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.

A framework for real time MMO game content generation

Com o aumento de plataformas móveis disponíveis no mercado e com o constante incremento na sua capacidade computacional, a possibilidade de executar aplicações e em especial jogos com elevados requisitos de desempenho aumentou consideravelmente. O mercado dos videojogos tem assim um cada vez maior número de potenciais clientes. Em especial, o mercado de jogos massive multiplayer online (MMO) tem-se tornado muito atractivo para as empresas de desenvolvimento de jogos. Estes jogos suportam uma elevada quantidade de jogadores em simultâneo que podem estar a executar o jogo em diferentes plataformas e distribuídos por um "mundo" de jogo extenso. Para incentivar a exploração desse "mundo", distribuem-se de forma inteligente pontos de interesse que podem ser explorados pelo jogador. Esta abordagem leva a um esforço substancial no planeamento e construção desses mundos, gastando tempo e recursos durante a fase de desenvolvimento. Isto representa um problema para as empresas de desenvolvimento de jogos, e em alguns casos, e impraticável suportar tais custos para equipas indie. Nesta tese e apresentada uma abordagem para a criação de mundos para jogos MMO. Estudam-se vários jogos MMO que são casos de sucesso de modo a identificar propriedades comuns nos seus mundos. O objectivo e criar uma framework flexível capaz de gerar mundos com estruturas que respeitam conjuntos de regras definidas por game designers. Para que seja possível usar a abordagem aqui apresentada em v arias aplicações diferentes, foram desenvolvidos dois módulos principais. O primeiro, chamado rule-based-map-generator, contem a lógica e operações necessárias para a criação de mundos. O segundo, chamado blocker, e um wrapper à volta do módulo rule-based-map-generator que gere as comunicações entre servidor e clientes. De uma forma resumida, o objectivo geral e disponibilizar uma framework para facilitar a geração de mundos para jogos MMO, o que normalmente e um processo bastante demorado e aumenta significativamente o custo de produção, através de uma abordagem semi-automática combinando os benefícios de procedural content generation (PCG) com conteúdo gráfico gerado manualmente.

Involuntary Rhythmic Leg Movements Time-Locked With the Respiratory Cycle

Involuntary rhythmic leg movements in childhood is an uncommon condition, the generators of which remain unknown. We report on a male 3 years of age with distinct features providing important clues concerning the location of one of these generators. At the age of 7 months, the previously healthy young male started with low frequency, rhythmic, and continuous (both during wakefulness and sleep) flexion/extension movements of the lower limbs. Movements interfered significantly with gait acquisition, and, despite normal cognitive development, he was able to walk only at age 2 years, 4 months. The neurologic examination revealed the absence of automatic stepping in the neonatal period, but was otherwise normal. A polygraphic electroencephalogram/electromyogram EEG/EMG) recording, at the age of 2 years, 9 months, revealed rhythmic and synchronous legs with EMG activity at 0.5 Hz. A more complete polygraphic recording at the age of 3 years, 10 months, showed a lower frequency (0.35 Hz) for the movements, which were time-locked with the respiratory cycle. Magnetic resonance imaging (MRI) of the brain revealed an increased T2 signal in the upper medulla-lower pons regions. The generator of the rhythmic legs movements is postulated to be the respiratory center, connecting with the reticulospinal projecting neurons through an aberrant pathway.

Quantification of the TMS-EEG response in epilepsy

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

AMERICAN CUTANEOUS LEISHMANIASIS WITH UNUSUAL CLINICAL PRESENTATION AND RESPONSE TO TREATMENT

The clinical manifestations and prognosis of cutaneous leishmaniasis (CL) can be influenced by the immune response of the patient and the species of the parasite. A case of atypical clinical presentation of CL, with development of non-characteristic lesions, poor response to therapy, and a long time to resolution is reported. Confirmatory laboratory tests included parasite detection, indirect immunofluorescence, Montenegro skin test, polymerase chain reaction, and parasite identification by multilocus enzyme electrophoresis. The parasite was identified as Leishmaniabraziliensis. The lesion was unresponsive to three complete courses of N-methylglucamine antimoniate intramuscular, and to treatment with pentamidine. The patient did not tolerate amphotericin B. The lesion finally receded after treatment with intravenous N-methylglucamine antimoniate. It is essential to ensure the accuracy of diagnosis and the appropriate treatment, which can include the use a second choice drug or a different route of administration.

