Infrastructure and productivity in Latin America: is there a relationship in the long run?

This article analyses the relationship between infrastructure and total factor productivity (TFP) in the four major Latin American economies: Argentina, Brazil, Chile and Mexico. We hypothesise that an increase in infrastructure has an indirect effect on long-term economic growth by raising productivity. To assess this theory, we use the traditional Johansen methodology for testing the cointegration between TFP and physical measures of infrastructure stock, such as energy, roads, and telephones. We then apply the Lütkepohl, Saikkonen and Trenkler Test, which considers a possible level shift in the series and has better small sample properties, to the same data set and compare the two tests. The results do not support a robust long-term relationship between the series; we do not find strong evidence that cuts in infrastructure investment in some Latin American countries were the main reason for the fall in TFP during the 1970s and 1980s.

Test score disclosure and school performance

In this paper we test whether the disclosure of test scores has direct impacts on student performance, school composition and school inputs. We take advantage of the discontinuity on the disclosure rules of The National Secondary Education Examination (ENEM) run in Brazil by the Ministry of Education: In 2006 it was established that the 2005 mean score results would be disclosed for schools with ten or more students who took the exam in the previous year. We use a regression discontinuity design to estimate the e ects of test disclosure. Our results indicate that private schools that had their average scores released in 2005 outperformed those that did not by 0.2-0.6 in 2007. We did not nd same results for public schools. Moreover, we did not nd evidence that treated schools adjusted their inputs or that there was major changes in the students composition of treated schools. These ndings allow us to interpret that the main mechanism driving the di erences in performance was the increased levels of students', teachers' and principals' e ort exerted by those in schools that had scores publicized.

Forecasting multivariate time series under present-value-model short- and long-run co-movement restrictions

It is well known that cointegration between the level of two variables (e.g. prices and dividends) is a necessary condition to assess the empirical validity of a present-value model (PVM) linking them. The work on cointegration,namelyon long-run co-movements, has been so prevalent that it is often over-looked that another necessary condition for the PVM to hold is that the forecast error entailed by the model is orthogonal to the past. This amounts to investigate whether short-run co-movememts steming from common cyclical feature restrictions are also present in such a system. In this paper we test for the presence of such co-movement on long- and short-term interest rates and on price and dividend for the U.S. economy. We focuss on the potential improvement in forecasting accuracies when imposing those two types of restrictions coming from economic theory.

Validity of the running anaerobic sprint test for assessing anaerobic power and predicting short-distance performances

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A Semi-Tethered Test for Power Assessment in Running

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Performance of CMS hadron calorimeter timing and synchronization using test beam, cosmic ray, and LHC beam data

This paper discusses the design and performance of the time measurement technique and of the synchronization systems of the CMS hadron calorimeter. Time measurement performance results are presented from test beam data taken in the years 2004 and 2006. For hadronic showers of energy greater than 100 GeV, the timing resolution is measured to be about 1.2 ns. Time synchronization and out-of-time background rejection results are presented from the Cosmic Run At Four Tesla and LHC beam runs taken in the Autumn of 2008. The inter-channel synchronization is measured to be within 2 ns. © 2010 IOP Publishing Ltd and SISSA.

A Controlled Experiment Assessing Test Case Prioritization Techniques via Mutation Faults

Regression testing is an important part of software maintenance, but it can also be very expensive. To reduce this expense, software testers may prioritize their test cases so that those that are more important are run earlier in the regression testing process. Previous work has shown that prioritization can improve a test suite’s rate of fault detection, but the assessment of prioritization techniques has been limited to hand-seeded faults, primarily due to the belief that such faults are more realistic than automatically generated (mutation) faults. A recent empirical study, however, suggests that mutation faults can be representative of real faults. We have therefore designed and performed a controlled experiment to assess the ability of prioritization techniques to improve the rate of fault detection techniques, measured relative to mutation faults. Our results show that prioritization can be effective relative to the faults considered, and they expose ways in which that effectiveness can vary with characteristics of faults and test suites. We also compare our results to those collected earlier with respect to the relationship between hand-seeded faults and mutation faults, and the implications this has for researchers performing empirical studies of prioritization.

