de desempenho, menos gastos monetários e menores consumos de energia. Este último fator, apresentou-se desde cedo, como, talvez, a maior barreira de desenvolvimento de novos processadores na área uniprocessador, dado que, à medida que novos eram lançados para o mercado, ao mesmo tempo que ofereciam maior performance, foram levando ao conhecimento de um limite de geração de calor que obrigou ao surgimento da área multiprocessador. No futuro, espera-se que o número de processadores num determinado chip venha a aumentar, e como é óbvio, novas técnicas de exploração das suas inerentes vantagens têm de ser desenvolvidas, e a área relacionada com os algoritmos de escalonamento não é exceção. Ao longo dos anos, diferentes categorias de algoritmos multiprocessador para dar resposta a este problema têm vindo a ser desenvolvidos, destacando-se principalmente estes: globais, particionados e semi-particionados. A perspectiva global, supõe a existência de uma fila global que é acessível por todos os processadores disponíveis. Este fato torna disponível a migração de tarefas, isto é, é possível parar a execução de uma tarefa e resumir a sua execução num processador distinto. Num dado instante, num grupo de tarefas, m, as tarefas de maior prioridade são selecionadas para execução. Este tipo promete limites de utilização altos, a custo elevado de preempções/migrações de tarefas. Em contraste, os algoritmos particionados, colocam as tarefas em partições, e estas, são atribuídas a um dos processadores disponíveis, isto é, para cada processador, é atribuída uma partição. Por essa razão, a migração de tarefas não é possível, acabando por fazer com que o limite de utilização não seja tão alto quando comparado com o caso anterior, mas o número de preempções de tarefas decresce significativamente. O esquema semi-particionado, é uma resposta de caráter hibrido entre os casos anteriores, pois existem tarefas que são particionadas, para serem executadas exclusivamente por um grupo de processadores, e outras que são atribuídas a apenas um processador. Com isto, resulta uma solução que é capaz de distribuir o trabalho a ser realizado de uma forma mais eficiente e balanceada. Infelizmente, para todos estes casos, existe uma discrepância entre a teoria e a prática, pois acaba-se por se assumir conceitos que não são aplicáveis na vida real. Para dar resposta a este problema, é necessário implementar estes algoritmos de escalonamento em sistemas operativos reais e averiguar a sua aplicabilidade, para caso isso não aconteça, as alterações necessárias sejam feitas, quer a nível teórico quer a nível prá

Multicore Scheduling of Real-Time Irregular Parallel Algorithms in Linux

Face à estagnação da tecnologia uniprocessador registada na passada década, aos principais fabricantes de microprocessadores encontraram na tecnologia multi-core a resposta `as crescentes necessidades de processamento do mercado. Durante anos, os desenvolvedores de software viram as suas aplicações acompanhar os ganhos de performance conferidos por cada nova geração de processadores sequenciais, mas `a medida que a capacidade de processamento escala em função do número de processadores, a computação sequencial tem de ser decomposta em várias partes concorrentes que possam executar em paralelo, para que possam utilizar as unidades de processamento adicionais e completar mais rapidamente. A programação paralela implica um paradigma completamente distinto da programação sequencial. Ao contrário dos computadores sequenciais tipificados no modelo de Von Neumann, a heterogeneidade de arquiteturas paralelas requer modelos de programação paralela que abstraiam os programadores dos detalhes da arquitectura e simplifiquem o desenvolvimento de aplicações concorrentes. Os modelos de programação paralela mais populares incitam os programadores a identificar instruções concorrentes na sua lógica de programação, e a especificá-las sob a forma de tarefas que possam ser atribuídas a processadores distintos para executarem em simultâneo. Estas tarefas são tipicamente lançadas durante a execução, e atribuídas aos processadores pelo motor de execução subjacente. Como os requisitos de processamento costumam ser variáveis, e não são conhecidos a priori, o mapeamento de tarefas para processadores tem de ser determinado dinamicamente, em resposta a alterações imprevisíveis dos requisitos de execução. `A medida que o volume da computação cresce, torna-se cada vez menos viável garantir as suas restrições temporais em plataformas uniprocessador. Enquanto os sistemas de tempo real se começam a adaptar ao paradigma de computação paralela, há uma crescente aposta em integrar execuções de tempo real com aplicações interativas no mesmo hardware, num mundo em que a tecnologia se torna cada vez mais pequena, leve, ubíqua, e portável. Esta integração requer soluções de escalonamento que simultaneamente garantam os requisitos temporais das tarefas de tempo real e mantenham um nível aceitável de QoS para as restantes execuções. Para tal, torna-se imperativo que as aplicações de tempo real paralelizem, de forma a minimizar os seus tempos de resposta e maximizar a utilização dos recursos de processamento. Isto introduz uma nova dimensão ao problema do escalonamento, que tem de responder de forma correcta a novos requisitos de execução imprevisíveis e rapidamente conjeturar o mapeamento de tarefas que melhor beneficie os critérios de performance do sistema. A técnica de escalonamento baseado em servidores permite reservar uma fração da capacidade de processamento para a execução de tarefas de tempo real, e assegurar que os efeitos de latência na sua execução não afectam as reservas estipuladas para outras execuções. No caso de tarefas escalonadas pelo tempo de execução máximo, ou tarefas com tempos de execução variáveis, torna-se provável que a largura de banda estipulada não seja consumida por completo. Para melhorar a utilização do sistema, os algoritmos de partilha de largura de banda (capacity-sharing) doam a capacidade não utilizada para a execução de outras tarefas, mantendo as garantias de isolamento entre servidores. Com eficiência comprovada em termos de espaço, tempo, e comunicação, o mecanismo de work-stealing tem vindo a ganhar popularidade como metodologia para o escalonamento de tarefas com paralelismo dinâmico e irregular. O algoritmo p-CSWS combina escalonamento baseado em servidores com capacity-sharing e work-stealing para cobrir as necessidades de escalonamento dos sistemas abertos de tempo real. Enquanto o escalonamento em servidores permite partilhar os recursos de processamento sem interferências a nível dos atrasos, uma nova política de work-stealing que opera sobre o mecanismo de capacity-sharing aplica uma exploração de paralelismo que melhora os tempos de resposta das aplicações e melhora a utilização do sistema. Esta tese propõe uma implementação do algoritmo p-CSWS para o Linux. Em concordância com a estrutura modular do escalonador do Linux, ´e definida uma nova classe de escalonamento que visa avaliar a aplicabilidade da heurística p-CSWS em circunstâncias reais. Ultrapassados os obstáculos intrínsecos `a programação da kernel do Linux, os extensos testes experimentais provam que o p-CSWS ´e mais do que um conceito teórico atrativo, e que a exploração heurística de paralelismo proposta pelo algoritmo beneficia os tempos de resposta das aplicações de tempo real, bem como a performance e eficiência da plataforma multiprocessador.

