Electrical and optical interconnects for high-performance computing

Technology scaling has enabled drastic growth in the computational and storage capacity of integrated circuits (ICs). This constant growth drives an increasing demand for high-bandwidth communication between and within ICs. In this dissertation we focus on low-power solutions that address this demand. We divide communication links into three subcategories depending on the communication distance. Each category has a different set of challenges and requirements and is affected by CMOS technology scaling in a different manner. We start with short-range chip-to-chip links for board-level communication. Next we will discuss board-to-board links, which demand a longer communication range. Finally on-chip links with communication ranges of a few millimeters are discussed.

Electrical signaling is a natural choice for chip-to-chip communication due to efficient integration and low cost. IO data rates have increased to the point where electrical signaling is now limited by the channel bandwidth. In order to achieve multi-Gb/s data rates, complex designs that equalize the channel are necessary. In addition, a high level of parallelism is central to sustaining bandwidth growth. Decision feedback equalization (DFE) is one of the most commonly employed techniques to overcome the limited bandwidth problem of the electrical channels. A linear and low-power summer is the central block of a DFE. Conventional approaches employ current-mode techniques to implement the summer, which require high power consumption. In order to achieve low-power operation we propose performing the summation in the charge domain. This approach enables a low-power and compact realization of the DFE as well as crosstalk cancellation. A prototype receiver was fabricated in 45nm SOI CMOS to validate the functionality of the proposed technique and was tested over channels with different levels of loss and coupling. Measurement results show that the receiver can equalize channels with maximum 21dB loss while consuming about 7.5mW from a 1.2V supply. We also introduce a compact, low-power transmitter employing passive equalization. The efficacy of the proposed technique is demonstrated through implementation of a prototype in 65nm CMOS. The design achieves up to 20Gb/s data rate while consuming less than 10mW.

An alternative to electrical signaling is to employ optical signaling for chip-to-chip interconnections, which offers low channel loss and cross-talk while providing high communication bandwidth. In this work we demonstrate the possibility of building compact and low-power optical receivers. A novel RC front-end is proposed that combines dynamic offset modulation and double-sampling techniques to eliminate the need for a short time constant at the input of the receiver. Unlike conventional designs, this receiver does not require a high-gain stage that runs at the data rate, making it suitable for low-power implementations. In addition, it allows time-division multiplexing to support very high data rates. A prototype was implemented in 65nm CMOS and achieved up to 24Gb/s with less than 0.4pJ/b power efficiency per channel. As the proposed design mainly employs digital blocks, it benefits greatly from technology scaling in terms of power and area saving.

As the technology scales, the number of transistors on the chip grows. This necessitates a corresponding increase in the bandwidth of the on-chip wires. In this dissertation, we take a close look at wire scaling and investigate its effect on wire performance metrics. We explore a novel on-chip communication link based on a double-sampling architecture and dynamic offset modulation technique that enables low power consumption and high data rates while achieving high bandwidth density in 28nm CMOS technology. The functionality of the link is demonstrated using different length minimum-pitch on-chip wires. Measurement results show that the link achieves up to 20Gb/s of data rate (12.5Gb/s/$\mu$m) with better than 136fJ/b of power efficiency.

The deep ocean density structure at the Last Glacial Maximum : What was it and why?

The search for reliable proxies of past deep ocean temperature and salinity has proved difficult, thereby limiting our ability to understand the coupling of ocean circulation and climate over glacial-interglacial timescales. Previous inferences of deep ocean temperature and salinity from sediment pore fluid oxygen isotopes and chlorinity indicate that the deep ocean density structure at the Last Glacial Maximum (LGM, approximately 20,000 years BP) was set by salinity, and that the density contrast between northern and southern sourced deep waters was markedly greater than in the modern ocean. High density stratification could help explain the marked contrast in carbon isotope distribution recorded in the LGM ocean relative to that we observe today, but what made the ocean's density structure so different at the LGM? How did it evolve from one state to another? Further, given the sparsity of the LGM temperature and salinity data set, what else can we learn by increasing the spatial density of proxy records?

