Parallelization of kinetic Monte Carlo algorithm to simulate AL3Sc precipitation

The present paper reports the precipitation process of Al3Sc structures in an aluminum scandium alloy, which has been simulated with a synchronous parallel kinetic Monte Carlo (spkMC) algorithm. The spkMC implementation is based on the vacancy diffusion mechanism. To filter the raw data generated by the spkMC simulations, the density-based clustering with noise (DBSCAN) method has been employed. spkMC and DBSCAN algorithms were implemented in the C language and using MPI library. The simulations were conducted in the SeARCH cluster located at the University of Minho. The Al3Sc precipitation was successfully simulated at the atomistic scale with the spkMC. DBSCAN proved to be a valuable aid to identify the precipitates by performing a cluster analysis of the simulation results. The achieved simulations results are in good agreement with those reported in the literature under sequential kinetic Monte Carlo simulations (kMC). The parallel implementation of kMC has provided a 4x speedup over the sequential version.

Assessment and management of the geomorphological heritage of Monte Pindo (NW Spain): a landscape as a symbol of identity

This study focuses on the granite mountain known as Monte Pindo (627 m above sea level) in the Autonomous Community of Galicia (NW Spain). This territory is included in the area classified as “Costa da Morte” in the “Politica de Ordenación Litoral” (POL) (Coastal Planning Policy) for the region of Galicia. This coastal unit, located between “Rías Baixas” and “Cape Fisterra” has great potential for demonstrating geological processes and its geomorphological heritage is characterized by a high degree of geodiversity of granite landforms. The main objective of our work is to assess the geomorphological heritage of the site, thus revealing its wide geodiversity. We shall analyze and highlight: its scientific value, developing an inventory of granite landforms; its educational valuel and its geotouristic potential. It must be ensured that the Administration understands that natural diversity is composed of both geodiversity and biodiversity. Only then will the sustainable management of Monte Pindo become possible by integrating natural and cultural heritage values. The goal is to ensure that Monte Pindo and its immediate surroundings become a geopark with the aim of promoting local development projects based on the conservation and valorization of its geological heritage.

Influência das características mamárias na cintilografia miocárdica pelo método Monte Carlo

FUNDAMENTO: Pela redução da especificidade associada à perda de informação, a influência da atenuação das mamas é de fundamental importância em estudos de perfusão do miocárdio. Entretanto, apesar de vários estudos terem sido realizados ao longo dos últimos anos, pouco se tem evoluído para determinar com acurácia a influência das características das mamas sobre a qualidade da cintilografia miocárdica, evitando exposições adicionais de radiação às pacientes. OBJETIVO: O objetivo deste estudo é quantificar a atenuação de fótons pelas mamas, em estudos de perfusão do miocárdio com 99mTc, de acordo com diferentes tamanhos e composições. MÉTODOS: Cada mama foi assumida como sendo um cubo composto de tecido adiposo e fibroglandular. Os dados referentes aos fótons de 99mTc foram analisados em um modelo de Monte Carlo. Variamos a espessura e a composição das mamas e analisamos as interferências na atenuação. Foi empregado o software EGS 4 para as simulações. RESULTADOS: Fixando a espessura de uma mama, a variação da sua composição acarreta um acréscimo máximo de 2,3% no número de fótons atenuados. Em contrapartida, mantendo-se uma composição do tecido mamário fixa, a diferença na atenuação de fótons foi de 45,0%, sendo em média de 6,0% para cada acréscimo de centímetro na espessura da mama. CONCLUSÃO: A simulação por Monte Carlo demonstrou que a influência das espessuras das mamas na atenuação de fótons em cintilografias do miocárdio com 99mTc é muito maior do que a influência das suas composições.

Estudos sobre a correção da acidez do solo causada pelo Al+3 trocável. I. Efeitos sobre o pH, Al+3 e H+ trocáveis em solos das séries Sertãozinho e Monte Olimpo e das unidades 2 e 18

Ê descrito um ensaio de incubação com a finalidade de estudar os efeitos da adição de CaCO3 sobre o pH e Al³+ e H+ trocáveis de 4 terras, servindo-se do método do Al³+ trocàvel para a determinação das doses de CaCO3. De um modo geral, se encontrou uma forte elevação nos índices pH das terras e redução nos teores de Al³+ e de H+ trocáveis das mesmas, à medida em que se aumentavam as quantidades de CaCO3 empregadas. A dose 1 de CaCO3, que correspondia à quantidade de cálcio estequiometricamente igual à de Al³+ trocável presente em cada terra, foi suficiente para elevar o pH de todas elas ao redor de 5,7. O teor de Al³+ trocável, contudo, em uma delas permaneceu acima do nível considerado não tóxico às plantas.

