Analysis of the early-time optical spectra of SN 2011fe in M101

The nearby Type Ia supernova SN 2011fe in M101 (cz=241 km s^-1) provides a unique opportunity to study the early evolution of a "normal" Type Ia supernova, its compositional structure, and its elusive progenitor system. We present 18 high signal-to-noise spectra of SN 2011fe during its first month beginning 1.2 days post-explosion and with an average cadence of 1.8 days. This gives a clear picture of how various line-forming species are distributed within the outer layers of the ejecta, including that of unburned material (C+O). We follow the evolution of C II absorption features until they diminish near maximum light, showing overlapping regions of burned and unburned material between ejection velocities of 10,000 and 16,000 km s^-1. This supports the notion that incomplete burning, in addition to progenitor scenarios, is a relevant source of spectroscopic diversity among SNe Ia. The observed evolution of the highly Doppler-shifted O I 7774 absorption features detected within five days post-explosion indicate the presence of O I with expansion velocities from 11,500 to 21,000 km s^-1. The fact that some O I is present above C II suggests that SN 2011fe may have had an appreciable amount of unburned oxygen within the outer layers of the ejecta.

Signal Reliability Improvement Using Selection Combining Based Macro-Diversity for Off-Body Communications At 868 MHz

This paper investigates the potential improvement in signal reliability for outdoor short-range off-body communications channels at 868 MHz using the macro-diversity offered by multiple co-located base stations. In this study, ten identical hypothetical base stations were positioned equidistantly around the perimeter of a rectangle of length 6.67 m and width 3.3 m. A body worn node was placed on the central chest region of an adult male. Five scenarios, each considering different user trajectories, were then analyzed to test the efficacy of using macro-diversity when the desired link is subject to shadowing caused by the human body. A number of selection combining based macro-diversity configurations consisting of four and then ten base stations were considered. It was found that using a macro-diversity system consisting of four base stations (or equivalently signal branches), a maximum diversity gain of 22.5 dB could be obtained while implementing a 10-base station setup this figure could be improved to 25.2 dB.

Signal Reception Characteristics in the Proximity of Alice and Bob for Secure Indoor Peer-to-Peer Communications At 2.45 GHz

Mutual variation of the received signal which occurs as a consequence of the channel reciprocity property has recently been proposed as a viable method for secret key generation. However, this cannot be strictly maintained in practice as the property is applicable only in the absence of interference. To ensure the propagation defined key remains secret, one requirement is that there remain high degrees of uncertainty between the legitimate users channel response and that of any eavesdropper's. In this paper, we investigate whether such de-correlation occurs for an indoor point-to-point link at 2.45 GHz. This is achieved by computing the localized correlation coefficient between the simultaneous channel response measured by the legitimate users and that of multiple distributed eavesdroppers for static and dynamic scenarios.

Real-Time Channel Model Selection Using Windowed Received Signal Strength Measurements

This paper investigates the potential for using the windowed variance of the received signal strength to select from a set of predetermined channel models for a wireless ranging or localization system. An 868 MHz based measurement system was used to characterize the received signal strength (RSS) of the off-body link formed between two wireless nodes attached to either side of a human thorax and six base stations situated in the local surroundings.

YSOVAR: Mid-infrared Variability in NGC 1333

As part of the Young Stellar Object VARiability (YSOVAR) program, wemonitored NGC 1333 for ∼35 days at 3.6 and 4.5 μm using theSpitzer Space Telescope. We report here on the mid-infrared variabilityof the point sources in the ∼10‧ × ∼20‧ areacentered on 03:29:06, +31:19:30 (J2000). Out of 701 light curves ineither channel, we find 78 variables over the YSOVAR campaign. Abouthalf of the members are variable. The variable fraction for the mostembedded spectral energy distributions (SEDs) (Class I, flat) is higherthan that for less embedded SEDs (Class II), which is in turn higherthan the star-like SEDs (Class III). A few objects have amplitudes(10–90th percentile brightness) in [3.6] or [4.5] > 0.2 mag; amore typical amplitude is 0.1–0.15 mag. The largest color changeis >0.2 mag. There are 24 periodic objects, with 40% of them beingflat SED class. This may mean that the periodic signal is primarily fromthe disk, not the photosphere, in those cases. We find 9 variableslikely to be “dippers,” where texture in the disk occultsthe central star, and 11 likely to be “bursters,” whereaccretion instabilities create brightness bursts. There are 39 objectsthat have significant trends in [3.6]–[4.5] color over thecampaign, about evenly divided between redder-when-fainter (consistentwith extinction variations) and bluer-when-fainter. About a third of the17 Class 0 and/or jet-driving sources from the literature are variableover the YSOVAR campaign, and a larger fraction (∼half) are variablebetween the YSOVAR campaign and the cryogenic-era Spitzer observations(6–7 years), perhaps because it takes time for the envelope torespond to changes in the central source. The NGC 1333 brown dwarfs donot stand out from the stellar light curves in any way except there is amuch larger fraction of periodic objects (∼60% of variable browndwarfs are periodic, compared to ∼30% of the variables overall).