We investigate the cause and feasibility of a highly and salinity stratified deep ocean at the LGM and we work to increase the amount of information we can glean about the past ocean from pore fluid profiles of oxygen isotopes and chloride. Using a coupled ocean--sea ice--ice shelf cavity model we test whether the deep ocean density structure at the LGM can be explained by ice--ocean interactions over the Antarctic continental shelves, and show that a large contribution of the LGM salinity stratification can be explained through lower ocean temperature. In order to extract the maximum information from pore fluid profiles of oxygen isotopes and chloride we evaluate several inverse methods for ill-posed problems and their ability to recover bottom water histories from sediment pore fluid profiles. We demonstrate that Bayesian Markov Chain Monte Carlo parameter estimation techniques enable us to robustly recover the full solution space of bottom water histories, not only at the LGM, but through the most recent deglaciation and the Holocene up to the present. Finally, we evaluate a non-destructive pore fluid sampling technique, Rhizon samplers, in comparison to traditional squeezing methods and show that despite their promise, Rhizons are unlikely to be a good sampling tool for pore fluid measurements of oxygen isotopes and chloride.

Exploitation of soil biota ecosystem services in agriculture: a bioeconomic approach

24 p.

Deterioration and fragmentation of rivers in Malta

Malta, situated in the Mediterranean Sea south of Sicily, is a small island of less than 300 km2. Two hundred years ago Malta was a wet and sodden country. The limestone was like a sponge, with numerous perennial springs, great and small, and so full of water that most flat areas did not drain, but were marsh. Water from springs, rivers and marshes was in ample supply. In the space of two centuries, Malta's rivers have passed from being good, spring-regulated watercourses with a mixed community of clean limewater plants, to the present-day situation where many if not all are on the verge of extinction. This is the result of human impact, not climate change, and is set to continue and increase. Unfortunately the best wetland-type valley communities were scheduled to be destroyed in 1997 but, after a change of Government and vigorous representations, these may now be spared. However, there is at least a great opportunity to prevent further fragmentation of remaining rivers and to reclaim some of the fragmented portions.

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

From social to political. New forms of mobilization and democratization. Conference proceedings

In the recent evolution of contemporary social movements three phases can be identified. The first phase is marked by the labour movement and the systemic importance attributed to the labour conflict in industrial societies. This conflict has been interpreted as a consequence of the shortcoming of social integration mechanisms by Emile Durkheim, as a rational conflict by entrepreneurs’ and workers’ interests by Max Wener, and as a central class struggle for the transformation of society by Karl Marx. The second phase in this development was led by the new social movements of the post-industrial society of the 1960s and 1970s’ students, women and environmentalist movements. Two new analytical perspectives have explained these movements’ meaning and actions. Resource mobilization theory (McAdam and Tilly) has focuses on rational attitudes and conflicts. Actionalist sociology, in turn, has identified the new protagonists of social conflicts that replaced the labour movement in postindustrial societies. The third phase emerges in a world characterized by the ascendance of markets, the increasingly prominent role of financial capital flows, the closure of communities, and fundamentalism. In this context, human rights and pro-democratization movements constitute alternatives to global domination and the systemic conditioning of individual and groups.

A conceptualização de bandido em expressões bandido de x: uma perspectiva cognitivista

