Detecting actions of fruit flies

In this thesis we describe a system that tracks fruit flies in video and automatically detects and classifies their actions. We introduce Caltech Fly-vs-Fly Interactions, a new dataset that contains hours of video showing pairs of fruit flies engaging in social interactions, and is published with complete expert annotations and articulated pose trajectory features. We compare experimentally the value of a frame-level feature representation with the more elaborate notion of bout features that capture the structure within actions. Similarly, we compare a simple sliding window classifier architecture with a more sophisticated structured output architecture, and find that window based detectors outperform the much slower structured counterparts, and approach human performance. In addition we test the top performing detector on the CRIM13 mouse dataset, finding that it matches the performance of the best published method.

Phase control of cross-phase modulation with electromagnetically induced transparency

We investigate a four-level double-Lambda atomic scheme interacting with four laser fields, a weak probe field, a weak signal field and two driven fields, in a closed-loop configuration. We study the Kerr nonlinearity associated with cross-phase modulation based on electromagnetically induced transparency. Our results show, in this closed-loop system, that the strength of cross-phase modulation and two-photon absorption are dependent critically on the relative phase between the excitation paths. By choosing the parameters appropriately, large cross-phase modulation can be achieved within a wide transparency window, while two-photon absorption is cancelled completely. The strength of cross-phase modulation can be enhanced much more by decreasing the intensities of two driven fields.

Multiple quasi-phase-matching for enhanced generation of selected high harmonics in aperiodic modulated fibers

A technique for enhanced generation of selected high harmonics in a gas medium, in a high ionization limit, is proposed in this paper. An aperiodically corrugated hollow-core fiber is employed to modulate the intensity of the fundamental laser pulse along the direction of propagation, resulting in multiple quasi-phase-matched high harmonic emissions at the cutoff region. Simulated annealing (SA) algorithm is applied for optimizing the aperiodic hollow-core fiber. Our simulation shows that the yield of selected harmonics is increased equally by up to 2 orders of magnitude compared with no modulation and this permits flexible control of the quasi-phase-matched emission of selected harmonics by appropriate corrugation. (c) 2007 Optical Society of America.

A quase conversação na comentosfera dos j-blogs: um estudo das interações na interface de comentários de quatro blogs jornalísticos institucionais

Este trabalho se situa na fronteira entre as áreas de Comunicação Social e Linguística e é voltado à investigação das interações ocorridas nos espaços dedicados à publicação de comentários de leitores em quatro blogs jornalísticos institucionais: Blog do Noblat, Blog MiriamLeitão.com, Blog do Reinaldo Azevedo e Blog do Josias de Souza. Com ele, pretende-se definir como cada leitor utiliza seus comentários para se relacionar com o jornalista autor do blog (o blogueiro), com outros leitores que também publicam suas opiniões (os leitores-comentaristas) e com o tópico tratado no texto (postagem) escrito pelo blogueiro. Além disso, considerando que autores da área de Comunicação Social discutem os blogs como um dispositivo amplamente conversacional, o propósito desta pesquisa é também esclarecer, à luz dos princípios da Análise da Conversação, se efetivamente ocorre uma conversação entre os participantes no ambiente de troca de mensagens dos blogs. Para a realização do estudo, foi compilado um corpus de 400 comentários cujo conteúdo demonstra a visão crítica de leitores dos blogs acima citados acerca de um mesmo tema: o apagão ocorrido em 10 de novembro de 2009 em 18 estados brasileiros. Tais mensagens foram trabalhadas a partir de um método predominantemente qualitativo e interpretativo, sendo que uma abordagem quantitativa também foi considerada para permitir uma visão mais abrangente e comparativa dos dados. Na ausência de um referencial teórico da Linguística que abrangesse os fenômenos interacionais percebidos nos comentários dos blogs, optou-se por desenvolver uma proposta de análise de base empírica, que norteou todo o desenvolvimento do trabalho. Entre as conclusões preliminares da pesquisa, pode-se dizer que, ao mesmo tempo em que os blogs inauguraram uma nova forma de relacionamento entre o jornalista e sua audiência, há indícios de grande parte dos leitores utilizem os blogs como um espaço restrito à publicação de opiniões isoladas, em vez de enxergá-lo como um ambiente com amplas possibilidades interativas, e, consequentemente, propício à discussão

Magnetospheric access of solar particles and the configuration of the distant geomagnetic field

The access of 1.2-40 MeV protons and 0.4-1.0 MeV electrons from interplanetary space to the polar cap regions has been investigated with an experiment on board a low altitude, polar orbiting satellite (OG0-4).

