Safe Composition of Web Communication Protocols for Extensible Edge Services

As new multi-party edge services are deployed on the Internet, application-layer protocols with complex communication models and event dependencies are increasingly being specified and adopted. To ensure that such protocols (and compositions thereof with existing protocols) do not result in undesirable behaviors (e.g., livelocks) there needs to be a methodology for the automated checking of the "safety" of these protocols. In this paper, we present ingredients of such a methodology. Specifically, we show how SPIN, a tool from the formal systems verification community, can be used to quickly identify problematic behaviors of application-layer protocols with non-trivial communication models—such as HTTP with the addition of the "100 Continue" mechanism. As a case study, we examine several versions of the specification for the Continue mechanism; our experiments mechanically uncovered multi-version interoperability problems, including some which motivated revisions of HTTP/1.1 and some which persist even with the current version of the protocol. One such problem resembles a classic degradation-of-service attack, but can arise between well-meaning peers. We also discuss how the methods we employ can be used to make explicit the requirements for hardening a protocol's implementation against potentially malicious peers, and for verifying an implementation's interoperability with the full range of allowable peer behaviors.

Inter-ELM evolution of the edge current density profile on the ASDEX upgrade tokamak

The sudden decrease of plasma stored energy and subsequent power deposition on the first wall of a tokamak due to edge localised modes (ELMs) is potentially detrimental to the success of a future fusion reactor. Understanding and control of ELMs is critical for the longevity of these devices and also to maximise their performance. The commonly accepted picture of ELMs posits a critical pressure gradient and current density in the plasma edge, above which coupled magnetohy drodynamic peeling-ballooning modes become unstable. Much analysis has been presented in recent years on the spatial and temporal evolution of the edge pressure gradient. However, the edge current density has typically been overlooked due to the difficulties in measuring this quantity. In this thesis, a novel method of current density recovery is presented, using the equilibrium solver CLISTE to reconstruct a high resolution equilibrium utilising both external magnetic and internal edge kinetic data measured on the ASDEX Upgrade tokamak. The evolution of the edge current density relative to an ELM crash is presented, showing that a resistive delay in the buildup of the current density is unlikely. An uncertainty analysis shows that the edge current density can be determined with an accuracy consistent with that of the kinetic data used. A comparison with neoclassical theory demonstrates excellent agreement be- tween the current density determined by CLISTE and the calculated profiles. Three ELM mitigation regimes are investigated: Type-II ELMs, ELMs sup- pressed by external magnetic perturbations, and Nitrogen seeded ELMs. In the first two cases, the current density is found to decrease as mitigation on- sets, indicating a more ballooning-like plasma behaviour. In the latter case, the flux surface averaged current density can decrease while the local current density increases, providing a mechanism to suppress both the peeling and ballooning modes.

Vulnerability and adaptation to climate change in Guam – a case-study of the perceptions, attitudes, behaviors, and knowledge of a small rural community towards their watershed

This thesis argues that examining the attitudes, perceptions, behaviors, and knowledge of a community towards their specific watershed can reveal their social vulnerability to climate change. Understanding and incorporating these elements of the human dimension in coastal zone management will lead to efficient and effective strategies that safeguard the natural resources for the benefit of the community. By having healthy natural resources, ecological and community resilience to climate change will increase, thus decreasing vulnerability. In the Pacific Ocean, climate and SLR are strongly modulated by the El Niño Southern Oscillation. SLR is three times the global average in the Western Pacific Ocean (Merrifield and Maltrud 2011; Merrifield 2011). Changes in annual rainfall in the Western North Pacific sub‐region from 1950-2010 show that islands in the east are getting much less than in the past, while the islands in the west are getting slightly more rainfall (Keener et al. 2013). For Guam, a small island owned by the United States and located in the Western Pacific Ocean, these factors mean that SLR is higher than any other place in the world and will most likely see increased precipitation. Knowing this, the social vulnerability may be examined. Thus, a case-study of the community residing in the Manell and Geus watersheds was conducted on the island of Guam. Measuring their perceptions, attitudes, knowledge, and behaviors should bring to light their vulnerability to climate change. In order to accomplish this, a household survey was administered from July through August 2010. Approximately 350 surveys were analysed using SPSS. To supplement this quantitative data, informal interviews were conducted with the elders of the community to glean traditional ecological knowledge about perceived climate change. A GIS analysis was conducted to understand the physical geography of the Manell and Geus watersheds. This information about the human dimension is valuable to CZM managers. It may be incorporated into strategic watershed plans, to better administer the natural resources within the coastal zone. The research conducted in this thesis is the basis of a recent watershed management plan for the Guam Coastal Management Program (see King 2014).