Com vistas à conceptualização do conceito de BANDIDO em 32 expressões com a estrutura bandido de x, descrevemos, nesta dissertação, os modelos cognitivos idealizados subjacentes à construção de sentido de tais expressões, postulando-lhes um caráter de modelo cognitivo complexo, nos termos de Lakoff (1987), produtivo na língua. Constituem ainda o arcabouço teórico deste estudo a Teoria da Mesclagem Conceptual (FAUCONNIER e TURNER, 2002) e a Teoria da Metáfora Conceptual (LAKOFF e JOHNSON, 1980). A análise das construções bandido de x foi realizada a partir de 137 comentários retirados da internet e definições elaboradas por 15 alunos do ensino fundamental; 18 do ensino médio e 20 alunos do ensino superior. Os alunos que colaboraram com a pesquisa definiram 24 expressões bandido de x. A pesquisa obedeceu ao procedimento qualitativo de análise dos dados, no qual observamos as diferentes interpretações dadas para as expressões, fundamentando-as a partir dos processos cognitivos envolvidos no sentido das mesmas. Assim com base na análise dos comentários de internautas e nas definições de alunos, propomos quatro processos de conceptualização para as expressões bandido de x: (a) conceptualização com base em modelos cognitivos proposicionais, em que x é um locativo interpretado como lugar de origem ou de atuação do bandido bandido de morro, bandido de rua, bandido de cadeia ; (b) conceptualização com base em modelos esquemático-imagéticos, em que observamos a atribuição de uma espécie de escala ao sentido atribuído à construção, culminando em diferentes status para a categoria BANDIDO DE X, subjacente a expressões bandido de primeira/segunda/quinta categoria/linha; (c) conceptualização de BANDIDO DE X com base em modelos metonímicos, em que x é uma peça do vestuário/calçado/acessório, de modo a interpretar o BANDIDO como pertencendo a uma categoria que costuma utilizar determinada peça de roupa, acessório ou calçado bandido de colarinho branco, bandidos de farda, bandido de chinelo ; (d) conceptualização de BANDIDO DE X com base em modelos metafóricos, em que x é um conceito abstrato que pode ser entendido como um objeto possuído pelo bandido, de forma a caracterizá-lo pela maneira de agir ou expertise bandido de conceito, bandido de atitude, bandido de fé. Acreditamos, assim, na possibilidade de descrição de padrões que regem a conceptualização de BANDIDO DE X, cujos sentidos alcançados por meio de modificadores revelam a produtividade e complexidade do modelo cognitivo BANDIDO

A influência das histórias em quadrinhos no ensino da matemática: um saberfazer que permite a comunhão do paradidático com o didático numa busca insólita pela mudança da relação tecida entre a criança e esta ciência exata

Esta dissertação é o resultado do meu verouvirsentir e busca evidenciar que, nas relações desenvolvidas no processo do ensino da matemática, as histórias em quadrinhos podem-se revelar um instrumento eficaz para a aplicação de uma metodologia alternativa dotada de uma potência extraordinária na interlocução entre a criança e o conteúdo matemático. Nesse contexto, um dos maiores argumentos que encontro, ao final desta jornada, é que fica a percepção de que o livro didático adotado (referência para o conteúdo teoricoprático), em quase sua totalidade, não favorece que os alunos estabeleçam uma relação com a matemática pautada na atenção, curiosidade, alegria e outros fatores/elementos que permitam o crescimento cognitivo desses alunos na referida disciplina. A pesquisa é realizadasentida em uma escola particular de ensino fundamental e médio situada em Realengo em três turmas de 6 ano. Esses alunos variam entre 10 e 13 anos de idade e aproximadamente 90% deles são oriundos de famílias de classe média. Para realizarsentir esta pesquisa, percebo que, fundamentalmente, faço uso de duas metodologias que se revelam a priori: pesquisa-ação e o mergulho (ALVES, 2008). Realizo alguns diálogos que se consolidam como aporte teórico e que norteiam toda a minha escrita. Esses diálogos podem ou não aparecer nas citações que faço. Os diálogos invisibilizados pela minha escrita de modo algum foram menos importantes e tampouco são considerados menos relevantes, na verdade, conduzem minha escrita, misturando-se em minhas próprias palavras a ponto de se tornarem indissociáveis. Nesses diálogos, encontro-me com Michel de Certeau, Paulo Sgarbi, Nilda Alves, Humberto Maturana, Inês Barbosa, Von Foerster, Michel Focault, Edgard Morin, Will Eisner, Ginsburg, entre outros. Como resultados, ficou evidenciado que, ao oferecer a possibilidade de reescrita da teoria matemática através das histórias em quadrinhos, os alunos (na sua maioria) desenvolveram uma capacidade maior de concentração, atenção aos detalhes da própria teoria e a diminuição significativa da resistência ao conteúdo matemático. Uma velhanova linguagem? Em um velhonovo meio? Seja qual for a conclusão, a aventura do desafio na busca da construção de uma nova relação entre a criança e a matemática, por si só, permite a exposição de tensões e oportuniza o crescimento de todos. Nessa jornada, de ação em ação, busco fazer algo significativo.