A total of 333 quiet time observations of the electron polar cap boundary give a mapping of the boundary between open and closed geomagnetic field lines which is an order of magnitude more comprehensive than previously available.

Persistent features (north/south asymmetries) in the polar cap proton flux, which are established as normal during solar proton events, are shown to be associated with different flux levels on open geomagnetic field lines than on closed field lines. The pole in which these persistent features are observed is strongly correlated to the sector structure of the interplanetary magnetic field and uncorrelated to the north/south component of this field. The features were observed in the north (south) pole during a negative (positive) sector 91% of the time, while the solar field had a southward component only 54% of the time. In addition, changes in the north/south component have no observable effect on the persistent features.

Observations of events associated with co-rotating regions of enhanced proton flux in interplanetary space are used to establish the characteristics of the 1.2 - 40 MeV proton access windows: the access window for low polar latitudes is near the earth, that for one high polar latitude region is ~250 R_⊕ behind the earth, while that for the other high polar latitude region is ~1750 R_⊕ behind the earth. All of the access windows are of approximately the same extent (~120 R_⊕). The following phenomena contribute to persistent polar cap features: limited interplanetary regions of enhanced flux propagating past the earth, radial gradients in the interplanetary flux, and anisotropies in the interplanetary flux.

These results are compared to the particle access predictions of the distant geomagnetic tail configurations proposed by Michel and Dessler, Dungey, and Frank. The data are consistent with neither the model of Michel and Dessler nor that of Dungey. The model of Frank can yield a consistent access window configuration provided the following constraints are satisfied: the merging rate for open field lines at one polar neutral point must be ~5 times that at the other polar neutral point, related to the solar magnetic field configuration in a consistent fashion, the migration time for open field lines to move across the polar cap region must be the same in both poles, and the open field line merging rate at one of the polar neutral points must be at least as large as that required for almost all the open field lines to have merged in 0 (one hour). The possibility of satisfying these constraints is investigated in some detail.

The role played by interplanetary anisotropies in the observation of persistent polar cap features is discussed. Special emphasis is given to the problem of non-adiabatic particle entry through regions where the magnetic field is changing direction. The degree to which such particle entry can be assumed to be nearly adiabatic is related to the particle rigidity, the angle through which the field turns, and the rate at which the field changes direction; this relationship is established for the case of polar cap observations.

Rewriting Schemes for Flash Memory

Flash memory is a leading storage media with excellent features such as random access and high storage density. However, it also faces significant reliability and endurance challenges. In flash memory, the charge level in the cells can be easily increased, but removing charge requires an expensive erasure operation. In this thesis we study rewriting schemes that enable the data stored in a set of cells to be rewritten by only increasing the charge level in the cells. We consider two types of modulation scheme; a convectional modulation based on the absolute levels of the cells, and a recently-proposed scheme based on the relative cell levels, called rank modulation. The contributions of this thesis to the study of rewriting schemes for rank modulation include the following: we

•propose a new method of rewriting in rank modulation, beyond the previously proposed method of “push-to-the-top”;

•study the limits of rewriting with the newly proposed method, and derive a tight upper bound of 1 bit per cell;

•extend the rank-modulation scheme to support rankings with repetitions, in order to improve the storage density;

•derive a tight upper bound of 2 bits per cell for rewriting in rank modulation with repetitions;

•construct an efficient rewriting scheme that asymptotically approaches the upper bound of 2 bit per cell.