DETECTION OF Leptospira spp. AND Brucella abortus ANTIBODIES IN FREE-LIVING JAGUARS (Panthera onca) IN TWO PROTECTED AREAS OF NORTHERN PANTANAL, BRAZIL

 This study aimed to assess the exposure of free-living jaguars (Panthera onca) to Leptospira spp. and Brucella abortus in two conservation units in the Pantanal of Mato Grosso, Brazil. The presence of antibodies in blood samples of eleven jaguars was investigated using autochthonous antigens isolated in Brazil added to reference antigen collection applied to diagnosis of leptospirosis by Microscopic Agglutination Test (MAT). The Rose Bengal test was applied for B. abortus antibodies. Two (18.2%) jaguars were seroreactive for the Leptospira spp. antigen and the serovar considered as most infective in both animals was a Brazilian isolate of serovar Canicola (L01). All jaguars were seronegative for B. abortus. These data indicate that the inclusion of autochthonous antigens in serological studies can significantly increase the number of reactive animals, as well as modify the epidemiological profile of Leptospira spp. infection.

LACK OF ASSOCIATION BETWEEN HERPESVIRUS DETECTION IN SALIVA AND GINGIVITIS IN HIV‑INFECTED CHILDREN

The aims of this study were to compare the detection of human herpesviruses (HHVs) in the saliva of HIV-infected and healthy control children, and to evaluate associations between viral infection and gingivitis and immunodeficiency. Saliva samples were collected from 48 HIV-infected and 48 healthy control children. Clinical and laboratory data were collected during dental visits and from medical records. A trained dentist determined gingival indices and extension of gingivitis. Saliva samples were tested for herpes simplex virus types 1 and 2 (HSV-1 and HSV-2), varicella zoster virus (VZV), Epstein-Barr virus (EBV), and cytomegalovirus (CMV) by nested polymerase chain reaction assays. Thirty-five HIV-infected and 16 control children had gingivitis. Seventeen (35.4%) HIV-infected children and 13 (27%) control children were positive for HHVs. CMV was the most commonly detected HHV in both groups (HIV-infected, 25%; control, 12.5%), followed by HSV-1 (6.2% in both groups) and HSV-2 (HIV-infected, 4.2%; control, 8.3%). The presence of HHVs in saliva was not associated with the presence of gingivitis in HIV-1-infected children (p = 0.104) or healthy control children (p = 0.251), or with immunosuppression in HIV-infected individuals (p = 0.447). Gingivitis was correlated with HIV infection (p = 0.0001). These results suggest that asymptomatic salivary detection of HHVs is common in HIV-infected and healthy children, and that it is not associated with gingivitis.