A variational framework for spectral discretization of the density matrix in Kohn Sham density functional theory

Kohn-Sham density functional theory (KSDFT) is currently the main work-horse of quantum mechanical calculations in physics, chemistry, and materials science. From a mechanical engineering perspective, we are interested in studying the role of defects in the mechanical properties in materials. In real materials, defects are typically found at very small concentrations e.g., vacancies occur at parts per million, dislocation density in metals ranges from $10^{10} m^{-2}$ to $10^{15} m^{-2}$, and grain sizes vary from nanometers to micrometers in polycrystalline materials, etc. In order to model materials at realistic defect concentrations using DFT, we would need to work with system sizes beyond millions of atoms. Due to the cubic-scaling computational cost with respect to the number of atoms in conventional DFT implementations, such system sizes are unreachable. Since the early 1990s, there has been a huge interest in developing DFT implementations that have linear-scaling computational cost. A promising approach to achieving linear-scaling cost is to approximate the density matrix in KSDFT. The focus of this thesis is to provide a firm mathematical framework to study the convergence of these approximations. We reformulate the Kohn-Sham density functional theory as a nested variational problem in the density matrix, the electrostatic potential, and a field dual to the electron density. The corresponding functional is linear in the density matrix and thus amenable to spectral representation. Based on this reformulation, we introduce a new approximation scheme, called spectral binning, which does not require smoothing of the occupancy function and thus applies at arbitrarily low temperatures. We proof convergence of the approximate solutions with respect to spectral binning and with respect to an additional spatial discretization of the domain. For a standard one-dimensional benchmark problem, we present numerical experiments for which spectral binning exhibits excellent convergence characteristics and outperforms other linear-scaling methods.

Oásis no deserto da referencialidade: Arnaldo Antunes e Vilém Flusser

A presente dissertação pode ser compreendida como uma análise comparativa entre dois autores que, em distintos momentos nos últimos cinquenta anos e através de práticas de escrita e práticas artísticas diversas, se interessaram pelo questionamento acerca do tema da linguagem: sua natureza, o destino das questões por ela colocadas, assim como sua relação com o que chamamos comumente de realidade e com a poesia. Nosso objetivo era não somente identificar as reflexões concernentes aos diferentes aspectos estéticos do trabalho com a língua inerentes ao trabalho de Arnaldo Antunes em sua produção poética, cancionista e de artista visual, bem como as diferentes perspectivas oferecidas pela atividade filosófica de Vilém Flusser sobre o assunto, mas também especular quanto às implicações de como suas concepções de linguagem influenciaram sua obra e os diálogos que marcaram suas vidas. Não é de nosso interesse, portanto, definir a língua em termos teóricos e abstratos, antes, queremos pensar em como ela estrutura nossas vivências e conhecimento, e como diferentes articulações do tema da linguagem implicam transformações na própria forma como se vive a língua e como a língua se estrutura a si. Desnecessário dizer que acreditamos que tal questionamento tem bases de ordem estética, ética e epistemológica, o que quer dizer que a pesquisa se propõe como meio através do qual, pensar, em nossa modernidade, como o pensamento tem sido abordado

Investigations on phytoplankton with special reference to water usage

Experiments and observations on the phytoplankton of certain lakes in the English Lake District were made from early 1973 to the end of March, 1974. They included laboratory and lake bioassays and observations on the quantity and quality of the phytoplankton in six lakes. The introductory sections of the report are about algae, the ecology of phytoplankton and the scope of the contracted work. Laboratory bioassays on water from one lake, Blelham Tarn, showed that phosphorus, silicon (for diatoms) and organic substances forming complexes with iron were the major substances limiting the growth of the algae tested. The growth of the test algae was limited to different degrees by those substances and, to some extent, to a greater or lesser degree at different times of year. It is suggested that a relatively simple form of bioassay could give valuable information to water undertakings. Lake bioassays and other experiments were carried out by using large in situ tubular plastic enclosures. Two such investigations are described. The effects of a change in sewerage in two drainage basins on the phytoplankton of three lakes is described and some data given about changes since 1945 in three other lakes in the same overall drainage basin. These latter lakes have been affected too by changes in sewerage and by increasing inputs of domestic and agricultural wastes. Throughout, the relevance of the work done to practical problems of water usage is kept in mind and discussed. In the last section special reference is made to the largely unpredictable results of water transfers. The report ends with a note on river phytoplankton.