Specific role of neuronal nitric-oxide synthase when tethered to the plasma membrane calcium pump in regulating the beta-adrenergic signal in the myocardium

The cardiac neuronal nitric-oxide synthase (nNOS) has been described as a modulator of cardiac contractility. We have demonstrated previously that isoform 4b of the sarcolemmal calcium pump (PMCA4b) binds to nNOS in the heart and that this complex regulates beta-adrenergic signal transmission in vivo. Here, we investigated whether the nNOS-PMCA4b complex serves as a specific signaling modulator in the heart. PMCA4b transgenic mice (PMCA4b-TG) showed a significant reduction in nNOS and total NOS activities as well as in cGMP levels in the heart compared with their wild type (WT) littermates. In contrast, PMCA4b-TG hearts showed an elevation in cAMP levels compared with the WT. Adult cardiomyocytes isolated from PMCA4b-TG mice demonstrated a 3-fold increase in Ser(16) phospholamban (PLB) phosphorylation as well as Ser(22) and Ser(23) cardiac troponin I (cTnI) phosphorylation at base line compared with the WT. In addition, the relative induction of PLB phosphorylation and cTnI phosphorylation following isoproterenol treatment was severely reduced in PMCA4b-TG myocytes, explaining the blunted physiological response to the beta-adrenergic stimulation. In keeping with the data from the transgenic animals, neonatal rat cardiomyocytes overexpressing PMCA4b showed a significant reduction in nitric oxide and cGMP levels. This was accompanied by an increase in cAMP levels, which led to an increase in both PLB and cTnI phosphorylation at base line. Elevated cAMP levels were likely due to the modulation of cardiac phosphodiesterase, which determined the balance between cGMP and cAMP following PMCA4b overexpression. In conclusion, these results showed that the nNOS-PMCA4b complex regulates contractility via cAMP and phosphorylation of both PLB and cTnI.

A BRCA1 deficient, NFκB driven immune signal predicts good outcome in triple negative breast cancer

Triple negative (TNBCs) and the closely related Basal-like (BLBCs) breast cancers are a loosely defined collection of cancers with poor clinical outcomes. Both show strong similarities with BRCA1-mutant breast cancers and BRCA1 dysfunction, or 'BRCAness', is observed in a large proportion of sporadic BLBCs. BRCA1 expression and function has been shown in vitro to modulate responses to radiation and chemotherapy. Exploitation of this knowledge in the treatment of BRCA1-mutant patients has had varying degrees of success. This reflects the significant problem of accurately detecting those patients with BRCA1 dysfunction. Moreover, not all BRCA1 mutations/loss of function result in the same histology/pathology or indeed have similar effects in modulating therapeutic responses. Given the poor clinical outcomes and lack of targeted therapy for these subtypes, a better understanding of the biology underlying these diseases is required in order to develop novel therapeutic strategies.We have discovered a consistent NFκB hyperactivity associated with BRCA1 dysfunction as a consequence of increased Reactive Oxygen Species (ROS). This biology is found in a subset of BRCA1-mutant and triple negative breast cancer cases and confers good outcome. The increased NFκB signalling results in an anti-tumour microenvironment which may allow CD8+ cytotoxic T cells to suppress tumour progression. However, tumours lacking this NFκB-driven biology have a more tumour-promoting environment and so are associated with poorer prognosis. Tumour-derived gene expression data and cell line models imply that these tumours may benefit from alternative treatment strategies such as reprogramming the microenvironment and targeting the IGF and AR signalling pathways.

Inexact-aware architecture design for ultra-low power bio-signal analysis

This study introduces an inexact, but ultra-low power, computing architecture devoted to the embedded analysis of bio-signals. The platform operates at extremely low voltage supply levels to minimise energy consumption. In this scenario, the reliability of static RAM (SRAM) memories cannot be guaranteed when using conventional 6-transistor implementations. While error correction codes and dedicated SRAM implementations can ensure correct operations in this near-threshold regime, they incur in significant area and energy overheads, and should therefore be employed judiciously. Herein, the authors propose a novel scheme to design inexact computing architectures that selectively protects memory regions based on their significance, i.e. their impact on the end-to-end quality of service, as dictated by the bio-signal application characteristics. The authors illustrate their scheme on an industrial benchmark application performing the power spectrum analysis of electrocardiograms. Experimental evidence showcases that a significance-based memory protection approach leads to a small degradation in the output quality with respect to an exact implementation, while resulting in substantial energy gains, both in the memory and the processing subsystem.