Time-of-flight secondary ion mass spectrometry: new application for urinary stones analysis

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Física

Homogneous time resolved fluorescence: a new technique for detection and quantifications of infliximab in autoimmune patients

RESUMO:As terapias biológicas revolucionaram o tratamento das doenças autoimunes nos últimos anos. Tipicamente têm como alvos mediadores importantes no mecanismo das doenças. Os antagonistas do fator de necrose tumoral-α (TNF-α) são um grupo de agentes biológicos muito prescrito, pois estão indicados no tratamento de doenças imuno-mediadas comuns, tais como artrite reumatoide, artrite idiopática juvenil, artrite psoriática, espondilite anquilosante, doença de Crohn e colite ulcerosa. Com o uso frequente de inibidores do TNF-α, tem-se tornado evidente que estes agentes têm um potencial imunogénico importante, que pode comprometer o prognóstico a longo prazo dos doentes cronicamente tratados. A produção de anticorpos anti-fármaco parece causar falência terapêutica secundária em muitos doentes. Um dos efeitos dos anticorpos anti-fármaco é o aumento da eliminação do fármaco. A eliminação do fármaco, por sua vez, varia entre indivíduos, refletindo diferentes perfis farmacocinéticos. A determinação dos níveis séricos mínimos do agente anti-TNF-α é assim muito informativa e pode auxiliar nas decisões terapêuticas. Contudo, os testes imunológicos para determinar as concentrações séricas do fármaco não estão facilmente disponíveis na prática clínica. De forma a investigar uma nova técnica potencialmente fidedigna e prática para a deteção e quantificação dos agentes biológicos anti-TNF-α, foi testada a técnica por HTRF (homogeneous time-resolved fluorescence resonance energy transfer) para a determinação de concentrações séricas de infliximab. Apesar de apresentar algumas limitações relacionadas com as condições de leitura da fluorescência, esta técnica provou obter resultados próximos das concentrações obtidas por ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) bridging. Adicionalmente, tem a vantagem de ser de execução muito mais fácil e rápida. Deste modo, a técnica por HTRF poderá ser otimizada e tornar-se uma valiosa ferramenta laboratorial para orientar as decisões terapêuticas em doentes autoimunes com falência da terapêutica anti-TNF-α.--------- ABSTRACT: Biologic therapies revolutionized the treatment of autoimmune diseases in the last years. Typically, they target important disease mediators. Tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) antagonists constitute a very prescribed group of biologic agents as they are indicated for the treatment of common immune-mediated diseases, such as rheumatoid arthritis, juvenile idiopathic arthritis, psoriatic arthritis, ankylosing spondylitis, Crohn’s disease and ulcerative colitis. With the increasing use of TNF-α inhibitors it has been noticed that they have an important immunogenic potential that can compromise long-term outcomes in chronically treated patients. The production of anti-drug antibodies seems to cause secondary therapeutic failure in many patients. One of the effects of anti-drug antibodies is the enhancement of drug clearance. Drug clearance, in turn, varies among individuals, reflecting different pharmacokinetic profiles. Determination of serum anti-TNF-α drug trough levels is though very informative and could support treatment decisions. However, immunologic assays to determine drug serum concentrations are not readily available in clinical practice. In order to investigate a potentially reliable and practical new technique for detection and quantification of anti-TNF-α biologic agents, homogeneous time-resolved fluorescence resonance energy transfer (HTRF) technique was tested for determination of serum infliximab concentrations. Although presenting some limitations related with fluorescence reading conditions, this technique proved to give results close to the concentrations obtained by the widely used bridging enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). In addition, it has the advantage of being much easier and faster to perform. Thus, HTRF technique can be optimized and become a valuable laboratorial tool to guide treatment decisions in autoimmune patients with anti-TNF-α therapy failure.

Effects of Local Anesthetic on the Time Between Analgesic Boluses and the Duration of Labor in Patient-Controlled Epidural Analgesia: Prospective Study of Two Ultra-Low Dose Regimens of Ropivacaine and Sufentanil

