Curiosidades numéricas : O nascimento do zero

Neste artigo, vamos viajar no tempo e assistir ao nascimento do zero. (...) As origens da Matemática remontam a alguns milhares de anos antes das primeiras civilizações e derivaram da necessidade de contar objetos. Em primeiro lugar, foi necessário distinguir um objeto de muitos objetos (caçar um pássaro ou muitos pássaros). Com o passar do tempo, a linguagem desenvolveu-se para distinguir entre um, dois e muitos. Em seguida, um, dois, três e muitos. (...) O passo seguinte consistiu em agrupar objetos de forma a facilitar a contagem. (...) A verdade é que os antigos gostavam de contar com as partes do seu corpo. Os favoritos eram o 5 (uma mão), o 10 (as duas mãos) e o 20 (ambas as mãos e os pés). O sistema numérico de base 10 acabou por vingar em muitas culturas e isso refletiu-se no vocabulário que ainda hoje utilizamos. Em português, as palavras “onze”, “doze” e “treze” derivam do latim (undecim, duodecim e tredecim), significando “dez e um”, “dez e dois” e “dez e três”. (...) Os sistemas antigos de numeração não contemplaram o zero. A verdade é que ninguém precisava de registar “zero ovelhas” nem contar “zero aves”. Em vez de dizer “tenho zero lanças”, bastava afirmar “não tenho lanças”. Como não era preciso um número para expressar a falta de alguma coisa, não ocorreu a necessidade de atribuir um símbolo à ausência de objetos. (...) O sistema de numeração grego, tal como o egípcio, ignorou por completo o zero. O zero nasceu noutra zona do globo: no Oriente, concretamente, no Crescente Fértil do atual Iraque. O sistema de numeração babilónico era, de certa forma, invulgar. Os babilónios tinham um sistema sexagesimal, de base 60, e usavam apenas duas marcas para representar os seus números: uma cunha simples para representar o 1 e uma cunha dupla para representar o 10. (...) os babilónios tiveram uma excelente ideia: inventaram um sistema de numeração posicional, em que os números são representados por sequências de símbolos, sendo que o valor de cada símbolo depende da posição que ocupa nessa sequência. (...) Para os babilónios, o zero era um simples marca-lugar; um símbolo para uma casa em branco no ábaco. O zero não ocupava um lugar na hierarquia dos números; não tinha ainda assumido a sua posição estratégica na reta numérica como o número que separa os números positivos dos negativos. (...)

Curiosidades numéricas : Das origens do zero aos desafios do novo milénio

(...) Tal como os babilónios, os maias do México e da América Central criaram um sistema de numeração posicional. A diferença é que o sistema era vigesimal, de base 20. Os maias também recorriam ao zero para a escrita dos números e utilizavam dois tipos de dígitos (...) O sistema de numeração indiano acabou por evoluir de um sistema do tipo grego para um sistema do tipo babilónico (...) Os indianos encararam com naturalidade a existência de números negativos, bem como da reta numérica em que o zero assumia finalmente o estatuto de número com a posição estratégica de separar os números positivos dos negativos. (...) A própria palavra “zero” tem raízes hindu-árabes. O nome indiano para zero era sunya, que significava “vazio”. Os árabes transformaram-no em sifr. Por sua vez, os ocidentais adotaram uma designação que soasse a latim – zephirus, que é a raiz da nossa palavra “zero”. (...) No Ocidente, o medo do infinito e o horror ao vazio perpetuaram-se durante séculos. Partindo do universo pitagórico, Aristóteles e Ptolemeu defendiam um cosmos finito em extensão, mas cheio de matéria. O universo estava contido numa “casca de noz” revestida pela esfera das estrelas fixas. (...) A falta do zero não só impediu o desenvolvimento da Matemática no Ocidente como, indiretamente, introduziu alguma confusão no nosso calendário. Todos nos lembramos das dúvidas que surgiram com a viragem recente de século e milénio: deveríamos festejar a mudança de século e milénio na passagem de ano de 1999 para 2000 ou de 2000 para 2001? A resposta correta é a segunda opção e a justificação é simples: o nosso calendário não contempla o zero. (...) Com o Renascimento, o universo de casca de noz partiu-se, o vazio e o infinito ultrapassaram por completo os preconceitos da fundação aristotélica da Igreja e abriram caminho para um desenvolvimento notável da ciência e, em particular, da Matemática. O zero assumiu um papel chave no desenvolvimento de várias áreas da Matemática, entre elas destaca-se o cálculo diferencial e integral. O edifício matemático, que outrora tinha sido alicerçado partindo da necessidade de contar ovelhas e demarcar propriedades, erguia-se agora bem alto: as regras da Natureza podiam ser descritas por equações e a Matemática era a chave para desvendar os segredos do Universo. (...) O zero não pode ser ignorado. De facto, o zero está na base de muitos dos segredos do Universo, a desvendar neste novo milénio.

Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

Análise técnica e económico-financeira de um sistema de abastecimento de veículos zero emissões integrando um sistema fotovoltaico

Com o aumento da população mundial registado nos últimos anos surgiu também uma maior procura energética. Esse aumento foi inicialmente colmatado recorrendo essencialmente a fontes de origem fóssil, pelo facto destas serem mais baratas. No entanto, essa tendência de preços baixos sofreu o primeiro abalo nos anos 70 do século passado, altura em que o preço do petróleo disparou, devido a questões políticas. Nessa altura ficou visível para os países ocidentais o quanto estes eram dependentes dos países produtores de petróleo que, em geral, são instáveis politicamente. Começou então a procura de fontes energéticas alternativas. Além da questão económica do aumento do preço dos combustíveis, existe também o problema ambiental. Os maiores responsáveis pela emissão de gases efeito estufa (GEE) são os combustíveis fósseis. Os GEE contribuem para o aquecimento global, o que origina fenómenos ambientais severos que poderão levar a mudanças climáticas significativas. As energias renováveis apresentam-se como a solução mais viável ao problema energético e ambiental que se verifica actualmente, porque permitem colmatar o aumento da procura energética de uma forma limpa e sustentável. Na sequência destes problemas surgiram nos últimos anos veículos que permitem reduzir ou mesmo eliminar o consumo de combustíveis fósseis, como os veículos híbridos eléctricos, eléctricos e a hidrogénio. Nesta dissertação analisa-se um sistema que foi pensado para ser implementado em áreas de serviço, que permite efectuar o carregamento de electric vehicles (EV) utilizando energia eléctrica de origem fotovoltaica e a produção de hidrogénio para os fuels cell electric vehicles (FCEV). É efectuada uma análise económica do sistema, uma análise ambiental e analisou-se também o impacto na redução da dependência do país em relação ao exterior, sendo ainda efectuada uma pequena análise ao sistema MOBIE. No caso dos veículos a hidrogénio, foi determinada qual seria a melhor opção em termos económicos, para a produção de hidrogénio considerando três regimes de produção: recorrendo apenas à energia eléctrica proveniente do sistema fotovoltaico, apenas à energia eléctrica da rede, ou uma combinação dos dois regimes. O sistema estudado nesta dissertação apresenta um enorme potencial a nível energético e ambiental, surgindo como alternativa para abastecer os veículos que irão permitir, no futuro, eliminar a dependência energética em relação às fontes fósseis e ao mesmo tempo diminuir a quantidade de gases efeito estufa emitidos para a atmosfera.

Green production of zero-valent iron nanoparticles using tree leaf extracts

The interest in zero-valent iron nanoparticles has been increasing significantly since the development of a green production method in which extracts from natural products or wastes are used. However, this field of application is yet poorly studied and lacks knowledge that allows the full understanding of the production and application processes. The aim of the present work was to evaluate the viability of the utilization of several tree leaves to produce extracts which are capable of reducing iron(III) in aqueous solution to form nZVIs. The quality of the extracts was evaluated concerning their antioxidant capacity. The results show that: i) dried leaves produce extracts with higher antioxidant capacities than non-dried leaves, ii) the most favorable extraction conditions (temperature, contact time, and volume:mass ratio) were identified for each leaf, iii) with the aim of developing a green, but also low-cost,method waterwas chosen as solvent, iv) the extracts can be classified in three categories according to their antioxidant capacity (expressed as Fe(II) concentration): >40 mmol L−1; 20–40 mmol L−1; and 2–10 mmol L−1; with oak, pomegranate and green tea leaves producing the richest extracts, and v) TEManalysis proves that nZVIs (d=10–20 nm) can be produced using the tree leaf extracts.