Learning about probability from text and tables: Do color coding and labeling through an interactive-user interface help?

Learning from visual representations is enhanced when learners appropriately integrate corresponding visual and verbal information. This study examined the effects of two methods of promoting integration, color coding and labeling, on learning about probabilistic reasoning from a table and text. Undergraduate students (N = 98) were randomly assigned to learn about probabilistic reasoning from one of 4 computer-based lessons generated from a 2 (color coding/no color coding) by 2 (labeling/no labeling) between-subjects design. Learners added the labels or color coding at their own pace by clicking buttons in a computer-based lesson. Participants' eye movements were recorded while viewing the lesson. Labeling was beneficial for learning, but color coding was not. In addition, labeling, but not color coding, increased attention to important information in the table and time with the lesson. Both labeling and color coding increased looks between the text and corresponding information in the table. The findings provide support for the multimedia principle, and they suggest that providing labeling enhances learning about probabilistic reasoning from text and tables

Phytochelatin signal tranduction and cadmium chelation in plants

As plantas utilizam diversas estratégias de sinalização para reconhecer e responder aos stresses ambientais. A maioria das vias de transdução de sinais partilham um sinal genérico, normalmente a modulação dos níveis intracelulares de Ca2+. Esta por sua vez pode iniciar uma cascata de fosforilação proteica que finalmente afecta as proteínas directamente envolvidas na protecção celular ou culmina em factores de transcrição que vão determinar a resposta fisiológica ao stresse. A percepção destes sinais e a compreensão de como estes podem activar as respostas adaptativas são factores-chave para a tolerância das plantas a stresses abióticos. Um dos principais stresses abóticos que restrigem o crescimento das plantas é a presença de metais pesados. A produção de fitoquelatinas e a subsequente quelação dos metais é o mecanismo mais conhecido de tolerância ao stresse metálico em plantas. Fitoquelatinas (PCs) são péptidos com grupos tiol que são sintetizados através da transpeptidação da glutationa (GSH), pela acção da enzima fitoquelatina sintase (PCS). No entanto, até ao momento, as vias de sinalização que levam à síntese de fitoquelatinas e à percepção do stresse metálico são pouco compreendidas. Dentro deste contexto, o presente trabalho foi elaborado com o intuito de elucidar a via de sinalização através da qual o cádmio é detectado pelas células vegetais e induz a síntese de PCs. Quase todos, os estudos de stresses abióticos em plantas apontam para o facto de a sua sinalização se basear nos mesmos tipos de sinais moleculares, nomeadamente a sinalização por cálcio, a fosforilação proteica e a indução de espécies reactivas de oxigénio (ROS). Trabalhos recentes sugerem que a sinalização de PCs poderá envolver todos estes parâmetros. Assim, uma primeira abordagem foi efectuada para compreender a síntese de PCs na espécie Arabidopsis thaliana, através da monitorizaçção da actividade de enzimas relacionadas, a γ-EC sintetase, GSH sintetase e a PC sintase (PCS), assim como o tempo necessário para o elongamento das PCs e a sua acumulação. Seguidamente, ao longo deste processo foi analisada a expressão de sinais específicos, associados com sinais de cálcio, fosforilação proteica e sinalização por ROS. A importância destes factores na síntese de PCs foi também avaliada através do uso de moduladores farmacológicos de cálcio e fosfatases proteicas e também pela indução de stresse oxidativo. Os resultados demonstraram novos dados sobre o papel do cálcio e da fosforilação proteica na produção de PCs e na síntese de GSH, revelando que a actvidade da PCS é regulada por fosforilação e que a sinalização de cálcio pode mediar a síntese de GSH. O envolvimento da sinalização de ROS na síntese de GSH, atráves de crosstalk com a sinalização de cálcio também foi proposta. Assim, os resultados aqui apresentados descrevem uma possível via de sinalização de cádmio nas plantas e da indução de fitoquelatinas. Este trabalho poderá ser portanto muito útil na implementação de novas metodologias de agricultura sustentável e práticas de fitorremediação em solos contaminados com metais pesados.

