Energy Efficiency of Software Transactional Memory in a Heterogeneous Architecture

Hardware vendors make an important effort creating low-power CPUs that keep battery duration and durability above acceptable levels. In order to achieve this goal and provide good performance-energy for a wide variety of applications, ARM designed the big.LITTLE architecture. This heterogeneous multi-core architecture features two different types of cores: big cores oriented to performance and little cores, slower and aimed to save energy consumption. As all the cores have access to the same memory, multi-threaded applications must resort to some mutual exclusion mechanism to coordinate the access to shared data by the concurrent threads. Transactional Memory (TM) represents an optimistic approach for shared-memory synchronization. To take full advantage of the features offered by software TM, but also benefit from the characteristics of the heterogeneous big.LITTLE architectures, our focus is to propose TM solutions that take into account the power/performance requirements of the application and what it is offered by the architecture. In order to understand the current state-of-the-art and obtain useful information for future power-aware software TM solutions, we have performed an analysis of a popular TM library running on top of an ARM big.LITTLE processor. Experiments show, in general, better scalability for the LITTLE cores for most of the applications except for one, which requires the computing performance that the big cores offer.

Le mode de ventilation neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) est faisable, bien toléré, et permet la synchronie entre le patient et le ventilateur pendant la ventilation non invasive aux soins intensifs pédiatriques : étude physiologique croisée

Introduction: La ventilation non invasive (VNI) est un outil utilisé en soins intensifs pédiatriques (SIP) pour soutenir la détresse respiratoire aigüe. Un échec survient dans près de 25% des cas et une mauvaise synchronisation patient-ventilateur est un des facteurs impliqués. Le mode de ventilation NAVA (neurally adjusted ventilatory assist) est asservi à la demande ventilatoire du patient. L’objectif de cette étude est d’évaluer la faisabilité et la tolérance des enfants à la VNI NAVA et l’impact de son usage sur la synchronie et la demande respiratoire. Méthode: Étude prospective, physiologique, croisée incluant 13 patients nécessitant une VNI dans les SIP de l’hôpital Ste-Justine entre octobre 2011 et mai 2013. Les patients ont été ventilés successivement en VNI conventionnelle (30 minutes), en VNI NAVA (60 minutes) et en VNI conventionnelle (30 minutes). L’activité électrique du diaphragme (AEdi) et la pression des voies aériennes supérieures ont été enregistrées pour évaluer la synchronie. Résultats: La VNI NAVA est faisable et bien tolérée chez tous les enfants. Un adolescent a demandé l’arrêt précoce de l’étude en raison d’anxiété reliée au masque sans fuite. Les délais inspiratoires et expiratoires étaient significativement plus courts en VNI NAVA comparativement aux périodes de VNI conventionnelle (p< 0.05). Les efforts inefficaces étaient moindres en VNI NAVA (résultats présentés en médiane et interquartiles) : 0% (0 - 0) en VNI NAVA vs 12% (4 - 20) en VNI conventionnelle initiale et 6% (2 - 22) en VNI conventionnelle finale (p< 0.01). Globalement, le temps passé en asynchronie a été réduit à 8% (6 - 10) en VNI NAVA, versus 27% (19 - 56) et 32% (21 - 38) en périodes de VNI conventionnelle initiale et finale, respectivement (p= 0.05). Aucune différence en termes de demande respiratoire n’a été observée. Conclusion: La VNI NAVA est faisable et bien tolérée chez les enfants avec détresse respiratoire aigüe et permet une meilleure synchronisation patient-ventilateur. De plus larges études sont nécessaires pour évaluer l’impact clinique de ces résultats.