Facet-embedded thin-film III-V edge-emitting lasers integrated with SU-8 waveguides on silicon.

A thin-film InGaAs/GaAs edge-emitting single-quantum-well laser has been integrated with a tapered multimode SU-8 waveguide onto an Si substrate. The SU-8 waveguide is passively aligned to the laser using mask-based photolithography, mimicking electrical interconnection in Si complementary metal-oxide semiconductor, and overlaps one facet of the thin-film laser for coupling power from the laser to the waveguide. Injected threshold current densities of 260A/cm(2) are measured with the reduced reflectivity of the embedded laser facet while improving single mode coupling efficiency, which is theoretically simulated to be 77%.

Cutting edge: distinct glycolytic and lipid oxidative metabolic programs are essential for effector and regulatory CD4+ T cell subsets.

Stimulated CD4(+) T lymphocytes can differentiate into effector T cell (Teff) or inducible regulatory T cell (Treg) subsets with specific immunological roles. We show that Teff and Treg require distinct metabolic programs to support these functions. Th1, Th2, and Th17 cells expressed high surface levels of the glucose transporter Glut1 and were highly glycolytic. Treg, in contrast, expressed low levels of Glut1 and had high lipid oxidation rates. Consistent with glycolysis and lipid oxidation promoting Teff and Treg, respectively, Teff were selectively increased in Glut1 transgenic mice and reliant on glucose metabolism, whereas Treg had activated AMP-activated protein kinase and were dependent on lipid oxidation. Importantly, AMP-activated protein kinase stimulation was sufficient to decrease Glut1 and increase Treg generation in an asthma model. These data demonstrate that CD4(+) T cell subsets require distinct metabolic programs that can be manipulated in vivo to control Treg and Teff development in inflammatory diseases.

ERM transactivation is up-regulated by the repression of DNA binding after the PKA phosphorylation of a consensus site at the edge of the ETS domain

The final step of the transduction pathway is the activation of gene transcription, which is driven by kinase cascades leading to changes in the activity of many transcription factors. Among these latter, PEA3/E1AF, ER81/ETV1, and ERM, members of the well conserved PEA3 group from the Ets family are involved in these processes. We show here that protein kinase A (PKA) increases the transcriptional activity of human ERM and human ETV1, through a Ser residue situated at the edge of the ETS DNA-binding domain. PKA phosphorylation does not directly affect the ERM transactivation domains but does affect DNA binding activity. Unphosphorylated wild-type ERM bound DNA avidly, whereas after PKA phosphorylation it did so very weakly. Interestingly, S367A mutation significantly reduced the ERM-mediated transcription in the presence of the kinase, and the DNA binding of this mutant, although similar to that of unphosphorylated wild-type protein, was insensitive to PKA treatment. Mutations, which may mimic a phosphorylated serine, converted ERM from an efficient DNA-binding protein to a poor DNA binding one, with inefficiency of PKA phosphorylation. The present data clearly demonstrate a close correlation between the capacity of PKA to increase the transactivation of ERM and the drastic down-regulation of the binding of the ETS domain to the targeted DNA. What we thus demonstrate here is a relatively rare transcription activation mechanism through a decrease in DNA binding, probably by the shift of a non-active form of an Ets protein to a PKA-phosphorylated active one, which should be in a conformation permitting a transactivation domain to be active.