Literatura luso-afro-brasileira: o leitor-criança de objeto a sujeito na recepção

O corpus desta dissertação tem por objetivo a análise das obras A Maior flor do Mundo de José Saramago, O Gato e o Escuro de Mia Couto e O Mistério do Coelho Pensante de Clarice Lispector para o público infantil. A análise empreendida tem como referencial teórico a Estética da Recepção de Hans Robert Jauss e a Teoria do Efeito Estético de Wolfgang Iser, correntes que figuram o leitor como elemento atuante no ato da leitura, convidando-o a mergulhar nas entrelinhas dos textos e preencher lacunas ou hiatos, deixados pelos autores que mobilizam o leitor a formular o que não foi dito através da imaginação. A linguagem das obras mencionadas age como instrumento de percepção do leitor e símbolo da infância, pois, tornar-se-ão prazerosa, fantástica e maravilhosa sem a função disciplinadora e moralista que, anteriormente, inibia a criança de se expressar com liberdade. Ao trabalhar com conceitos como recepção, efeito, horizonte de expectativas e leitor implícito, busca-se explicar como se dá a leitura e a sua inserção no contexto das práticas culturais de produção de sentido. As obras estudadas contribuem para a formação de leitores críticos e reflexivos ao questionarem a linguagem literária diante das experiências da vida. As ilustrações das obras não se apresentam somente como simples complementação dos textos verbais, mas também, adquirem significados e expressões estéticas

Ouvir na pele o terceiro som: ficções experimentadas e transformações sensoriais

A pesquisa surgiu a partir de investigações e experiências próprias com a escuta, a produção de sonoridades, a criação de ambientes e a realização de derivas intersensoriais. A articulação se dá segundo uma perspectiva transdisciplinar e em relação a alguns trabalhos artísticos e textuais especialmente significativos. A construção do sensorial e das subjetividades e suas possibilidades de transformação e emancipação, através de uma arte vinculada à vida, são questões centrais. Os conceitos de fabulação, linhas, cartografias e desterritorializações desenvolvidos por Deleuze, a ecosofia de Félix Guattari e a noção de corpos vibráteis em Suely Rolnik são fundamentais, assim como as observações de Lygia Clark e Hélio Oiticica a respeito de suas próprias experiências. Estudos históricos e culturais dos sentidos, como os de Constance Classen e David Howes, além de observações de teóricos distintos como Karl Marx, Walter Benjamin, Michel Serres e Jacques Ranciére auxiliam a traçar um panorama inicial do constructo sensorial no Ocidente moderno e contemporâneo. Questões relativas a som, silêncio e ruído levaram à utilização de conceitos como escuta e ressonância em um sentido ampliado, que não se restringe a fenômenos sonoros ou físicos. A articulação entre escuta, intersensorialidade, imaginação e memória contribuiu para o desenvolvimento inicial do conceito de terceiro som aqui presente. A percepção do texto como ativador de sensações e devaneios, as relações entre conceito e concreto e o relato não-realista de acontecimentos levaram às ficções experimentadas. O ato da deriva relaciona-se ao desregramento de todos sentidos e implica a vivência de margens, desvios e extremos, fronteiras em dissolução, diásporas nos interstícios. Poéticas e políticas da alteridade, da diferença e do estranhamento fazem-se presentes em experiências de um ambiente-vivo, paisagem-corpo-outro. Tais questões atravessam meus trabalhos, que são realizados de diferentes maneiras, em cartografias e rituais que podem incluir sons, textos, desenhos, objetos, fotografia, vídeos, vestimentas, ações, situações, etc. A abordagem das questões presentes se dá através de algumas passagens por escritores como Rimbaud, Borges e Italo Calvino; teóricos de diferentes áreas, como Guy Brett, Douglas Kahn, De Certeau, Michel Onfray, James J.Gibson e Donna Haraway; e trabalhos e textos de diversos artistas fundamentais, como Marcel Duchamp, John Cage, Allan Kaprow, George Maciunas e o Fluxus, Yoko Ono, Laurie Anderson, Gordon-Matta-Clark, Robert Smithson, Bill Viola, Cildo Meireles e Lygia Pape, entre outros