Leveraging Symbiotic Relationships for Emulation of Computer Networks

The lack of analytical models that can accurately describe large-scale networked systems makes empirical experimentation indispensable for understanding complex behaviors. Research on network testbeds for testing network protocols and distributed services, including physical, emulated, and federated testbeds, has made steady progress. Although the success of these testbeds is undeniable, they fail to provide: 1) scalability, for handling large-scale networks with hundreds or thousands of hosts and routers organized in different scenarios, 2) flexibility, for testing new protocols or applications in diverse settings, and 3) inter-operability, for combining simulated and real network entities in experiments. This dissertation tackles these issues in three different dimensions. First, we present SVEET, a system that enables inter-operability between real and simulated hosts. In order to increase the scalability of networks under study, SVEET enables time-dilated synchronization between real hosts and the discrete-event simulator. Realistic TCP congestion control algorithms are implemented in the simulator to allow seamless interactions between real and simulated hosts. SVEET is validated via extensive experiments and its capabilities are assessed through case studies involving real applications. Second, we present PrimoGENI, a system that allows a distributed discrete-event simulator, running in real-time, to interact with real network entities in a federated environment. PrimoGENI greatly enhances the flexibility of network experiments, through which a great variety of network conditions can be reproduced to examine what-if questions. Furthermore, PrimoGENI performs resource management functions, on behalf of the user, for instantiating network experiments on shared infrastructures. Finally, to further increase the scalability of network testbeds to handle large-scale high-capacity networks, we present a novel symbiotic simulation approach. We present SymbioSim, a testbed for large-scale network experimentation where a high-performance simulation system closely cooperates with an emulation system in a mutually beneficial way. On the one hand, the simulation system benefits from incorporating the traffic metadata from real applications in the emulation system to reproduce the realistic traffic conditions. On the other hand, the emulation system benefits from receiving the continuous updates from the simulation system to calibrate the traffic between real applications. Specific techniques that support the symbiotic approach include: 1) a model downscaling scheme that can significantly reduce the complexity of the large-scale simulation model, resulting in an efficient emulation system for modulating the high-capacity network traffic between real applications; 2) a queuing network model for the downscaled emulation system to accurately represent the network effects of the simulated traffic; and 3) techniques for reducing the synchronization overhead between the simulation and emulation systems.

Theoretical investigation of intra- and inter-cellular spatiotemporal calcium patterns in microcirculation

Microcirculatory vessels are lined by endothelial cells (ECs) which are surrounded by a single or multiple layer of smooth muscle cells (SMCs). Spontaneous and agonist induced spatiotemporal calcium (Ca2+) events are generated in ECs and SMCs, and regulated by complex bi-directional signaling between the two layers which ultimately determines the vessel tone. The contractile state of microcirculatory vessels is an important factor in the determination of vascular resistance, blood flow and blood pressure. This dissertation presents theoretical insights into some of the important and currently unresolved phenomena in microvascular tone regulation. Compartmental and continuum models of isolated EC and SMC, coupled EC-SMC and a multi-cellular vessel segment with deterministic and stochastic descriptions of the cellular components were developed, and the intra- and inter-cellular spatiotemporal Ca2+ mobilization was examined.^ Coupled EC-SMC model simulations captured the experimentally observed localized subcellular EC Ca2+ events arising from the opening of EC transient receptor vanilloid 4 (TRPV4) channels and inositol triphosphate receptors (IP3Rs). These localized EC Ca2+ events result in endothelium-derived hyperpolarization (EDH) and Nitric Oxide (NO) production which transmit to the adjacent SMCs to ultimately result in vasodilation. The model examined the effect of heterogeneous distribution of cellular components and channel gating kinetics in determination of the amplitude and spread of the Ca2+ events. The simulations suggested the necessity of co-localization of certain cellular components for modulation of EDH and NO responses. Isolated EC and SMC models captured intracellular Ca2+ wave like activity and predicted the necessity of non-uniform distribution of cellular components for the generation of Ca2+ waves. The simulations also suggested the role of membrane potential dynamics in regulating Ca2+ wave velocity. The multi-cellular vessel segment model examined the underlying mechanisms for the intercellular synchronization of spontaneous oscillatory Ca2+ waves in individual SMC. ^ From local subcellular events to integrated macro-scale behavior at the vessel level, the developed multi-scale models captured basic features of vascular Ca2+ signaling and provide insights for their physiological relevance. The models provide a theoretical framework for assisting investigations on the regulation of vascular tone in health and disease.^

Le mode de ventilation neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) est faisable, bien toléré, et permet la synchronie entre le patient et le ventilateur pendant la ventilation non invasive aux soins intensifs pédiatriques : étude physiologique croisée