Application of green zero-valent iron nanoparticles to the remediation of soils contaminated with ibuprofen

Zero-valent iron nanoparticles (nZVIs) are often used in environmental remediation. Their high surface area that is associated with their high reactivity makes them an excellent agent capable of transforming/degrading contaminants in soils and waters. Due to the recent development of green methods for the production of nZVIs, the use of this material became even more attractive. However, the knowledge of its capacity to degrade distinct types of contaminants is still scarce. The present work describes the study of the application of green nZVIs to the remediation of soils contaminated with a common anti-inflammatory drug, ibuprofen. The main objectives of this work were to produce nZVIs using extracts of grape marc, black tea and vine leaves, to verify the degradation of ibuprofen in aqueous solutions by the nZVIs, to study the remediation process of a sandy soil contaminated with ibuprofen using the nZVIs, and to compare the experiments with other common chemical oxidants. The produced nZVIs had nanometric sizes and were able to degrade ibuprofen (54 to 66% of the initial amount) in aqueous solutions. Similar remediation efficiencies were obtained in sandy soils. In this case the remediation could be enhanced (achieving degradation efficiencies above 95%) through the complementation of the process with a catalyzed nZVI Fenton-like reaction. These results indicate that this remediation technology represents a good alternative to traditional and more aggressive technologies.

Mechanisms for reflection-based monitoring of real- time systems

Monitoring is a very important aspect to consider when developing real-time systems. However, it is also important to consider the impact of the monitoring mechanisms in the actual application. The use of Reflection can provide a clear separation between the real-time application and the implemented monitoring mechanisms, which can be introduced (reflected) into the underlying system without changing the actual application part of the code. Nevertheless, controlling the monitoring system itself is still a topic of research. The monitoring mechanisms must contain knowledge about “how to get the information out”. Therefore, this paper presents the ongoing work to define a suitable strategy for monitoring real-time systems through the use of Reflection.

Micro-generation Evaluation of the Zero Emissions Technologies in the Portuguese Market

Micro-generation is the small scale production of heat and/or electricity from a low carbon source and can be a powerful driver for carbon reduction, behavior change, security of supply and economic value. The energy conversion technologies can include photovoltaic panels, micro combined heat and power, micro wind, heat pumps, solar thermal systems, fuel cells and micro hydro schemes. In this paper, a small research of the availability of the conversion apparatus and the prices for the micro wind turbines and photovoltaic systems is made and a comparison between these two technologies is performed in terms of the availability of the resource and costs. An analysis of the new legal framework published in Portugal is done to realize if the incentives to individualspsila investment in sustainable and local energy production is worth for their point of view. An economic evaluation for these alternatives, accounting with the governmentpsilas incentives should lead, in most cases, into attractive return rates for the investment. Apart from the attractiveness of the investment there are though other aspects that should be taken into account and those are the benefits that these choices have to us all. The idea is that micro-generation will not only make a significant direct contribution to carbon reduction targets, it will also trigger a multiplier effect in behavior change by engaging hearts and minds, and providing more efficient use of energy by householders. The diversified profile of power generation by micro-generators, both in terms of location and timing, should reduce the impact of intermittency or plant failures with significant gains for security of supply.

Fractional order modelling of zero length column desorption response for adsorbents with variable particle sizes

This manuscript analyses the data generated by a Zero Length Column (ZLC) diffusion experimental set-up, for 1,3 Di-isopropyl benzene in a 100% alumina matrix with variable particle size. The time evolution of the phenomena resembles those of fractional order systems, namely those with a fast initial transient followed by long and slow tails. The experimental measurements are best fitted with the Harris model revealing a power law behavior.