Efeitos de reguladores de crescimento na frutificação do morangueiro cultivar «Monte alegre»

Estudou-se em Piracicaba (SP), os efeitos da aplicação de reguladores de crescimento em morangueiro cultivar "Monte Alegre". Efetuou-se a pulverização de SADH 5000 ppm, CCC 2000 ppm e GA 550 ppm; sendo que realizaram-se ainda três aplicações de IAA 10 ppm e GA 10 ppm, além do tratamento controle. Verificou-se que apesar do GA 550 ppm, SADH e GCC reduzirem a produção, três aplicações de IAA 10 ppm ou GA 10 ppm promoveram uma tendência de aumento na produtividade do morangueiro. Notou-se que os reguladores de crescimento não alteraram o número de frutos; sendo que o tratamento com GA 550 ppm promoveu redução no peso médio dos frutos da cultivar "Monte Alegre". Aplicação de GA 550 ppm causou aumento no número de frutos na terceira e quarta semanas de colheita, reduzindo progressivamente nas semanas subseqüentes. Observou-se que aplicações de GA 10 ppm ou IAA 10 ppm promoveram aumento no comprimento dos pedúnculos, facilitando a colheita'.

Estudos da aflatoxina no amendoim, da colheita à industrialização, na região de Monte Alto, S. P.

Neste trabalho foi investigada, na região de Monte Alto, S.P., a incidência de aflatoxina no amendoim (Arachis hypogaea L.) em três Estágios de seu ciclo de industrialização: a) ao ser entregue à fábrica, Épocas I e II; b) durante seu armazenamento, Épocas III e IV e c) após a extração do óleo (farelo), Épocas V e VI. Em cada Estágio foram feitas duas coletas de 10 amostras cada, num total de 40 amostras de amendoim e 20 de farelo. Dos resultados pôde-se concluir que: 1) a maioria das amostras, representando 90% do total, continha aflatoxina; 2) o nível, em termos de aflatoxina B1, foi elevado, com 60% das amostras ultrapassando 1,00 ppm., na categoria "Muito Alta"; 3) os níveis subiram da Época I até a Época IV; médias de 0,10 a 2,49 ppm, decrescendo nas Épocas V e VI: 1,02 e 1,25 ppm, com média geral de 1,23 ppm; 4) o lavrador entrega amendoim já tóxico à fábrica; 5) o armazenamento na fábrica parece contribuir para o aumento do nível de aflatoxina.

Cupim de monte Cornitermes cumulans (Kollar, 1832): combate experimental com formulações inseticidas líquidas

Um campo experimental de combate químico ao cupim de monte Cornitermes cumulans (Kollar, 1832) (Isoptera, Termitidae) foi instalado em Piracicaba, Estado de São Paulo. Cinquenta ninhos foram escolhidos, medidos e divididos em 5 grupos. Os tratamentos foram cinco, cada um abrangendo 10 termiteiros. A) turingiensina, l,2g; B) fempropatrina, 0,6g; C) abamectina, 0,lg; D) fentiom, l,0g; E) profenofós, l,5g. As quantidades citadas são de ingrediente ativo aplicado dentro de cada termiteiro. Os inseticidas eram formulações líquidas: foram misturados com água e aplicados. Os melhores resultados foram conseguidos pelo fentiom e abamectina (100% e 90%, respectivamente, de mortalidade).

Fentiom e clorpirifós no combate ao cupim de monte Cornitevmes cumulans (Kollar, 1832) (Isoptera, Termitidae)

Visando avaliar o desempenho de produtos químicos no combate ao cupim de monte Cornitermes cumulans, foi instalado um campo experimental em Piracicaba, Estado de São Paulo. Escolheram-se 60 ninhos, numa pastagem, que foram medidos e divididos em 6 grupos. Foram estabelecidos 6 tratamentos, cada um com 10 termiteiros. A) clorpirifós, l,2g; B) clorpirifós, 2,4g; C) clorpirifós, 3,6g; D) clorpirifós, 4,8g; E) fentiom, l,0g; fehtiom, l,25g. Tais quantidades são de ingrediente ativo aplicado dentro de cada cupinzeiro. As formulações dos inseticidas eram concentrados emulsionáveis: foram misturadas na água e aplicadas. Os resultados mostraram a ótima atuação dos dois produtos nas diferentes dosagens (100% de mortalidade em todos os tratamentos). É a primeira vez que os autores tiveram resultados positivos, completos, em todos os tratamentos.

