One-step digit-set-restricted modified signed-digit adder using an incoherent correlator based on a shared content-addressable memory

An efficient one-step digit-set-restricted modified signed-digit (MSD) adder based on symbolic substitution is presented. In this technique, carry propagation is avoided by introducing reference digits to restrict the intermediate carry and sum digits to {1,0} and {0,1}, respectively. The proposed technique requires significantly fewer minterms and simplifies system complexity compared to the reported one-step MSD addition techniques. An incoherent correlator based on an optoelectronic shared content-addressable memory processor is suggested to perform the addition operation. In this technique, only one set of minterms needs to be stored, independent of the operand length. (C) 2002 society or Photo-Optical Instrumentation Engineers.

Efficient two-step digit-set-restricted modified signed-digit algorithm based on optoelectronic shared content-addressable memory

A two-step digit-set-restricted modified signed-digit (MSD) adder based on symbolic substitution is presented. In the proposed addition algorithm, carry propagation is avoided by using reference digits to restrict the intermediate MSD carry and sum digits into {(1) over bar ,0} and {0, 1}, respectively. The algorithm requires only 12 minterms to generate the final results, and no complementarity operations for nonzero outputs are involved, which simplifies the system complexity significantly. An optoelectronic shared content-addressable memory based on an incoherent correlator is used for experimental demonstration. (c) 2005 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.

Efficient two-step digit-set-restricted modified signed-digit algorithm based on optoelectronic shared content-addressable memory

A two-step digit-set-restricted modified signed-digit (MSD) adder based on symbolic substitution is presented. In the proposed addition algorithm, carry propagation is avoided by using reference digits to restrict the intermediate MSD carry and sum digits into {(1) over bar ,0} and {0, 1}, respectively. The algorithm requires only 12 minterms to generate the final results, and no complementarity operations for nonzero outputs are involved, which simplifies the system complexity significantly. An optoelectronic shared content-addressable memory based on an incoherent correlator is used for experimental demonstration. (c) 2005 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.

A Direct Approach to Robustness Optimization

This dissertation reformulates and streamlines the core tools of robustness analysis for linear time invariant systems using now-standard methods in convex optimization. In particular, robust performance analysis can be formulated as a primal convex optimization in the form of a semidefinite program using a semidefinite representation of a set of Gramians. The same approach with semidefinite programming duality is applied to develop a linear matrix inequality test for well-connectedness analysis, and many existing results such as the Kalman-Yakubovich--Popov lemma and various scaled small gain tests are derived in an elegant fashion. More importantly, unlike the classical approach, a decision variable in this novel optimization framework contains all inner products of signals in a system, and an algorithm for constructing an input and state pair of a system corresponding to the optimal solution of robustness optimization is presented based on this information. This insight may open up new research directions, and as one such example, this dissertation proposes a semidefinite programming relaxation of a cardinality constrained variant of the H ∞ norm, which we term sparse H ∞ analysis, where an adversarial disturbance can use only a limited number of channels. Finally, sparse H ∞ analysis is applied to the linearized swing dynamics in order to detect potential vulnerable spots in power networks.

On the set of eigenvalues of a class of equimodular matrices

The structure of the set ϐ(A) of all eigenvalues of all complex matrices (elementwise) equimodular with a given n x n non-negative matrix A is studied. The problem was suggested by O. Taussky and some aspects have been studied by R. S. Varga and B.W. Levinger.

If every matrix equimodular with A is non-singular, then A is called regular. A new proof of the P. Camion-A.J. Hoffman characterization of regular matrices is given.

The set ϐ(A) consists of m ≤ n closed annuli centered at the origin. Each gap, ɤ, in this set can be associated with a class of regular matrices with a (unique) permutation, π(ɤ). The association depends on both the combinatorial structure of A and the size of the a_ii. Let A be associated with the set of r permutations, π₁, π₂,…, π_r, where each gap in ϐ(A) is associated with one of the π_k. Then r ≤ n, even when the complement of ϐ(A) has n+1 components. Further, if π(ɤ) is the identity, the real boundary points of ɤ are eigenvalues of real matrices equimodular with A. In particular, if A is essentially diagonally dominant, every real boundary point of ϐ(A) is an eigenvalues of a real matrix equimodular with A.

Several conjectures based on these results are made which if verified would constitute an extension of the Perron-Frobenius Theorem, and an algebraic method is introduced which unites the study of regular matrices with that of ϐ(A).

IQAFAL - Índice Fuzzy de Qualidade de Água para Ambiente Lótico.