Cognição e Mediação Técnica: passagem analógico-digital da recepção de TV sob a ótica da Teoria Ator-rede

Algumas situações relativas às práticas de comunicacão chamam a atenção, seja pelas possibilidades técnicas que surgem a cada nova ferramenta criada, seja pela influência inconteste para as relações humanas e sociais. Em um momento em que a comunidade acadêmica é convocada a pensar uma nova televisão, este trabalho se propõe a entrar em campo para observar o que há disponível: usos, formatos e linguagens em fase de transição. Propomos, portanto, uma análise empírica ambientada em espaço de recepção midiática, e utilizamos como ferramenta metodológica o Princípio da Simetria com base na Teoria Ator-rede. Seguindo a ideia de rastrear conexões a partir de uma escrita etnográfica, o método propõe pensar o social menos como categoria de base analítica - posto antecipadamente e desvinculado do campo das ações - e mais como algo focado em processo contínuo. As práticas so-ciais e midiáticas são pensadas aqui para além dos limites humanos - ou exclusivamente técnicos. O ator-rede se estabelece não como uma entidade fixa, mas através de fluxos a partir dos quais o método ajudará a descrever a propagação das associações. A discussão sobre possibilidades técnicas e produção de conteúdo mal começou. Talvez por isso se encontre vivendo o momento de transcender o campo dos conceitos normativos e das especulações, para assim acompanhar as instâncias midiáticas como redes de actantes inventadas e re-inventadas a cada dia, nas condições de possibilidades dos momentos práticos de uso. Coube à pesquisa em questão a observação mais detida desses procedimentos e da relação entre tecnologias em transformação, audiências, materialidades, espaços, corpos, sensações e emoções, para que assim seja possível identificar algum entendimento sobre o que poderá caracterizar a televisão, pelo menos provisoriamente

Fe−TPP Coordination Network with Metalloporphyrinic Neutral Radicals and Face-to-Face and Edge-to-Face π−π Stacking

Artículo científico Inorg. Chem. 2013, 52, 8074−8081

Life history characteristics for silvergray rockfish (Sebastes brevispinis) in British Columbia waters and the implications for stock assessment and management

We summarize the life history characteristics of silvergray rockfish (Sebastes brevispinis) based on commercial fishery data and biological samples from British Columbia waters. Silvergray rockfish occupy bottom depths of 100−300 m near the edge of the continental shelf. Within that range, they appear to make a seasonal movement from 100−200 m in late summer to 180−280 m in late winter. Maximum observed age in the data set was 81 and 82 years for females and males, respectively. Maximum length and round weight was 73 cm and 5032 g for females and 70 cm and 3430 g for males. The peak period of mating lasted from December to February and parturition was concentrated from May to July. Both sexes are 50% mature by 9 or 10 years and 90% are mature by age 16 for females and age 13 years for males. Fecundity was estimated from one sample of 132 females and ranged from 181,000 to 1,917,000 oocytes and there was no evidence of batch spawning. Infection by the copepod parasite Sarcotaces arcticus appears to be associated with lower fecundity. Sexual maturation appears to precede recruitment to the trawl fishery; thus spawning stock biomass per recruit analysis (SSB/R) indicates that a F50% harvest target would correspond to an F of 0.072, 20% greater than M (0.06). Fishery samples may bias estimates of age at maturity but a published meta-data analysis, in conjunction with fecundity data, independently supports an early age of maturity in relation to recruitment. Although delayed recruitment to the fishery may provide more resilience to exploitation, managers may wish to forego maximizing economic yield from this species. Silvergray rockfish are a relatively minor but unavoidable part of the multiple species trawl catch. Incorrectly “testing” the resilience of one species may cause it to be the weakest member of the specie