Photonic devices for optical and RF signal processing

O presente trabalho tem por objectivo o estudo de novos dispositivos fotónicos aplicados a sistemas de comunicações por fibra óptica e a sistemas de processamento de sinais RF. Os dispositivos apresentados baseiam-se em processamento de sinal linear e não linear. Dispositivos lineares ópticos tais como o interferómetro de Mach-Zehnder permitem adicionar sinais ópticos com pesos fixos ou sintonizáveis. Desta forma, este dispositivo pode ser usado respectivamente como um filtro óptico em amplitude com duas saídas complementares, ou, como um filtro óptico de resposta de fase sintonizável. O primeiro princípio de operação serve como base para um novo sistema fotónico de medição em tempo real da frequência de um sinal RF. O segundo princípio de operação é explorado num novo sistema fotónico de direccionamento do campo eléctrico radiado por um agregado de antenas, e também num novo compensador sintonizável de dispersão cromática. O processamento de sinal é não linear quando sinais ópticos são atrasados e posteriormente misturados entre si, em vez de serem linearmente adicionados. Este princípio de operação está por detrás da mistura de um sinal eléctrico com um sinal óptico, que por sua vez é a base de um novo sistema fotónico de medição em tempo real da frequência de um sinal RF. A mistura de sinais ópticos em meios não lineares permite uma operação eficiente numa grande largura espectral. Tal operação é usada para realizar conversão de comprimento de onda sintonizável. Um sinal óptico com multiplexagem no domínio temporal de elevada largura de banda é misturado com duas bombas ópticas não moduladas com base em processos não lineares paramétricos num guia de ondas de niobato de lítio com inversão periódica da polarização dos domínios ferroeléctricos. Noutro trabalho, uma bomba pulsada em que cada pulso tem um comprimento de onda sintonizável serve como base a um novo conversor de sinal óptico com multiplexagem no domínio temporal para um sinal óptico com multiplexagem no comprimento de onda. A bomba é misturada com o sinal óptico de entrada através de um processo não linear paramétrico numa fibra óptica com parâmetro não linear elevado. Todos os dispositivos fotónicos de processamento de sinal linear ou não linear propostos são experimentalmente validados. São também modelados teoricamente ou através de simulação, com a excepção dos que envolvem mistura de sinais ópticos. Uma análise qualitativa é suficiente nestes últimos dispositivos.

Nonlinear behavioral modeling of mixed signal RF-digital I/O devices

Esta tese investiga a caracterização (e modelação) de dispositivos que realizam o interface entre os domínios digital e analógico, tal como os buffers de saída dos circuitos integrados (CI). Os terminais sem fios da atualidade estão a ser desenvolvidos tendo em vista o conceito de rádio-definido-por-software introduzido por Mitola. Idealmente esta arquitetura tira partido de poderosos processadores e estende a operação dos blocos digitais o mais próximo possível da antena. Neste sentido, não é de estranhar que haja uma crescente preocupação, no seio da comunidade científica, relativamente à caracterização dos blocos que fazem o interface entre os domínios analógico e digital, sendo os conversores digital-analógico e analógico-digital dois bons exemplos destes circuitos. Dentro dos circuitos digitais de alta velocidade, tais como as memórias Flash, um papel semelhante é desempenhado pelos buffers de saída. Estes realizam o interface entre o domínio digital (núcleo lógico) e o domínio analógico (encapsulamento dos CI e parasitas associados às linhas de transmissão), determinando a integridade do sinal transmitido. Por forma a acelerar a análise de integridade do sinal, aquando do projeto de um CI, é fundamental ter modelos que são simultaneamente eficientes (em termos computacionais) e precisos. Tipicamente a extração/validação dos modelos para buffers de saída é feita usando dados obtidos da simulação de um modelo detalhado (ao nível do transístor) ou a partir de resultados experimentais. A última abordagem não envolve problemas de propriedade intelectual; contudo é raramente mencionada na literatura referente à caracterização de buffers de saída. Neste sentido, esta tese de Doutoramento foca-se no desenvolvimento de uma nova configuração de medição para a caracterização e modelação de buffers de saída de alta velocidade, com a natural extensão aos dispositivos amplificadores comutados RF-CMOS. Tendo por base um procedimento experimental bem definido, um modelo estado-da-arte é extraído e validado. A configuração de medição desenvolvida aborda não apenas a integridade dos sinais de saída mas também do barramento de alimentação. Por forma a determinar a sensibilidade das quantias estimadas (tensão e corrente) aos erros presentes nas diversas variáveis associadas ao procedimento experimental, uma análise de incerteza é também apresentada.