O cantar da Germânia: política e cultura na Alemanha na passagem dos séculos XII e XIII

Esta tese desenvolvida na linha de pesquisa Política e Cultura destaca o interesse pelos fenômenos da transmissão do conhecimento intelectual. A tese reconstrói a expressão da cultura política medieval germânica pela ótica de dois poetas, Walther von der Vogelweide e Wolfram von Eschenbach, integrantes da aristocracia guerreira. Os suportes teóricos dos Sprüche, sentenças de natureza política de Vogelweide e do Parzifal de Eschenbach, foram fundamentais para compreender o posicionamento político e cultural alemão frente às transformações que afetaram a Cristandade no período de fins do século XII ao início do século XIII. Esse período foi marcado pelo confronto de Papas e Imperadores em torno do direito de exercer a autoridade no âmbito do Sacro Império Romano-Germânico. O movimento cruzadista, o renascimento urbano e a ascensão de novos atores sociais burgueses integram o conjunto dos elementos a serem levados em conta na elaboração da tese. A ideia norteadora do trabalho tornou necessário recorrer a obras literárias com objetivo de elucidar questões de natureza histórica, tendo claro que a Literatura não é um contraponto da História e o texto resultante contribua para ressignificar a produção política da cultura medieval e um melhor entendimento dos mecanismos do poder na Alemanha medieval. No plano teórico-metodológico recorremos à chamada História Cultural fornecendo uma visão integradora dos planos político, social e econômico.

O humor verbal e o livro didático de língua portuguesa: uma análise do aproveitamento didático do humor

Esta tese de doutorado desenvolve considerações a respeito do humor verbal e o seu aproveitamento pedagógico em livros didáticos de Língua Portuguesa. Nosso interesse foi examinar o humor verbal e os mecanismos linguísticos que o provocam, para verificar de que forma foram abordados pelos livros didáticos. Antes de proceder à análise, fizemos breve exposição das principais teorias que estudaram o humor verbal (aquele provocado pelos recursos que a língua oferece). Tratamos também da relevância da escolha das palavras para o texto de humor. Abordamos como os aspectos semânticos (polissemia, homonímia, paronímia, sinonímia, antonímia), semióticos (o papel da iconicidade lexical e da linguístico-gramatical) e pragmáticos (pressupostos, inferências, entre outros) podem contribuir para a construção do(s) sentido(s) do texto humorístico. Como os fenômenos linguísticos não ocorrem isoladamente, uma vez que só se materializam em textos, examinamos em especial os gêneros de humor; os aspectos da textualidade (em especial, a coesão e a coerência) e a relação entre a leitura e o humor (como o desenvolvimento de habilidades e competências de leitura do texto de humor podem ser aplicadas a textos de natureza não humorística). Realizamos breve retrospecto da história do livro didático no Brasil para compreender de que maneira o texto de humor foi sendo incorporado a esse material didático. Analisamos nosso córpus, procurando observar como os textos humorísticos foram abordados: em sua condição de gêneros textuais ou apenas com o propósito de exemplificar ou servir de pretexto para o ensino de algum conteúdo de cunho gramatical; se o humor verbal foi aproveitado e de que forma ocorreu essa abordagem (se a expressividade dos recursos linguísticos foi salientada). O humor verbal oferece rico material sobre a língua portuguesa e pode enriquecer as aulas de língua materna, o que vem a confirmar a relevância da presente pesquisa