The Analysis of interval censoring and double censoring via Markov chain Monte Carlo methods

L'Anàlisi de la supervivència s'utilitza en diferents camps per analitzar el temps transcorregut entre dos esdeveniments. El que distingeix l'anàlisi de la supervivència d'altres àrees de l'estadística és que les dades normalment estan censurades. La censura en un interval apareix quan l'esdeveniment final d'interès no és directament observable i només se sap que el temps de fallada està en un interval concret. Un esquema de censura més complex encara apareix quan tant el temps inicial com el temps final estan censurats en un interval. Aquesta situació s'anomena doble censura. En aquest article donem una descripció formal d'un mètode bayesà paramètric per a l'anàlisi de dades censurades en un interval i dades doblement censurades així com unes indicacions clares de la seva utilització o pràctica. La metodologia proposada s'ilustra amb dades d'una cohort de pacients hemofílics que es varen infectar amb el virus VIH a principis dels anys 1980's.

Simulación Monte Carlo de las dosis en tumores de pulmón en tratamientos de radioterapia estereotáxica extracraneal

Estudio elaborado a partir de una estancia en el Karolinska University Hospital, Suecia, entre marzo y junio del 2006. En la radioterapia estereotáxica extracraneal (SBRT) de tumores de pulmón existen principalmente dos problemas en el cálculo de la dosis con los sistemas de planificación disponibles: la precisión limitada de los algoritmos de cálculo en presencia de tejidos con densidades muy diferentes y los movimientos debidos a la respiración del paciente durante el tratamiento. El objetivo de este trabajo ha sido llevar a cabo la simulación con el código Monte Carlo PENELOPE de la distribución de dosis en tumores de pulmón en casos representativos de tratamientos con SBRT teniendo en cuenta los movimientos respiratorios y su comparación con los resultados de varios planificadores. Se han estudiado casos representativos de tratamientos de SBRT en el Karolinska University Hospital. Los haces de radiación se han simulado mediante el código PENELOPE y se han usado para la obtención de los resultados MC de perfiles de dosis. Los resultados obtenidos para el caso estático (sin movimiento respiratorio ) ponen de manifiesto que, en comparación con la MC, la dosis (Gy/MU) calculada por los planificadores en el tumor tiene una precisión del 2-3%. En la zona de interfase entre tumor y tejido pulmonar los planificadores basados en el algoritmo PB sobrestiman la dosis en un 10%, mientras que el algoritmo CC la subestima en un 3-4%. Los resultados de la simulación mediante MC de los movimientos respiratorios indican que los resultados de los planificadores son suficientemente precisos en el tumor, aunque en la interfase hay una mayor subestimación de la dosis en comparación con el caso estático. Estos resultados son compatibles con la experiencia clínica adquirida durante 15 años en el Karolinska University Hospital. Los resultados se han publicado en la revista Acta Oncologica.

Facies, depositional environment, and palaeoecology of the Middle Triassic Cassina Beds (Meride Limestone, Monte San Giorgio, Switzerland).

The Ladinian Cassina beds belong to the fossiliferous levels of the world-famous Middle Triassic Monte San Giorgio Lagerstatte (UNESCO World Heritage List, Canton Ticino, Southern Alps). Although they are a rich archive for the depositional environment of an important thanatocoenosis, previous excavations focused on vertebrates and particularly on marine reptiles. In 2006, the Museo Cantonale di Storia Naturale (Lugano) started a new research project focusing for the first time on microfacies, micropalaeontological, palaeoecological and taphonomic analyses. So far, the upper third of the sequence has been excavated on a surface of around 40 m(2), and these new data complete those derived from new vertebrate finds (mainly fishes belonging to Saurichthys, Archaeosemionotus, Eosemionotus and Peltopleurus), allowing a better characterization of the basin. Background sedimentation on an anoxic to episodically suboxic seafloor resulted in a finely laminated succession of black shales and limestones, bearing a quasi-anaerobic biofacies, which is characterized by a monotypic benthic foraminiferal meiofauna and has been documented for the first time from the whole Monte San Giorgio sequence. Event deposition, testified by turbidites and volcaniclastic layers, is related to sediment input from basin margins and to distant volcanic eruptions, respectively. Fossil nekton points to an environment with only limited connection to the open sea. Terrestrial macroflora remains document the presence of emerged areas covered with vegetation and probably located relatively far away. Proliferation of benthic microbial mats is inferred on the basis of microfabrics, ecological considerations and taphonomic (both biostratinomic and diagenetic) features of the new vertebrate finds, whose excellent preservation is ascribed to sealing by biofilms. The occurrence of allochthonous elements allows an insight into the shallow-waters of the adjoining time-equivalent Salvatore platform. Finally, the available biostratigraphic data are critically reviewed.

Evaluation of organ-specific peripheral doses after 2-dimensional, 3-dimensional and hybrid intensity modulated radiation therapy for breast cancer based on Monte Carlo and convolution/superposition algorithms: implications for secondary cancer risk assessment.