Estimates of growth and comparisons of growth rates determined from length- and age-based models for populations of purple wrasse (Notolabrus fucicola)

Growth of a temperate reefa-ssociated fish, the purple wrasse (Notolabrus fucicola), was examined from two sites on the east coast of Tasmania by using age- and length-based models. Models based on the von Bertalanffy growth function, in the standard and a reparameterized form, were constructed by using otolith-derived age estimates. Growth trajectories from tag-recaptures were used to construct length-based growth models derived from the GROTAG model, in turn a reparameterization of the Fabens model. Likelihood ratio tests (LRTs) determined the optimal parameterization of the GROTAG model, including estimators of individual growth variability, seasonal growth, measurement error, and outliers for each data set. Growth models and parameter estimates were compared by bootstrap confidence intervals, LRTs, and randomization tests and plots of bootstrap parameter estimates. The relative merit of these methods for comparing models and parameters was evaluated; LRTs combined with bootstrapping and randomization tests provided the most insight into the relationships between parameter estimates. Significant differences in growth of purple wrasse were found between sites in both length- and age-based models. A significant difference in the peak growth season was found between sites, and a large difference in growth rate between sexes was found at one site with the use of length-based models.

Análise de desempenho dos algoritmos Apriori e Fuzzy Apriori na extração de regras de associação aplicados a um Sistema de Detecção de Intrusos.

A extração de regras de associação (ARM - Association Rule Mining) de dados quantitativos tem sido pesquisa de grande interesse na área de mineração de dados. Com o crescente aumento das bases de dados, há um grande investimento na área de pesquisa na criação de algoritmos para melhorar o desempenho relacionado a quantidade de regras, sua relevância e a performance computacional. O algoritmo APRIORI, tradicionalmente usado na extração de regras de associação, foi criado originalmente para trabalhar com atributos categóricos. Geralmente, para usá-lo com atributos contínuos, ou quantitativos, é necessário transformar os atributos contínuos, discretizando-os e, portanto, criando categorias a partir dos intervalos discretos. Os métodos mais tradicionais de discretização produzem intervalos com fronteiras sharp, que podem subestimar ou superestimar elementos próximos dos limites das partições, e portanto levar a uma representação imprecisa de semântica. Uma maneira de tratar este problema é criar partições soft, com limites suavizados. Neste trabalho é utilizada uma partição fuzzy das variáveis contínuas, que baseia-se na teoria dos conjuntos fuzzy e transforma os atributos quantitativos em partições de termos linguísticos. Os algoritmos de mineração de regras de associação fuzzy (FARM - Fuzzy Association Rule Mining) trabalham com este princípio e, neste trabalho, o algoritmo FUZZYAPRIORI, que pertence a esta categoria, é utilizado. As regras extraídas são expressas em termos linguísticos, o que é mais natural e interpretável pelo raciocício humano. Os algoritmos APRIORI tradicional e FUZZYAPRIORI são comparado, através de classificadores associativos, baseados em regras extraídas por estes algoritmos. Estes classificadores foram aplicados em uma base de dados relativa a registros de conexões TCP/IP que destina-se à criação de um Sistema de Detecção de Intrusos.