The utilization bound of non-preemptive rate-monotonic scheduling in controller area networks is 25%

Consider a distributed computer system comprising many computer nodes, each interconnected with a controller area network (CAN) bus. We prove that if priorities to message streams are assigned using rate-monotonic (RM) and if the requested capacity of the CAN bus does not exceed 25% then all deadlines are met.

POSIX trace based behavioural reflection

Traditional Real-Time Operating Systems (RTOS) are not designed to accommodate application specific requirements. They address a general case and the application must co-exist with any limitations imposed by such design. For modern real-time applications this limits the quality of services offered to the end-user. Research in this field has shown that it is possible to develop dynamic systems where adaptation is the key for success. However, adaptation requires full knowledge of the system state. To overcome this we propose a framework to gather data, and interact with the operating system, extending the traditional POSIX trace model with a partial reflective model. Such combination still preserves the trace mechanism semantics while creating a powerful platform to develop new dynamic systems, with little impact in the system and avoiding complex changes in the kernel source code.

Formal caregivers of older adults: reflection about their practice

OBJECTIVE To understand the job function of caregivers of older adults and contribute to the debate on the consolidation of this professional practice. METHODOLOGICAL PROCEDURES This is a descriptive, qualitative, and exploratory study. Four focal group sessions were performed in 2011 with 11 elderly companions, formal caregivers of older adults in the Programa Acompanhante de Idosos (Program for Caregivers of Older Adults), Sao Paulo, SP, Southeastern Brazil. These sessions, guided by a semi-structured script, were audio-recorded and fully transcribed. Data were analyzed using the Content Analysis technique, Thematic Modality. RESULTS In view of considering the caregivers of older adults as a new category of workers, it was difficult to define their duties. The elderly companions themselves as well as the care receivers, their families, and the professionals that comprised the team were unclear about their duties. The professional practice of these formal caregivers has been built on the basis of constant discussions and negotiations among them and other team members in Programa Acompanhante de Idosos during daily work. This was achieved via a recognition process of their job functions and by setting apart other workers’ exclusive responsibilities. CONCLUSIONS The delimitation of specific job functions for elderly companions is currently one of the greatest challenges faced by these workers to develop and consolidate their professional role as well as improve Programa Acompanhante de Idosos.

Multifunctional controller architecture for sold-state marx modulator based on FPGA

This paper proposes a multifunctional architecture to implement field-programmable gate array (FPGA) controllers for power converters and presents a prototype for a pulsed power generator based on a solid-state Marx topology. The massively parallel nature of reconfigurable hardware platforms provides very high processing power and fast response times allowing the implementation of many subsystems in the same device. The prototype includes the controller, a failure detection system, an interface with a safety/emergency subsystem, a graphical user interface, and a virtual oscilloscope to visualize the generated pulse waveforms, using a single FPGA. The proposed architecture employs a modular design that can be easily adapted to other power converter topologies.

Abelian realization of phenomenological two-zero neutrino textures

In an attempt at explaining the observed neutrino mass-squared differences and leptonic mixing, lepton mass matrices with zero textures have been widely studied. In the weak basis where the charged lepton mass matrix is diagonal, various neutrino mass matrices with two zeros have been shown to be consistent with the current experimental data. Using the canonical and Smith normal form methods, we construct the minimal Abelian symmetry realizations of these phenomenological two-zero neutrino textures. The implementation of these symmetries in the context of the seesaw mechanism for Majorana neutrino masses is also discussed. (C) 2014 The Authors. Published by Elsevier B.V.

Board-level prototype validation: a built-in controller and extended BST architecture

Prototype validation is a major concern in modern electronic product design and development. Simulation, structural test, functional and timing debug are all forming parts of the validation process, although very often addressed as dissociated tasks. In this paper we describe an integrated approach to board-level prototype validation, based on a set of mandatory/optional BST instructions and a built-in controller for debug and test, that addresses the late mentioned tasks as inherent parts of a whole process