Inferencia bayesiana sobre los parámetros de dispersión genéticos y ambientales en modelos animales con efectos maternos

Los modelos 'modelos animales con efectos maternos' (MAM) son modelos lineales mixtos que se utilizan para ajustar registros de caracteres bajo la influencia de efectos maternos. Uno de los desafíos más importantes en el marco de los MAM es la estimación de los parámetros de dispersión o 'componentes de (co) varianza' (CVC). En esta tesis se introducen desde una perspectiva bayesiana contribuciones teóricas y metodológicas con relación a la estimación de CVC para MAM sujetos a estructuras de covarianza novedosas. En primer lugar, se describe una implementación del análisis bayesiano jerárquico vía el algoritmo del muestreo de Gibbs. Luego, se considera una especificación conjugada diferente para la distribución a priori de la matriz de covarianza genética, basada en la distribución Wishart invertida generalizada, y se presenta una estrategia para determinar los correspondientes hiperparámetros. Esta estrategia fue comparada contra otras especificaciones a priori mediante un estudio de simulación estocástica, y produjo estimaciones precisas de los parámetros genéticos, con menores errores estándares y mejor tasa de convergencia. En segundo lugar, se presenta una formulación alternativa del MAM que incluye un parámetro de correlación ambiental entre pares de observaciones madre-progenie, y se desarrolla un procedimiento de estimación basado en un algoritmo de muestreo por grilla. El procedimiento fue programado y ejecutado exitosamente, y se obtuvo la primera estimación del parámetro de correlación con datos de campo para peso al destete en bovinos de carne. Por último, se considera el problema de la estimación de CVC en una población multirracial, donde en general es necesario especificar una estructura de covarianza heterogénea para los valores de cría. En particular, se demuestra que el modelo basado en la descomposición de la matriz de covarianza genética es equivalente al que deriva de la teoría genética cuantitativa. Además, se extiende el modelo para incluir efectos maternos y se describe la implementación de un análisis bayesiano jerárquico con el objetivo de estimar los CVC. El procedimiento fue implementado con éxito en datos experimentales de peso al destete y se obtuvieron por primera vez estimaciones para el conjunto completo de CVC.

Inferencia bayesiana sobre los parámetros de dispersión genéticos y ambientales en modelos animales con efectos maternos

Los modelos 'modelos animales con efectos maternos' (MAM)son modelos lineales mixtos que se utilizan para ajustar registros de caracteres bajo la influencia de efectos maternos. Uno de los desafíos más importantes en el marco de los MAM es la estimación de los parámetros de dispersión o 'componentes de (co)varianza' (CVC). En esta tesis se introducen desde una perspectiva bayesiana contribuciones teóricas y metodológicas con relación a la estimación de CVC para MAM sujetos a estructuras de covarianza novedosas. En primer lugar, se describe una implementación del análisis bayesiano jerárquico vía el algoritmo del muestreo de Gibbs. Luego, se considera una especificación conjugada diferente para la distribución a priori de la matriz de covarianza genética, basada en la distribución Wishart invertida generalizada, y se presenta una estrategia para determinar los correspondientes hiperparámetros. Esta estrategia fue comparada contra otras especificaciones a priori mediante un estudio de simulación estocástica, y produjo estimaciones precisas de los parámetros genéticos, con menores errores estándares y mejor tasa de convergencia. En segundo lugar, se presenta una formulación alternativa del MAM que incluye un parámetro de correlación ambiental entre pares de observaciones madre-progenie, y se desarrolla un procedimiento de estimación basado en un algoritmo de muestreo por grilla. El procedimiento fue programado y ejecutado exitosamente, y se obtuvo la primera estimación del parámetro de correlación con datos de campo para peso al destete en bovinos de carne. Por último, se considera el problema de la estimación de CVC en una población multirracial, donde en general es necesario especificar una estructura de covarianza heterogénea para los valores de cría. En particular, se demuestra que el modelo basado en la descomposición de la matriz de covarianza genética es equivalente al que deriva de la teoría genética cuantitativa. Además, se extiende el modelo para incluir efectos maternos y se describe la implementación de un análisis bayesiano jerárquico con el objetivo de estimar los CVC. El procedimiento fue implementado con éxito en datos experimentales de peso al destete y se obtuvieron por primera vez estimaciones para el conjunto completo de CVC.