BACKGROUND: Patient-controlled epidural analgesia with low concentrations of anesthetics is effective in reducing labor pain. The aim of this study was to assess and compare two ultra-low dose regimens of ropivacaine and sufentanil (0.1% ropivacaine plus 0.5 μg.ml-1 sufentanil vs. 0.06% ropivacaine plus 0.5 μg.ml-1 sufentanil) on the intervals between boluses and the duration of labor. MATERIAL AND METHODS: In this non-randomized prospective study, conducted between January and July 2010, two groups of parturients received patient-controlled epidural analgesia: Group I (n = 58; 1 mg.ml-1 ropivacaine + 0.5 μg.ml-1 sufentanil) and Group II (n = 57; 0.6 mg.ml-1 ropivacaine + 0.5 μg.ml-1 sufentanil). Rescue doses of ropivacaine at the concentration of the assigned group without sufentanil were administered as necessary. Pain, local anesthetic requirements, neuraxial blockade characteristics, labor and neonatal outcomes, and maternal satisfaction were recorded. RESULTS: The ropivacaine dose was greater in Group I (9.5 [7.7-12.7] mg.h-1 vs. 6.1 [5.1-9.8 mg.h-1], p < 0.001). A time increase between each bolus was observed in Group I (beta = 32.61 min, 95% CI [25.39; 39.82], p < 0.001), whereas a time decrease was observed in Group II (beta = -1.40 min, 95% CI [-2.44; -0.36], p = 0.009). The duration of the second stage of labor in Group I was significantly longer than that in Group II (78 min vs. 65 min, p < 0.001). CONCLUSIONS: Parturients receiving 0.06% ropivacaine exhibited less evidence of cumulative effects and exhibited faster second stage progression than those who received 0.1% ropivacaine.

Time diversity solutions to cope with lost packets

A dissertation submitted to Departamento de Engenharia Electrotécnica of Faculdade de Ciências e Tecnologia of Universidade Nova de Lisboa in partial fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Patterns in financial markets: Dynamic time warping

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Finance from the NOVA – School of Business and Economics

Diabetes Mellitus as a Risk Factor in Glaucoma's Physiopathology and Surgical Survival Time: A Literature Review

Glaucoma is a multifactorial condition under serious influence of many risk factors. The role of diabetes mellitus (DM) in glaucoma etiology or progression remains inconclusive. Although, the diabetic patients have different healing mechanism comparing to the general population and it has a possible-negative role on surgical outcomes. This review article attempts to analyze the association of both diseases, glaucoma and DM, before and after the surgery. The epidemiological studies, based mainly in population prevalence analyzes, have shown opposite outcomes in time and even in the most recent articles also the association remains inconclusive. On the contrary, the experimental models based on animal induced chronic hyperglycemia have shown an important association of both diseases, explained by common neurodegenerative mechanisms. Diabetic patients have a different wound healing process in the eye viz-a-viz other organs. The healing process is more and it results in lower surgical survival time, higher intraocular pressure (IOP) levels and, therefore, these patients usually need more medication to lower the IOP. Both randomized and nonrandomized retrospective and experimental molecular studies have shown the association between DM and glaucoma. Further studies are needed to get better explanations about outcomes on more recent surgical procedures and with the exponential use of antifibrotics. How to cite this article: Costa L, Cunha JP, Amado D, Pinto LA, Ferreira J. Diabetes Mellitus as a Risk Factor in Glaucoma's Physiopathology and Surgical Survival Time: A Literature Review.

Time to Left Ventricular Reverse Remodeling after Cardiac Resynchronization Therapy: Better Late than Never

INTRODUCTION: Left ventricular reverse remodeling (LVRR), defined as reduction of end-diastolic and end-systolic dimensions and improvement of ejection fraction, is associated with the prognostic implications of cardiac resynchronization therapy (CRT). The time course of LVRR remains poorly characterized. Nevertheless, it has been suggested that it occurs ≤6 months after CRT. OBJECTIVE: To characterize the long-term echocardiographic and clinical evolution of patients with LVRR occurring >6 months after CRT and to identify predictors of a delayed LVRR response. METHODS: A total of 127 consecutive patients after successful CRT implantation were divided into three groups according to LVRR response: Group A, 19 patients (15%) with LVRR after >6 months (late LVRR); Group B, 58 patients (46%) with LVRR before 6 months (early LVRR); and Group C, 50 patients (39%) without LVRR during follow-up (no LVRR). RESULTS: The late LVRR group was older, more often had ischemic etiology and fewer patients were in NYHA class ≤II. Overall, group A presented LVRR between group B and C. This was also the case with the percentage of clinical response (68.4% vs. 94.8% vs. 38.3%, respectively, p<0.001), and hospital readmissions due to decompensated heart failure (31.6% vs. 12.1% vs. 57.1%, respectively, p<0.001). Ischemic etiology (OR 0.044; p=0.013) and NYHA functional class

Going with the wind: The time for time-of-use tariffs

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Management from the NOVA – School of Business and Economics

Sonaecom, SGPS-SA: Time to face the challenges...as always

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Finance from the NOVA – School of Business and Economics

ARTiVIS Arts, real-time video and interactivity for sustainability

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Media Digitais