Introduction: La ventilation non invasive (VNI) est un outil utilisé en soins intensifs pédiatriques (SIP) pour soutenir la détresse respiratoire aigüe. Un échec survient dans près de 25% des cas et une mauvaise synchronisation patient-ventilateur est un des facteurs impliqués. Le mode de ventilation NAVA (neurally adjusted ventilatory assist) est asservi à la demande ventilatoire du patient. L’objectif de cette étude est d’évaluer la faisabilité et la tolérance des enfants à la VNI NAVA et l’impact de son usage sur la synchronie et la demande respiratoire. Méthode: Étude prospective, physiologique, croisée incluant 13 patients nécessitant une VNI dans les SIP de l’hôpital Ste-Justine entre octobre 2011 et mai 2013. Les patients ont été ventilés successivement en VNI conventionnelle (30 minutes), en VNI NAVA (60 minutes) et en VNI conventionnelle (30 minutes). L’activité électrique du diaphragme (AEdi) et la pression des voies aériennes supérieures ont été enregistrées pour évaluer la synchronie. Résultats: La VNI NAVA est faisable et bien tolérée chez tous les enfants. Un adolescent a demandé l’arrêt précoce de l’étude en raison d’anxiété reliée au masque sans fuite. Les délais inspiratoires et expiratoires étaient significativement plus courts en VNI NAVA comparativement aux périodes de VNI conventionnelle (p< 0.05). Les efforts inefficaces étaient moindres en VNI NAVA (résultats présentés en médiane et interquartiles) : 0% (0 - 0) en VNI NAVA vs 12% (4 - 20) en VNI conventionnelle initiale et 6% (2 - 22) en VNI conventionnelle finale (p< 0.01). Globalement, le temps passé en asynchronie a été réduit à 8% (6 - 10) en VNI NAVA, versus 27% (19 - 56) et 32% (21 - 38) en périodes de VNI conventionnelle initiale et finale, respectivement (p= 0.05). Aucune différence en termes de demande respiratoire n’a été observée. Conclusion: La VNI NAVA est faisable et bien tolérée chez les enfants avec détresse respiratoire aigüe et permet une meilleure synchronisation patient-ventilateur. De plus larges études sont nécessaires pour évaluer l’impact clinique de ces résultats.

Caractérisation du potentiel de champ locale dans le cortex préfrontal médian du rat durant le stress et la prise alimentaire

Le stress joue un rôle important dans le maintien de la qualité de vie quotidienne. Une exposition à une situation stressante peut causer divers désordres neuropsychiatriques du cerveau qui sont associés avec des problèmes liés au sommeil, à la dépression, à des problèmes digestifs et à des troubles de l’alimentation. Les traitements de ces troubles liés au stress sont très coûteux à travers le monde. De nos jours, des considérations importantes ont été soulevées afin de trouver des moyens appropriés pour la prévention plutôt que de dépenser ultérieurement plus de budget sur les traitements. De cette façon, l’étude et l’expérimentation sur les animaux des troubles liés au stress sont l’un des moyens les plus fiables pour atteindre une compréhension plus profonde des problèmes liés au stress. Ce projet visait à révéler la modulation des potentiels de champ locaux (LFP) lors de la consommation de sucrose dans deux conditions englobant la condition de contrôle non-stressante et celle stressante d’un choc électrique aiguë à la patte dans le cortex préfrontal médian (CPFm) du cerveau de rat. Le CPFm est une structure importante dans la réponse au stress et à l’anxiété par l’interaction avec l’axe hypothalamique-pituitaire surrénale (HPA). Les résultats de ce projet ont révélé que la plupart des coups de langue se sont produits dans les 15 premières minutes de l’accès à une solution de sucrose autant pour la condition contrôle non-stressante que pour la condition stressante. En outre, le stress aigu d’un choc à la patte affecte de manière significative la consommation horaire de sucrose en diminuant le volume de la consommation. Les résultats ont également révélé une présence importante du rythme thêta dans le CPFm pendant la condition de base et pendant l’ingestion de sucrose dans les deux conditions. De plus, les résultats ont montré une diminution de puissance des bandes delta et thêta lors des initiations de léchage du sucrose. Ce projet conduit à des informations détaillées sur les propriétés électrophysiologiques du cortex infra-limbique (IL) du CPFm en réponse à l’exposition à des conditions de stress et de l’apport d’une solution de sucrose. Ce projet permet également de mieux comprendre les mécanismes neurophysiologiques des neurones du CPFm en réponse à l’exposition à une condition stressante suivie d’apport de sucrose. Ce projet a également permis de confirmer les effets anorexigènes du stress et suggèrent également que la synchronisation neuronale dans le cortex IL peut jouer un rôle dans le comportement de léchage et sa désynchronisation pendant le léchage après une exposition à des conditions stressantes.