A divulgação de informação sobre qualidade das águas para um público não especialista é fundamental para subsidiar ações políticas e institucionais de gestão dos ambientes aquáticos. Para tanto, índices de qualidade de água têm sido propostos por serem capazes de sintetizar em um único valor ou categoria a informação normalmente descrita a partir de um conjunto extenso de variáveis químicas, físicas e biológicas de qualidade de água. A maioria das metodologias propostas para o desenvolvimento de índices de qualidade de água é baseada no conhecimento de especialistas quanto à escolha das variáveis a serem utilizadas, a ponderação da importância relativa de cada variável e métodos utilizados para agregar os dados das variáveis em um único valor. Este trabalho propõe um novo índice de qualidade de água, baseado em lógica nebulosa e direcionado para o ambiente lótico. Esse índice, o IQAFAL, foi desenvolvido com a colaboração de especialistas com ampla e comprovada experiência na área de qualidade de água. A essência do desenvolvimento de um índice, usando-se lógica nebulosa, está na capacidade dessa metodologia representar, de forma mais eficiente e clara, os limites dos intervalos de variação dos parâmetros de qualidade de água para um conjunto de categorias subjetivas, quando esses limites não são bem definidos ou são imprecisos. O índice proposto neste trabalho foi desenvolvido com base no conhecimento dos especialistas em qualidade de água do Instituto Estadual do Ambiente - INEA e aplicado aos dados de qualidade de água do Rio Paraíba do Sul, obtidos pelo INEA, nos anos de 2002 a 2009. Os resultados do IQAFAL mostraram que esse índice foi capaz de sintetizar a qualidade da água deste trecho do Rio Paraíba do Sul correspondendo satisfatoriamente às avaliações de qualidade de água descritas nos relatórios disponíveis. Verificou-se também que com essa metodologia foi possível evitar que a influência de uma variável em condições críticas fosse atenuada pela influência das outras variáveis em condições favoráveis produzindo um resultado indesejável no índice final.

Modelagem, simulação e otimização operacional de unidades de síntese de metanol

A indústria de processos químicos tem sofrido consideráveis transformações devido ao acirramento da competitividade. Importantes progressos tecnológicos têm sido atingidos através de técnicas de modelagem, simulação e otimização visando o aumento da lucratividade e melhoria contínua nos processos industriais. Neste contexto, as plantas de metanol, um dos mais importantes produtos petroquímicos, podem ser destacadas. Atualmente, a principal matéria-prima para obtenção de metanol é o gás natural. A produção do metanol é caracterizada por três etapas: geração de gás de síntese, conversão do gás de síntese em metanol (unidade de síntese ou loop de síntese) e purificação do produto na especificação requerida. Os custos fixos e variáveis da unidade de síntese são fortemente dependentes das variáveis operacionais, como temperatura, pressão, razão de reciclo e composição da carga. Desta forma, foi desenvolvido um conjunto de modelos e algoritmos computacionais para representar matematicamente unidades de síntese de metanol. O modelo apresenta operações unitárias associadas aos seguintes equipamentos: divisores de correntes, misturadores de correntes, compressores, trocadores de calor, vasos de flash e reatores. Inicialmente, foi proposto um simulador estacionário, que serviu como base para um pseudo-estacionário, o qual contempla a desativação do catalisador por sinterização térmica. Os simuladores foram criados segundo uma arquitetura seqüencial modular e empregou-se o método de substituição sucessiva para a convergência dos reciclos. O estudo envolveu dois fluxogramas típicos, um constituído por reatores adiabáticos em série, enquanto o outro constituído por um reator tipo quench. Uma análise do efeito das principais variáveis operacionais foi realizada para o reator e para o loop de síntese. Estudou-se também o efeito da desativação do catalisador ao longo do tempo. Uma ferramenta de otimização operacional foi empregada para alcançar a máxima produção manipulando as injeções de carga fria na entrada dos leitos catalíticos. Formulou-se também um problema de maximização do lucro em função da otimização de paradas da unidade para troca do catalisador. Os resultados obtidos apontam que a ferramenta desenvolvida é promissora para a compreensão e otimização da unidade objeto deste estudo

Fishing gear experiments in Finland

A comparison of some different European methods of estimating the numbers of fish in a lake using different fishing gear is described. The different gears used were 1. surface trawl used by night 2. bottom trawl used by day 3. trammel nets, set in the evening and lifted in the morning 4. surface seine net used by night 5. bottom seine net used by day 6. Fyke nets, emptied each morning and evening 7. gill nets, set in the evening and lifted in the morning. The most variable catches were from those gears used by day on the bottom and the least variable were those used by night at the surface. The work continued by examining the use of acoustic systems for pelagic fish stock assessment. This gear gave reasonable population estimates for pelagic fish 10m and more below the surface. The advantage of the accoustic method is that it is quick and requires little labour. Its disadvantage is that it is not possible to identify the species and so it must be supplemented by another, conventional method.

Detection of cryptosporidium oocysts in water and environmental concentrates

Whilst current methods for the isolation and enumeration of Cryptosporidium spp. oocysts in water have provided some insight into their occurrence and significance, they are regarded as being inefficient, variable and time-consuming, with much of the interpretation being left to the expertise of the analyst. Two expectations of novel developments are to reduce the variability and subjectivity associated with the isolation and identification of oocysts. Flocculation, immunomagnetisable and flow cytometric techniques, for concentrating oocysts from water samples, should prove more reliable than current methods, whilst the development of more avid and specific monoclonal antibodies in conjunction with the use of nuclear fluorochromes will aid identification. Further insight into the viability, taxonomy, species identification, infectivity and virulence of the parasite should be forthcoming through the use of techniques such as the polymerase chain reaction, in situ hybridisation and non-uniform alternating current electrical fields. Such information is necessary in order to enable microbiologists, epidemiologists, engineers, utility operators and regulators to assess the safety of a water supply, with respect to Cryptosporidium contamination, more effectively.