Ancient DNA from South-East Europe Reveals Different Events during Early and Middle Neolithic Influencing the European Genetic Heritage

The importance of the process of Neolithization for the genetic make-up of European populations has been hotly debated, with shifting hypotheses from a demic diffusion (DD) to a cultural diffusion (CD) model. In this regard, ancient DNA data from the Balkan Peninsula, which is an important source of information to assess the process of Neolithization in Europe, is however missing. In the present study we show genetic information on ancient populations of the South-East of Europe. We assessed mtDNA from ten sites from the current territory of Romania, spanning a time-period from the Early Neolithic to the Late Bronze Age. mtDNA data from Early Neolithic farmers of the Starcevo Cris culture in Romania (Carcea, Gura Baciului and Negrilesti sites), confirm their genetic relationship with those of the LBK culture (Linienbandkeramik Kultur) in Central Europe, and they show little genetic continuity with modern European populations. On the other hand, populations of the Middle-Late Neolithic (Boian, Zau and Gumelnita cultures), supposedly a second wave of Neolithic migration from Anatolia, had a much stronger effect on the genetic heritage of the European populations. In contrast, we find a smaller contribution of Late Bronze Age migrations to the genetic composition of Europeans. Based on these findings, we propose that permeation of mtDNA lineages from a second wave of Middle-Late Neolithic migration from North-West Anatolia into the Balkan Peninsula and Central Europe represent an important contribution to the genetic shift between Early and Late Neolithic populations in Europe, and consequently to the genetic make-up of modern European populations.

Adaptive agent-based manufacturing control and its application to flow shop routing control

The manufacturing industry is currently facing unprecedented challenges from changes and disturbances. The sources of these changes and disturbances are of different scope and magnitude. They can be of a commercial nature, or linked to fast product development and design, or purely operational (e.g. rush order, machine breakdown, material shortage etc.). In order to meet these requirements it is increasingly important that a production operation be flexible and is able to adapt to new and more suitable ways of operating. This paper focuses on a new strategy for enabling manufacturing control systems to adapt to changing conditions both in terms of product variation and production system upgrades. The approach proposed is based on two key concepts: (1) An autonomous and distributed approach to manufacturing control based on multi-agent methods in which so called operational agents represent the key physical and logical elements in the production environment to be controlled - for example, products and machines and the control strategies that drive them and (2) An adaptation mechanism based around the evolutionary concept of replicator dynamics which updates the behaviour of newly formed operational agents based on historical performance records in order to be better suited to the production environment. An application of this approach for route selection of similar products in manufacturing flow shops is developed and is illustrated in this paper using an example based on the control of an automobile paint shop.

Automatic construction and natural-language description of nonparametric regression models

Copyright © 2014, Association for the Advancement of Artificial Intelligence (www.aaai.org). All rights reserved. This paper presents the beginnings of an automatic statistician, focusing on regression problems. Our system explores an open-ended space of statistical models to discover a good explanation of a data set, and then produces a detailed report with figures and natural- language text. Our approach treats unknown regression functions non- parametrically using Gaussian processes, which has two important consequences. First, Gaussian processes can model functions in terms of high-level properties (e.g. smoothness, trends, periodicity, changepoints). Taken together with the compositional structure of our language of models this allows us to automatically describe functions in simple terms. Second, the use of flexible nonparametric models and a rich language for composing them in an open-ended manner also results in state- of-the-art extrapolation performance evaluated over 13 real time series data sets from various domains.

Effects of Cu-Wire Surface Fluctuations on Early Failures

Different chemical mechanical polishing （CMP） slurries are used to obtain single-damascene Cu-wires with different surface fluctuations as well as pre-existing surface-defects in wires with rougher surfaces. The presence of such pre-existing defects strongly increases the rate of early failures to almost 100%, reduces electromigration lifetime rapidly to the level of early failures, and changes the multimodal failure distribution into monomodal. The activation energy （0. 74±0.02eV） for the failure mechanism associated with these pre-existing defects confirms a dominant surface diffusion. It shows how a weakest link approximation analysis can he applied to a single wire by dividing the wire into relevant segments and assigning different failure mechanisms to the various segments. The analysis confirms that, although surface-defects are not the fastest early failure mechanism, the ten times higher surface-defectdensity in the rougher wires is responsible for the observed high early-failure rate and unreliable performance.