Transport coopératif d'un objet par deux robots humanoïdes dans un environnement encombré

Il y a présentement de la demande dans plusieurs milieux cherchant à utiliser des robots afin d'accomplir des tâches complexes, par exemple l'industrie de la construction désire des travailleurs pouvant travailler 24/7 ou encore effectuer des operation de sauvetage dans des zones compromises et dangereuses pour l'humain. Dans ces situations, il devient très important de pouvoir transporter des charges dans des environnements encombrés. Bien que ces dernières années il y a eu quelques études destinées à la navigation de robots dans ce type d'environnements, seulement quelques-unes d'entre elles ont abordé le problème de robots pouvant naviguer en déplaçant un objet volumineux ou lourd. Ceci est particulièrement utile pour transporter des charges ayant de poids et de formes variables, sans avoir à modifier physiquement le robot. Un robot humanoïde est une des plateformes disponibles afin d'effectuer efficacement ce type de transport. Celui-ci a, entre autres, l'avantage d'avoir des bras et ils peuvent donc les utiliser afin de manipuler précisément les objets à transporter. Dans ce mémoire de maîtrise, deux différentes techniques sont présentées. Dans la première partie, nous présentons un système inspiré par l'utilisation répandue de chariots de fortune par les humains. Celle-ci répond au problème d'un robot humanoïde naviguant dans un environnement encombré tout en déplaçant une charge lourde qui se trouve sur un chariot de fortune. Nous présentons un système de navigation complet, de la construction incrémentale d'une carte de l'environnement et du calcul des trajectoires sans collision à la commande pour exécuter ces trajectoires. Les principaux points présentés sont : 1) le contrôle de tout le corps permettant au robot humanoïde d'utiliser ses mains et ses bras pour contrôler les mouvements du système à chariot (par exemple, lors de virages serrés) ; 2) une approche sans capteur pour automatiquement sélectionner le jeu approprié de primitives en fonction du poids de la charge ; 3) un algorithme de planification de mouvement qui génère une trajectoire sans collisions en utilisant le jeu de primitive approprié et la carte construite de l'environnement ; 4) une technique de filtrage efficace permettant d'ignorer le chariot et le poids situés dans le champ de vue du robot tout en améliorant les performances générales des algorithmes de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) défini ; et 5) un processus continu et cohérent d'odométrie formés en fusionnant les informations visuelles et celles de l'odométrie du robot. Finalement, nous présentons des expériences menées sur un robot Nao, équipé d'un capteur RGB-D monté sur sa tête, poussant un chariot avec différentes masses. Nos expériences montrent que la charge utile peut être significativement augmentée sans changer physiquement le robot, et donc qu'il est possible d'augmenter la capacité du robot humanoïde dans des situations réelles. Dans la seconde partie, nous abordons le problème de faire naviguer deux robots humanoïdes dans un environnement encombré tout en transportant un très grand objet qui ne peut tout simplement pas être déplacé par un seul robot. Dans cette partie, plusieurs algorithmes et concepts présentés dans la partie précédente sont réutilisés et modifiés afin de convenir à un système comportant deux robot humanoides. Entre autres, nous avons un algorithme de planification de mouvement multi-robots utilisant un espace d'états à faible dimension afin de trouver une trajectoire sans obstacle en utilisant la carte construite de l'environnement, ainsi qu'un contrôle en temps réel efficace de tout le corps pour contrôler les mouvements du système robot-objet-robot en boucle fermée. Aussi, plusieurs systèmes ont été ajoutés, tels que la synchronisation utilisant le décalage relatif des robots, la projection des robots sur la base de leur position des mains ainsi que l'erreur de rétroaction visuelle calculée à partir de la caméra frontale du robot. Encore une fois, nous présentons des expériences faites sur des robots Nao équipés de capteurs RGB-D montés sur leurs têtes, se déplaçant avec un objet tout en contournant d'obstacles. Nos expériences montrent qu'un objet de taille non négligeable peut être transporté sans changer physiquement le robot.