Behavioral modeling optimization and enhancement for high-speed analog mixed-signal I/O interfaces

A integridade do sinal em sistemas digitais interligados de alta velocidade, e avaliada através da simulação de modelos físicos (de nível de transístor) é custosa de ponto vista computacional (por exemplo, em tempo de execução de CPU e armazenamento de memória), e exige a disponibilização de detalhes físicos da estrutura interna do dispositivo. Esse cenário aumenta o interesse pela alternativa de modelação comportamental que descreve as características de operação do equipamento a partir da observação dos sinais eléctrico de entrada/saída (E/S). Os interfaces de E/S em chips de memória, que mais contribuem em carga computacional, desempenham funções complexas e incluem, por isso, um elevado número de pinos. Particularmente, os buffers de saída são obrigados a distorcer os sinais devido à sua dinâmica e não linearidade. Portanto, constituem o ponto crítico nos de circuitos integrados (CI) para a garantia da transmissão confiável em comunicações digitais de alta velocidade. Neste trabalho de doutoramento, os efeitos dinâmicos não-lineares anteriormente negligenciados do buffer de saída são estudados e modulados de forma eficiente para reduzir a complexidade da modelação do tipo caixa-negra paramétrica, melhorando assim o modelo standard IBIS. Isto é conseguido seguindo a abordagem semi-física que combina as características de formulação do modelo caixa-negra, a análise dos sinais eléctricos observados na E/S e propriedades na estrutura física do buffer em condições de operação práticas. Esta abordagem leva a um processo de construção do modelo comportamental fisicamente inspirado que supera os problemas das abordagens anteriores, optimizando os recursos utilizados em diferentes etapas de geração do modelo (ou seja, caracterização, formulação, extracção e implementação) para simular o comportamento dinâmico não-linear do buffer. Em consequência, contributo mais significativo desta tese é o desenvolvimento de um novo modelo comportamental analógico de duas portas adequado à simulação em overclocking que reveste de um particular interesse nas mais recentes usos de interfaces de E/S para memória de elevadas taxas de transmissão. A eficácia e a precisão dos modelos comportamentais desenvolvidos e implementados são qualitativa e quantitativamente avaliados comparando os resultados numéricos de extracção das suas funções e de simulação transitória com o correspondente modelo de referência do estado-da-arte, IBIS.

Monitoring and all-optical signal processing techniques for transparent networks

Optical networks are under constant evolution. The growing demand for dynamism require devices that can accommodate different types of traffic. Thus the study of transparent optical networks arises. This approach makes optical networks more "elegant" , due to a more efficient use of network resources. In this thesis, the author proposes devices that intend to form alternative approaches both in the state of art of these same technologies both in the fitting of this technologies in transparent optical networks. Given that full transparency is difficult to achieve with current technology (perhaps with more developed optical computing this is possible), the author proposes techniques with different levels of transparency. On the topic of performance of optical networks, the author proposes two techniques for monitoring chromatic dispersion with different levels of transparency. In Chapter 3 the proposed technique seems to make more sense for long-haul optical transmission links and high transmission rates, not only due to its moderate complexity but also to its potential moderate/high cost. However it is proposed to several modulation formats, particularly those that have a protruding clock component. In Chapter 4 the transparency level was not tested for various modulation formats, however some transparency is achieved by not adding any electrical device after the receiver (other than an analog-digital converter). This allows that this technique can operate at high transmission rates in excess of 100 Gbit / s, if electro-optical asynchronous sampling is used before the optical receiver. Thus a low cost and low bandwidth photo-detector can be used. In chapter 5 is demonstrated a technique for simultaneously monitoring multiple impairments of the optical network by generating novel performance analysis diagrams and by use of artificial neural networks. In chapter 6 the author demonstrates an all-optical technique for controlling the optical state of polarization and an example of how all-optical signal processing can fully cooperate with optical performance monitoring.

Special section on intelligent control systems and signal processing

The IFAC International Conference on Intelligent Control Systems and Signal Processing (ICONS 2003) was organized under the auspices of the recently founded IFAC Technical Committee on Cognition and Control, and it was the first IFAC event specifically devoted to this theme. Recognizing the importance of soft-computing techniques for fields covered by other IFAC Technical Committees, ICONS 2003 was a multi-track Conference, co-sponsored by four additional Technical Committees: Computers for Control, Optimal Control, Control in Agriculture, and Modelling, Identification and Signal Processing. The Portuguese Society for Automatic Control (APCA) hosted ICONS 2003, which was held at the University of Algarve, Faro, Portugal.