CO2浓度升高对三种树木叶片化学和舞毒蛾幼虫取食及生长的影响

探讨全球气候变化的生物学和生态学效应是当今生态学中的热点，研究大气CO2浓度升高对植物-昆虫相互作用关系的影响具有重要的理论和实践意义。本文使用开顶式气室（Open-top chamber，OTC）在野外条件下研究了CO2浓度升高对三种树木（小青杨、白桦和蒙古栎）叶片化学成分含量的影响，以及树木叶片品质变化对一种广食性森林昆虫（舞毒蛾）幼虫取食、生长发育和取食偏嗜性的影响。得出如下结果：（1）CO2浓度升高对3个受试树种叶片中的营养成分及次生代谢物含量均有显著影响，总体表现为氮含量降低，而碳氮比、非结构性碳水化合物、总酚和缩合丹宁含量增加。叶片中的化学成分含量可随时间发生显著变化，不同树种、甚至同一树种不同冠层高度的叶片对CO2浓度升高的响应强度也是不同的。叶片的干物质含量和比叶重对CO2浓度升高的响应不显著。（2）室内非选择性取食实验、室内选择性取食实验以及上树取食饲养方式下的多龄期取食实验，均发现高浓度CO2处理组内舞毒蛾幼虫的生长发育受到显著抑制。但对四龄舞毒蛾幼虫所进行的短期生物测定并未发现不同CO2浓度处理下幼虫的生长发育速率、对食物的取食率和转化率等昆虫营养指标存在显著差异。（3）叶片品质的降低是导致舞毒蛾幼虫生长发育受抑制的主要原因。但是总体上，CO2浓度升高导致的叶片品质变化并未显著影响幼虫的取食率和取食量。（4）舞毒蛾幼虫对不同叶片种类表现出清晰的取食选择性，这种选择性在其幼龄期就可表现出来。幼虫对小青杨上层叶片有最显著的偏嗜性，对蒙古栎下层叶片有最明显的拒食性。但是CO2浓度升高导致的叶片品质变化对舞毒蛾幼虫的取食选择性和寄主偏嗜行为并未产生显著影响。（5）检测出高浓度CO2处理组内舞毒蛾幼虫虫粪中含有浓度更高的植物次生代谢物质（总酚和缩合单宁），这很可能是昆虫整体生长发育受抑制的重要原因之一。

Skeletal isomerization of 1-hexene to isohexenes over zeolite catalysts

Several zeolite catalysts such as SAPO-11, ZSM-11, ZSM-12, etc. were selected to convert I-hexene to branched hexenes in this work. Pore size of the zeolite catalyst plays an important role on the yield and the distribution of branched isohexenes. And the zeolite catalysts with the pore size of 0.6nm are optimum to produce dimethylbutenes (DMB). SAPO-11 zeolite is a suitable skeletal isomerization catalyst, especially in the production of methyl pentenes. Under the following reaction conditions: WHSV=1.0 h(-1), H-2/hexene=8, T=250 degreesC, P=0.2 MPa, the yield of skeletal isohexenes remains above 80% at the prolonged time-on stream of 80 h, accompanying low C5-, C7+ products and low carbon deposition on the catalyst.

智能机器人多传感器实验平台的图像伺服系统

结合智能机器人多传感器实验平台的研制工作 ,系统介绍了其图像伺服子系统的工作原理、系统构成以及实现方案 ,涉及图像处理、机器视觉和机器人跟踪控制等相关内容 ,并讨论了物体自动识别和抓取过程中需要注意的一些问题 .