The next part of this thesis studies rewriting schemes for a conventional absolute-levels modulation. The considered model is called “write-once memory” (WOM). We focus on WOM schemes that achieve the capacity of the model. In recent years several capacity-achieving WOM schemes were proposed, based on polar codes and randomness extractors. The contributions of this thesis to the study of WOM scheme include the following: we

•propose a new capacity-achievingWOM scheme based on sparse-graph codes, and show its attractive properties for practical implementation;

•improve the design of polarWOMschemes to remove the reliance on shared randomness and include an error-correction capability.

The last part of the thesis studies the local rank-modulation (LRM) scheme, in which a sliding window going over a sequence of real-valued variables induces a sequence of permutations. The LRM scheme is used to simulate a single conventional multi-level flash cell. The simulated cell is realized by a Gray code traversing all the relative-value states where, physically, the transition between two adjacent states in the Gray code is achieved by using a single “push-to-the-top” operation. The main results of the last part of the thesis are two constructions of Gray codes with asymptotically-optimal rate.

Análise da dissipação das tensões em dentes humanos restaurados com facetas laminadas de cerâmica, com três tipos de preparos, através do método dos elementos finitos

O objetivo deste trabalho é analisar in vitro a dissipação de tensões em incisivos centrais superiores humanos restaurados com facetas de cerâmica feldspática, através da análise do método dos elementos finitos, considerando cargas funcionais de mastigação e corte dos alimentos, em função de três tipos de preparos utilizados: sem proteção incisal; com proteção incisal em ângulo e com proteção incisal em degrau palatino. Foram utilizadas modelagens bidimensionais de um incisivo central superior e suas estruturas de suporte, simulando três situações: (Primeira modelagem) incisivo central superior com desgaste vestibular (em forma de janela); (Segunda modelagem) incisivo central superior com desgaste vestibular e proteção incisal em plano inclinado; (Terceira modelagem) incisivo central superior com desgaste vestibular, e proteção incisal com degrau palatino. Foi considerada uma carga (P=100N) com uma inclinação de 45 concentrada, simulando a região de contato do incisivo central inferior com o superior durante a mastigação e uma na região de contato topo a topo dos incisivos superior e inferior, simulando o corte dos alimentos. Após a análise dos dados obtidos pela distribuição de tensões, pode-se concluir que quanto à dissipação das tensões em todo o sistema proposto, com a aplicação de carga em 45, não foram observadas mudanças no estado tensional nos três diferentes preparos. Quando foi aplicada carga vertical, simulando o contato de topo, houve variação no estado tensional no sistema do dente com preparo em janela. Nas facetas, com a aplicação de carga em 45, nos preparos em janela e com proteção incisal em plano inclinado o resultado foi semelhante nos valores tensionais enquanto, nas facetas em dentes preparados com proteção incisal com degrau palatino, a distribuição foi mais homogênea tendo valores superiores, mostrando que o abraçamento do dente diminuiu a flexão.

Distributed Control and Optimization for Communication and Power Systems

We are at the cusp of a historic transformation of both communication system and electricity system. This creates challenges as well as opportunities for the study of networked systems. Problems of these systems typically involve a huge number of end points that require intelligent coordination in a distributed manner. In this thesis, we develop models, theories, and scalable distributed optimization and control algorithms to overcome these challenges.

This thesis focuses on two specific areas: multi-path TCP (Transmission Control Protocol) and electricity distribution system operation and control. Multi-path TCP (MP-TCP) is a TCP extension that allows a single data stream to be split across multiple paths. MP-TCP has the potential to greatly improve reliability as well as efficiency of communication devices. We propose a fluid model for a large class of MP-TCP algorithms and identify design criteria that guarantee the existence, uniqueness, and stability of system equilibrium. We clarify how algorithm parameters impact TCP-friendliness, responsiveness, and window oscillation and demonstrate an inevitable tradeoff among these properties. We discuss the implications of these properties on the behavior of existing algorithms and motivate a new algorithm Balia (balanced linked adaptation) which generalizes existing algorithms and strikes a good balance among TCP-friendliness, responsiveness, and window oscillation. We have implemented Balia in the Linux kernel. We use our prototype to compare the new proposed algorithm Balia with existing MP-TCP algorithms.