Una aproximación operativa al diagnóstico y la evaluación de la comprensión del conocimiento matemático

La comprensión del conocimiento matemático constituye un objeto de investigación de interés creciente en Educación Matemática. No obstante, su elevada complejidad hace que los avances más recientes aún resulten insuficientes y reclama la necesidad de ir adoptando enfoques más operativos y menos preocupados por el estudio directo de sus aspectos internos. En tal sentido, se presentan aquí las bases de una aproximación centrada en los efectos observables de la comprensión, que utiliza el análisis de comportamientos y respuestas adaptadas a situaciones expresamente planificadas derivadas del análisis fenómeno-epistemológico del conocimiento matemático. La operatividad de la propuesta se ilustra con el estudio realizado sobre el algoritmo estándar escrito para la multiplicación de números naturales.

Incursión en el ámbito de las dos variables: optimización usando argumentos gráficos

Cuando enseñamos a los alumnos a resolver problemas, solemos abusar de la utilización de algoritmos encaminados a encontrar la solución óptima, evitando las dificultades que puede suponer la introducción de reglas más o menos complejas en el diseño de dicho algoritmo. Pero resolver un problema es mucho más que aplicar un algoritmo de forma mecánica, supone encontrar una respuesta coherente a una serie de datos relacionados dentro de un contexto. Es por esto que presentamos esta práctica, donde la utilización de un algoritmo para resolver un problema nos lleva a encontrar soluciones que descartaremos como útiles.

Algoritmos genéticos: la evolución como modelo matemático

Durante millones de años los seres vivos se han encontrado con numerosas situaciones adversas, es decir, con una enorme cantidad de problemas que han tenido que ir solucionando poco a poco mediante sucesivas adaptaciones. El éxito de la vida en innumerables entornos no es sino el reflejo de que los seres vivos han encontrado soluciones para los distintos problemas con los que se han enfrentado. Son varias las cuestiones que podemos plantearnos en relación a esta cuestión: ¿cuál es el mecanismo que ha permitido la supervivencia de los seres vivos en ambientes tan distintos?, ¿existe algún algoritmo matemático que subyazca en el mismo?, en este caso, ¿podría ser aplicable a otras situaciones y problemas? Los algoritmos genéticos son una de las herramientas que han nacido para responder a estas cuestiones.

Clasificación jerárquica ascendente con Mathematica

Hemos desarrollado el algoritmo usual de clasificación jerárquica ascendente en el sistema Mathematica. El usuario escoge la disimilitud según el tipo de datos que deba analizar: cuantitativos, cualitativos o binarios, así como el índice de agregación a utilizar. Se dispone de varias opciones para cada escogencia. Además, se ha implementado un gran número de manipulaciones sobre el árbol binario de clasificación, como el corte del árbol, la rotaciones, la dimensionalidad, el etiquetado, los colores, etc.

Phase-accuracy comparisons and improved far-field estimates for 3-D edge elements on tetrahedral meshes

Edge-element methods have proved very effective for 3-D electromagnetic computations and are widely used on unstructured meshes. However, the accuracy of standard edge elements can be criticised because of their low order. This paper analyses discrete dispersion relations together with numerical propagation accuracy to determine the effect of tetrahedral shape on the phase accuracy of standard 3-D edgeelement approximations in comparison to other methods. Scattering computations for the sphere obtained with edge elements are compared with results obtained with vertex elements, and a new formulation of the far-field integral approximations for use with edge elements is shown to give improved cross sections over conventional formulations.