Un aporte a la comprensión de las estrategias emergentes en las organizaciones a través del concepto de improvisación y la metáfora musical

Este trabajo se inscribe en uno de los grandes campos de los estudios organizacionales: la estrategia. La perspectiva clásica en este campo promovió la idea de que proyectarse hacia el futuro implica diseñar un plan (una serie de acciones deliberadas). Avances posteriores mostraron que la estrategia podía ser comprendida de otras formas. Sin embargo, la evolución del campo privilegió en alguna medida la mirada clásica estableciendo, por ejemplo, múltiples modelos para ‘formular’ una estrategia, pero dejando en segundo lugar la manera en la que esta puede ‘emerger’. El propósito de esta investigación es, entonces, aportar al actual nivel de comprensión respecto a las estrategias emergentes en las organizaciones. Para hacerlo, se consideró un concepto opuesto —aunque complementario— al de ‘planeación’ y, de hecho, muy cercano en su naturaleza a ese tipo de estrategias: la improvisación. Dado que este se ha nutrido de valiosos aportes del mundo de la música, se acudió al saber propio de este dominio, recurriendo al uso de ‘la metáfora’ como recurso teórico para entenderlo y alcanzar el objetivo propuesto. Los resultados muestran que 1) las estrategias deliberadas y las emergentes coexisten y se complementan, 2) la improvisación está siempre presente en el contexto organizacional, 3) existe una mayor intensidad de la improvisación en el ‘como’ de la estrategia que en el ‘qué’ y, en oposición a la idea convencional al respecto, 4) se requiere cierta preparación para poder improvisar de manera adecuada.

Pacote de sincronização de réplicas de bases de dados

A replicação de base de dados tem como objectivo a cópia de dados entre bases de dados distribuídas numa rede de computadores. A replicação de dados é importante em várias situações, desde a realização de cópias de segurança da informação, ao balanceamento de carga, à distribuição da informação por vários locais, até à integração de sistemas heterogéneos. A replicação possibilita uma diminuição do tráfego de rede, pois os dados ficam disponíveis localmente possibilitando também o seu acesso no caso de indisponibilidade da rede. Esta dissertação baseia-se na realização de um trabalho que consistiu no desenvolvimento de uma aplicação genérica para a replicação de bases de dados a disponibilizar como open source software. A aplicação desenvolvida possibilita a integração de dados entre vários sistemas, com foco na integração de dados heterogéneos, na fragmentação de dados e também na possibilidade de adaptação a várias situações. ABSTRACT: Data replication is a mechanism to synchronize and integrate data between distributed databases over a computer network. Data replication is an important tool in several situations, such as the creation of backup systems, load balancing between various nodes, distribution of information between various locations, integration of heterogeneous systems. Replication enables a reduction in network traffic, because data remains available locally even in the event of a temporary network failure. This thesis is based on the work carried out to develop an application for database replication to be made accessible as open source software. The application that was built allows for data integration between various systems, with particular focus on, amongst others, the integration of heterogeneous data, the fragmentation of data, replication in cascade, data format changes between replicas, master/slave and multi master synchronization.

Effects of pitch area-restrictions on tactical behavior, physical and physiological performances in soccer large-sided games

The aim of this study was to identify how pitch area-restrictions affects the tactical behavior, physical and physiological performances of players during soccer large-sided games. A 10 vs. 9 large-sided game was performed under three experimental conditions: (i) restricted-spacing, the pitch was divided into specific areas where players were assigned and they should not leave it; (ii) contiguous-spacing, the pitch was divided into specific areas where the players were only allowed to move to a neighboring one; (iii) free-spacing, the players had no restrictions in space occupation. The positional data were used to compute players’ spatial exploration index and also the distance, coefficient of variation, approximate entropy and frequency of near-in-phase displacements synchronization of players’ dyads formed by the outfield teammates. Players’ physical and physiological performances were assessed by the distance covered at different speed categories, game pace and heart rate. Most likely higher values were found in players’ spatial exploration index under free-spacing conditions. The synchronization between dyads’ displacements showed higher values for contiguous-spacing and free-spacing conditions. In contrast, for the jogging and running intensity zones, restricted-spacing demanded a moderate effect and most likely decrease compared to other scenarios (~20-50% to jogging and ~60-90% to running). Overall, the effects of limiting players’ spatial exploration greatly impaired the co-adaptation between teammates’ positioning while decreasing the physical and physiological performances. These results allow for a better understanding of players’ decision-making process according to specific task rules and can be relevant to enrich practice task design, such that coaches acknowledge the differential effect by using specific pitch-position areas restrictions.