Our second focus is on designing computationally efficient algorithms for electricity distribution system operation and control. First, we develop efficient algorithms for feeder reconfiguration in distribution networks. The feeder reconfiguration problem chooses the on/off status of the switches in a distribution network in order to minimize a certain cost such as power loss. It is a mixed integer nonlinear program and hence hard to solve. We propose a heuristic algorithm that is based on the recently developed convex relaxation of the optimal power flow problem. The algorithm is efficient and can successfully computes an optimal configuration on all networks that we have tested. Moreover we prove that the algorithm solves the feeder reconfiguration problem optimally under certain conditions. We also propose a more efficient algorithm and it incurs a loss in optimality of less than 3% on the test networks.

Second, we develop efficient distributed algorithms that solve the optimal power flow (OPF) problem on distribution networks. The OPF problem determines a network operating point that minimizes a certain objective such as generation cost or power loss. Traditionally OPF is solved in a centralized manner. With increasing penetration of volatile renewable energy resources in distribution systems, we need faster and distributed solutions for real-time feedback control. This is difficult because power flow equations are nonlinear and kirchhoff's law is global. We propose solutions for both balanced and unbalanced radial distribution networks. They exploit recent results that suggest solving for a globally optimal solution of OPF over a radial network through a second-order cone program (SOCP) or semi-definite program (SDP) relaxation. Our distributed algorithms are based on the alternating direction method of multiplier (ADMM), but unlike standard ADMM-based distributed OPF algorithms that require solving optimization subproblems using iterative methods, the proposed solutions exploit the problem structure that greatly reduce the computation time. Specifically, for balanced networks, our decomposition allows us to derive closed form solutions for these subproblems and it speeds up the convergence by 1000x times in simulations. For unbalanced networks, the subproblems reduce to either closed form solutions or eigenvalue problems whose size remains constant as the network scales up and computation time is reduced by 100x compared with iterative methods.

Estudo palinoestratigráfico e de petrografia orgânica do Cretáceo inferior da Bacia do Recôncavo

O presente estudo baseou-se na análise das variações verticais do conteúdo orgânico de 50 amostras derivadas do furo de sondagem 9-FBA-61-BA, que permitiu conhecer melhor os representantes palinofaciológicos e palinológicos do Cretáceo Inferior da Bacia do Recôncavo, na área estudada. Através da observação a luz da microscopia óptica em luz branca transmitida e luz ultravioleta, foi possível posicionar temporalmente a seção, e individualizar quatro tipos de palinofácies distintas, levando-se em conta os tipos e o grau de preservação da matéria orgânica. As análises quantitativas do conteúdo orgânico mostram um predomínio de material orgânico de origem alóctone, representado por grãos de pólen, esporos e fitoclastos na base e no topo da seção, sendo sua porção média dominada por material orgânico amorfo autóctone. As mais altas fluorescências são observadas nas porções média e basal da seção indicando um ambiente mais redutor à época de sedimentação, destes estratos. Os dados de ICE apresentam valores de maturação entre 4,5 e 5,0 caracterizando um material orgânico maturo para geração de hidrocarbonetos. A associação palinoflorística identificada, bem como os dados litológicos obtidos, indicam um paleoambiente exclusivamente continental, composto por um sistema fluvial e deltaico-lacustre, sob um clima quente árido para a época deposicional. Tal associação enquadra-se àquelas observadas nas bacias do nordeste brasileiro e insere-se nas características das associações pertencentes à Província Microflorística Dicheiropollis (ex-WASA). Foram identificadas 57 espécies de palinomorfos, incluindo grãos de pólen, esporos, algas e fungos. A detecção das espécies, Dicheiropollis etruscus e Aequitriradites spinulosus, nos permitiu posicionar o intervalo nas biozonas Vitreisporites pallidus e Dicheiropollis etruscus, consideradas como de idades Hauteriviano Barremiano.