To make a comprehensive evaluation of organ-specific out-of-field doses using Monte Carlo (MC) simulations for different breast cancer irradiation techniques and to compare results with a commercial treatment planning system (TPS). Three breast radiotherapy techniques using 6MV tangential photon beams were compared: (a) 2DRT (open rectangular fields), (b) 3DCRT (conformal wedged fields), and (c) hybrid IMRT (open conformal+modulated fields). Over 35 organs were contoured in a whole-body CT scan and organ-specific dose distributions were determined with MC and the TPS. Large differences in out-of-field doses were observed between MC and TPS calculations, even for organs close to the target volume such as the heart, the lungs and the contralateral breast (up to 70% difference). MC simulations showed that a large fraction of the out-of-field dose comes from the out-of-field head scatter fluence (>40%) which is not adequately modeled by the TPS. Based on MC simulations, the 3DCRT technique using external wedges yielded significantly higher doses (up to a factor 4-5 in the pelvis) than the 2DRT and the hybrid IMRT techniques which yielded similar out-of-field doses. In sharp contrast to popular belief, the IMRT technique investigated here does not increase the out-of-field dose compared to conventional techniques and may offer the most optimal plan. The 3DCRT technique with external wedges yields the largest out-of-field doses. For accurate out-of-field dose assessment, a commercial TPS should not be used, even for organs near the target volume (contralateral breast, lungs, heart).

Monte Carlo simulations of metasomatic enrichment in the lithosphere and implications for the source of alkaline basalts

One hypothesis for the origin of alkaline lavas erupted on oceanic islands and in intracontinental settings is that they represent the melts of amphibole-rich veins in the lithosphere (or melts of their dehydrated equivalents if metasomatized lithosphere is recycled into the convecting mantle). Amphibole-rich veins are interpreted as cumulates produced by crystallization of low-degree melts of the underlying asthenosphere as they ascend through the lithosphere. We present the results of trace-element modelling of the formation and melting of veins formed in this way with the goal of testing this hypothesis and for predicting how variability in the formation and subsequent melting of such cumulates (and adjacent cryptically and modally metasomatized lithospheric peridotite) would be manifested in magmas generated by such a process. Because the high-pressure phase equilibria of hydrous near-solidus melts of garnet lherzolite are poorly constrained and given the likely high variability of the hypothesized accumulation and remelting processes, we used Monte Carlo techniques to estimate how uncertainties in the model parameters (e.g. the compositions of the asthenospheric sources, their trace-element contents, and their degree of melting; the modal proportions of crystallizing phases, including accessory phases, as the asthenospheric partial melts ascend and crystallize in the lithosphere; the amount of metasomatism of the peridotitic country rock; the degree of melting of the cumulates and the amount of melt derived from the metasomatized country rock) propagate through the process and manifest themselves as variability in the trace-element contents and radiogenic isotopic ratios of model vein compositions and erupted alkaline magma compositions. We then compare the results of the models with amphibole observed in lithospheric veins and with oceanic and continental alkaline magmas. While the trace-element patterns of the near-solidus peridotite melts, the initial anhydrous cumulate assemblage (clinopyroxene +/- garnet +/- olivine +/- orthopyroxene), and the modelled coexisting liquids do not match the patterns observed in alkaline lavas, our calculations show that with further crystallization and the appearance of amphibole (and accessory minerals such as rutile, ilmenite, apatite, etc.) the calculated cumulate assemblages have trace-element patterns that closely match those observed in the veins and lavas. These calculated hydrous cumulate assemblages are highly enriched in incompatible trace elements and share many similarities with the trace-element patterns of alkaline basalts observed in oceanic or continental setting such as positive Nb/La, negative Ce/Pb, and similiar slopes of the rare earth elements. By varying the proportions of trapped liquid and thus simulating the cryptic and modal metasomatism observed in peridotite that surrounds these veins, we can model the variations in Ba/Nb, Ce/Pb, and Nb/U ratios that are observed in alkaline basalts. If the isotopic compositions of the initial low-degree peridotite melts are similar to the range observed in mid-ocean ridge basalt, our model calculations produce cumulates that would have isotopic compositions similar to those observed in most alkaline ocean island basalt (OIB) and continental magmas after similar to 0 center dot 15 Gyr. However, to produce alkaline basalts with HIMU isotopic compositions requires much longer residence times (i.e. 1-2 Gyr), consistent with subduction and recycling of metasomatized lithosphere through the mantle. such as a heterogeneous asthenosphere. These modelling results support the interpretation proposed by various researchers that amphibole-bearing veins represent cumulates formed during the differentiation of a volatile-bearing low-degree peridotite melt and that these cumulates are significant components of the sources of alkaline OIB and continental magmas. The results of the forward models provide the potential for detailed tests of this class of hypotheses for the origin of alkaline magmas worldwide and for interpreting major and minor aspects of the geochemical variability of these magmas.