Circadian Phase Control - Genetic Algorithm and Non-linear Control Approach

This paper deals with the phase control for Neurospora circadian rhythm. The nonlinear control, given by tuning the parameters (considered as controlled variables) in Neurospora dynamical model, allows the circadian rhythms tracking a reference one. When there are many parameters (e.g. 3 parameters in this paper) and their values are unknown, the adaptive control law reveals its weakness since the parameters converging and control objective must be guaranteed at the same time. We show that this problem can be solved using the genetic algorithm for parameters estimation. Once the unknown parameters are known, the phase control is performed by chaos synchronization technique.

Color Doppler ultrasound as a substitute to laparoscopy for the CL count in superovulated sheep.

This study aimed to evaluate the Color Doppler ultrasound as a substitute for laparoscopy for couting of corpora lutea (CL) in superovulated sheep. In conclusion, the Color Doppler ultrasonography is highly efficient to estimate the number of CLs in superovulated ewes. This represents an important advance because it replaces invasive laparoscopic procedure, avoids fasting, drugs use and unnecessary handling in animals that did not respond to the treatment. Therefore, the Color Doppler ultrasound can replace the laparoscopy for the assessment of superovulated sheep.

Hacia una nueva educación

We point out in this article centered on Education the main principles that shape the educational model of the industrial age. Those principles were explained by Alvin Toffler in his book The Third Wave. They are: standardization, specialization, synchronization, concentration, maximization and centralization. After emphasizing them and showing how each one of them leaves its mark in the formal education in the industrial age, we defend the thesis that the new education is originated and configures itself in a process of dismantling and replacement of the principles of the industrialism by the new principles of the raising post-industrial society, also called Society of the Knowledge.

Reproductive seasonality in Saanen goats managed in southeast Brazil.

The aim of this study was to characterize the reproductive seasonality during the period of one year in Saanen goats managed in southeastern Brazil These results endorse hormonal methods (estrus synchronization and induction of synchronized estrus) or natural (male effect, flushing or light treatment) more appropriate according to the time of year in the region. Saanen goats, managed under tropical climate in southeastern Brazil, have a breeding season set from March until mid-August with the transitional phase to the anestrus in September. It is extends to mid-December at the new one transition phase for the reproductive season in March.

Synchronizing the in vitro germination of Psidium guineense Sw. seeds by means of osmotic priming.

The Brazilian guava (Psidium guineense Swartz) is seed-propagated and, being native to the Caatinga biome, may frequently have uneven germination.Thus, we aimed to evaluate the synchronization of the in vitro seed germination of three accessions of the Brazilian guava, using water, polyethyleneglycol (PEG 6000), and potassium nitrate (KNO3) at different potentials and times of osmotic priming. Seeds from three accessions of the Brazilian guava (Y85, Y93,and Y97) from the UNEB/BA Germplasm Active Bank were subjected to the following pretreatments: -0.6, -1.0, -1.4, and -1,8 MPa PEG 6000; 10 and 20% KNO3 for 24h; 10 and 20% KNO3 for 48h; water for 24 and 48h; and non-primed seeds as the control. The experimental design was therefore a 10x3+1 factorial scheme. We assessed the germination percentage (G), mean germination time (MGT), germination speed (GS), and germination speed index (GSI). Data was subjected to analysis of variance followed by a means test (Duncan at 5% probability) and regression. There was interaction between the priming treatments and accessions for all evaluated features, except G. PEG 6000 decreased the MGT (from 6 to 8 days) and increased GS and GSI of seeds from all three accessions at potentials -1.0 to -1.5 MPa.Water-priming had a positive effect on MGT, GS, and GSI of accession Y85 seeds. KNO3 negatively affected germination of seeds from all three accessions. Thereby, we could synchronize seed germination of accessions Y85 and Y97 with PEG 6000.