Ultrafast double pulses ablation of Cr film on glass

Ultrafast lasers ablation of Cr film was investigated by using double-pulse method. Experimental results show that there exists a temporal ablation window effect with each of the double pulses adjusted just smaller than the threshold. When the delay between the double pulses is within the order of 400 ps, the ablation of Cr film could happen. When the delay between the double pulses is beyond the order of 400 ps, the ablation of Cr film would not happen, and the reflectivity from the surface of the Cr film shows a sharp rise at the same time. The two-temperature model was developed into the form of double pulses to explain the experimental phenomena. Furthermore, microbump structures were formed on the surface of Cr film after ablation by ultrafast double pulses. Their heights exhibit an obvious drop between 1 and 10 ps double pulses delay, which is involved with the electron-phonon coupling process according to the numerical simulation. These results should be helpful for understanding the dynamic processes during ultrafast lasers ablation of metal films. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Impact of polarized illumination on high NA imaging in ArF immersion lithography at 45 nm node

Immersion lithography has been considered as the mainstream technology to extend the feasibility of optical lithography to further technology nodes. Using proper polarized illumination in an immersion lithographic tool is a powerful means to enhance the image quality and process capability for high numerical aperture (NA) imaging. In this paper, the impact of polarized illumination on high NA imaging in ArF immersion lithography for 45 nm dense lines and semi-dense lines is studied by PROLITH simulation. The normalized image log slope (NILS) and exposure defocus (ED) window are simulated under various polarized illumination modes, and the impact of polarized illumination on image quality and process latitude is analyzed. (C) 2007 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Efeitos macrovasculares, microvasculares e interação leucócito-endotélio, na endotoxemia experimental após o uso de Dobutamina com e sem ressuscitação volêmica

Na sepse, o mecanismo desencadeador de morte é a disfunção múltipla de órgãos e sistemas. Com isso a microcirculação é considerada o motor na patogênese da sepse. A perfusão microcirculatória representa um dos principais objetivos para melhorar as taxas de sobrevida. Uma vez reconhecida a síndrome séptica, o protocolo clínico estabelece o uso de fluidoterapia com salina, de forma vigorosa na primeira hora e seguida de suporte inotrópico com Dobutamina. A partir daí foi levantada a hipótese das drogas β-agonistas serem relevantes na recuperação da microcirculação, antes mesmo de seu conhecido papel na recuperação do choque cardiogênico. Assim, estudar o papel da Dobutamina, um β-agonista, na resposta adrenérgica em situação de sepse se faz necessário e urgente e o entendimento de sua ação, associada à reposição volêmica, foi objeto deste estudo. Foram usados no presente estudo, 78 hamsters, induzida a endotoxemia com LPS (2mg/kg/de massa de peso corporal) e divididos em 9 grupos: controle (n=10), endotóxico(n=10), endotóxico tratados com Dobutamina na dose de 5 e 15 μg /kg/min (n=10), Isoproterenol(n=10), ressuscitação volêmica (n=10) e ressuscitação volêmica associada à Dobutamina 5 (n=10) e 15 μg/kg/min (n=4) e Isoproterenol (n=4). Foram comparados os resultados de recuperação da densidade capilar funcional ao longo do tempo entre os grupos, e obteve-se resultado estatisticamente significativo no grupo em que se usa Dobutamina de 5μg/kg/min associada à ressuscitação volêmica p< 0,05. Em conclusão este estudo mostra que o papel da ressuscitação volêmica é crucial na resposta da microcirculação para melhorar a densidade capilar funcional, que a velocidade da hemácia capilar tem relação direta com a melhora na perfusão tecidual e que a associação de recuperação volêmica com solução salina e Dobutamina na dose de 5 μg /kg /min melhora significativamente sua resposta e melhora a perfusão.