Teoria, proposta e aplicação de uma sequência didática em Educação Linguística: trabalhando os conceitos de língua, gramáticas e normas linguísticas no nono ano do Ensino Fundamental

O ensino-aprendizagem da disciplina Língua Portuguesa se apresenta como um desafio para professores e alunos; muito disso se deve à falta de reconhecimento da diversidade linguística (LIMA, 2014). Há uma tendência no ambiente escolar em se valorizar apenas uma norma linguística, ignorando as diferentes normas que fazem parte do convívio em sociedade. Com isso, os discentes entram em conflito, pois aquilo que é apresentado para eles como a Língua Portuguesa está bem distante da sua experiência pessoal com a língua. Em via de eliminar esse conflito, os PCNs e o PNLD estabelecem a inserção do tema variação linguística no conteúdo programático da disciplina Língua Portuguesa. Entretanto, ainda perdura uma lacuna no tratamento desse tema. A preocupação em preencher essa lacuna motivou este trabalho, que teve como objetivo principal propor e aplicar uma sequência didática que abordasse os seguintes temas: língua, gramáticas e normas linguísticas, a fim de contribuir com a realização de uma Educação Linguística eficaz (BAGNO; RANGEL, 2005). Esses três conteúdos principais geraram desdobramentos que proporcionaram a discussão dos seguintes tópicos: variação e preconceito linguísticos. A sequência didática elaborada é composta por oito etapas em que são intercalados momentos de aula expositiva e de atividades lúdicas. A aplicação da proposta de sequência didática ocorreu em uma turma de nono ano do Ensino Fundamental de um CIEP (Centro Integrado de Educação Pública) localizado na Zona Oeste da cidade do Rio de Janeiro. As ferramentas utilizadas para identificar os conteúdos assimilados pelos alunos foram a avaliação da participação da turma e os resultados de quatro atividades específicas. Considerando a complexidade e o ineditismo dos conceitos apresentados na sequência didática, o desempenho da classe foi satisfatório. Os alunos também responderam a dois questionários, um no início da sequência e outro ao final, que tinham o propósito de avaliar se houve mudança com relação ao entendimento da existência de variação linguística e do preconceito linguístico. O primeiro questionário revelou que a maioria dos alunos já havia sofrido e praticado preconceito linguístico; já o segundo mostrou que a maioria dos discentes assimilou a noção de preconceito linguístico e rompeu com a ideia de certo e errado na língua. Como objetivo secundário, este trabalho intentou deixar um legado para professores, pois com esta dissertação a ação não ficará limitada apenas ao nono ano daquele CIEP, mas poderá contribuir com o ensino linguístico de diversas escolas; e para pesquisadores, pois este registro descreve um modelo de trabalho acadêmico em que se pretendeu aplicar o princípio de indissociabilidade entre ensino, pesquisa e extensão. A expectativa é que, somados a trabalhos similares, seja possível abrir um precedente de trabalhos acadêmicos fundamentados teoricamente e desenvolvidos de forma prática, além de realizados com preocupações sociais e educacionais

The Cheshire Meres an analysis of data and a prioritisation of sites

This is a report on the Analysis of Data and a Prioritisation of Sites at the Cheshire Meres by the Institute of Freshwater Ecology. The report addresses data collected by the Agency for 24 basin sites in Cheshire. At least two samples were collected from each site, though not simultaneously. Sites were visited in May/June and in November. The determinands are standard and they included: water, temperature, conductivity, pH, DO, fractional white light penetration, TSS, chlorophyll, TP, ortho-phosphate, nitrate-, nitrite-, ammonium and silicate. Though concentrations were often higher than for other lakes in the region, rather exceeding criteria for classification as eutrophic lakes, the results confirmed that the series of lakes is, naturally, highly eutrophic and nothing in the present data differs so far from expectation that is persuasive that the ecosystems are reacting adversely to environmental stress. The data set is review and summarised, site-by-site, in an appendix. The grounds for prioritisation are discussed. Whether or not this preferred prioritised option is adopted, the Agency is recommended to review the way it carries out monitoring. The determinands and the sampling frequency need to be geared to the information that is required.