Análise comparativa dos modelos de cálculo dos retornos anormais utilizando o evento recompra de ações na Bovespa

Este trabalho tem por objetivo verificar se há diferença quanto ao nível de significância estatística no cálculo do retorno anormal realizado através de quatro modelos estatísticos utilizados em estudos de eventos, tendo como objeto de estudo empresas no mercado de ações no Brasil durante o período de março de 2003 até julho de 2010 na Bovespa. Considerando a importância do cálculo do retorno anormal nos estudos de eventos, bem como possíveis variações de resultados decorrentes da escolha do modelo de cálculo, este estudo utiliza um tema bastante conhecido, qual seja, o anúncio de recompra de ações feito pela própria companhia emissora dos títulos. A metodologia utilizada nesta pesquisa foi quantitativa, utilizando o estudo de corte transversal. Os resultados apontam que há diferença entre os níveis de significância encontrados. Ao analisar o gráfico dos modelos calculados no período da janela do evento, verificou-se que as empresas que recompraram ações a fizeram quando os papéis estavam com retorno anormal acumulado negativo e, após a recompra, os papéis tiveram retornos anormais acumulados positivos. Recalculou-se os dois modelos que utilizam o Ibovespa em sua fórmula de cálculo, através de um Ibovespa sem ponderação e conclui-se que os resultados apontam na direção de se evitar o uso de índices ponderados de mercado, preferindo a utilização de carteiras compostas apenas com uma ação para cada empresa componente da carteira de controle. Após este recálculo, verificou-se que o modelo que era menos próximo dos demais graficamente era o modelo de retorno ajustado ao mercado ponderado. Por fim, as evidências empíricas indicam que o mercado de capitais brasileiro ajusta tempestivamente os papéis das empresas que realizaram recompra de ações, em linha com o que prescreve a hipótese do mercado eficiente na sua forma semiforte.

O Divino e o Encantado: um estudo etnográfico sobre a festa açoriana do Espírito Santo no subúrbio do Rio de Janeiro

Este trabalho de pesquisa apresenta a festa do divino espírito santo açoriana, realizada em uma Devoção Particular (Irmandade) localizada no bairro do Encantado, zona norte da cidade do Rio de Janeiro. A Festa do Divino é uma festa popular, católica e originária da Península Ibérica que vem sendo realizada, há alguns séculos, em várias partes do mundo, entre elas o Brasil. O objetivo principal do estudo é apresentar, a partir do relato compartilhado com a própria comunidade açoriana, nossos nativos, as várias dimensões constituintes da festa, especificamente, de como ela vem sendo elaborada de forma original no subúrbio do Rio de Janeiro. Sendo a festa uma forma de reafirmação étnica em contextos transnacionais, como definido através da categoria açorianidade criada na década de 30, seus significados (da tradição) vão sendo extrapolados quando diluídos em contextos culturais transnacionais. No Rio de Janeiro tanto a cultura, como a religiosidade popular (evidenciadas através da festa), tornaram-se acessos importantes para o contato social entre açorianos e brasileiros. A irmandade açoriana do Encantado estabeleceu um diálogo ao longo de oito décadas com os moradores locais através da festa, bem marcada no calendário entre os meses de maio e junho. Constituindo-se como um verdadeiro sistema de prestações totais, um espaço privilegiado e complexo de trocas sociais, possibilitou-nos através dos dados etnográficos da pesquisa empírica uma janela para análise de temas importantes das Ciências Sociais como devoção religiosa, trabalho, cultura, tradição e espaço.

基于棱镜实现三倍频谐波分离

基于棱镜的色散特性,提出一种楔形窗口与聚焦透镜组合的方式,解决了高功率激光装置三倍频谐波分离所存在的问题,即三倍频的高通量传输和靶面辐照。结合“神光Ⅱ”装置多功能高能激光系统有关参数进行系统设计,确定了楔形窗口参数,并对其所引起的B积分和间距误差进行了分析。通过实验测试,三倍频传输通量由0.7～1 J/cm2提高到2.8 J/cm2,同时靶面三倍频和二倍频分离间距达到2.85 mm,实现了高功率激光装置高通量传输的三倍频谐波分离。