Hit-and-run trophallaxis of small hive beetles

Some parasites of social insects are able to exploit the exchange of food between nestmates via trophallaxis, because they are chemically disguised as nestmates. However, a few parasites succeed in trophallactic solicitation although they are attacked by workers. The underlying mechanisms are not well understood. The small hive beetle (=SHB), Aethina tumida, is such a parasite of honey bee, Apis mellifera, colonies and is able to induce trophallaxis. Here, we investigate whether SHB trophallactic solicitation is innate and affected by sex and experience. We quantified characteristics of the trophallactic solicitation in SHBs from laboratory-reared individuals that were either bee-naïve or had 5 days experience. The data clearly show that SHB trophallactic solicitation is innate and further suggest that it can be influenced by both experience and sex. Inexperienced SHB males begged more often than any of the other groups had longer breaks than their experienced counterparts and a longer soliciting duration than both experienced SHB males and females, suggesting that they start rather slowly and gain more from experience. Successful experienced females and males were not significantly different from each other in relation to successful trophallactic interactions, but had a significantly shorter soliciting duration compared to all other groups, except successful inexperienced females. Trophallactic solicitation success, feeding duration and begging duration were not significantly affected by either SHB sex or experience, supporting the notion that these behaviors are important for survival in host colonies. Overall, success seems to be governed by quality rather than quantity of interactions, thereby probably limiting both SHB energy investment and chance of injury (<1%). Trophallactic solicitation by SHBs is a singular example for an alternative strategy to exploit insect societies without requiring chemical disguise. Hit-and-run trophallaxis is an attractive test system to get an insight into trophallaxis in the social insects.

Usage of Urinary Antigen Test for Legionella on diagnosed community-acquired pneumonia in San Antonio hospitals

Purpose. To evaluate the use of the Legionella Urine Antigen Test as a cost effective method for diagnosing Legionnaires’ disease in five San Antonio Hospitals from January 2007 to December 2009. ^ Methods. The data reported by five San Antonio hospitals to the San Antonio Metropolitan Health District during a 3-year retrospective study (January 2007 to December 2009) were evaluated for the frequency of non-specific pneumonia infections, the number of Legionella Urine Antigen Tests performed, and the percentage of positive cases of Legionnaires’ disease diagnosed by the Legionella Urine Antigen Test.^ Results. There were a total of 7,087 cases of non-specific pneumonias reported across the five San Antonio hospitals studied from 2007 to 2009. A total of 5,371 Legionella Urine Antigen Tests were performed from January, 2007 to December, 2009 across the five San Antonio hospitals in the study. A total of 38 positive cases of Legionnaires’ disease were identified by the use of Legionella Urinary Antigen Test from 2007-2009.^ Conclusions. In spite of the limitations of this study in obtaining sufficient relevant data to evaluate the cost effectiveness of Legionella Urinary Antigen Test in diagnosing Legionnaires’ disease, the Legionella Urinary Antigen Test is simple, accurate, faster, as results can be obtained within minutes to hours; and convenient because it can be performed in emergency room department to any patient who presents with the clinical signs or symptoms of pneumonia. Over the long run, it remains to be shown if this test may decrease mortality, lower total medical costs by decreasing the number of broad-spectrum antibiotics prescribed, shorten patient wait time/hospital stay, and decrease the need for unnecessary ancillary testing, and improve overall patient outcomes.^

Evaluation of angle-dependent absorption: Computer simulation and listening test for an objective and subjective evaluation

The aim of this thesis is the subjective and objective evaluation of angledependent absorption coefficients. As the assumption of a constant absorption coefficient over the angle of incidence is not always held, a new model acknowledging an angle-dependent reflection must be considered, to get a more accurate prediction in the sound field. The study provides information about the behavior of different materials in several rooms, depending on the reflection modeling of incident sound waves. An objective evaluation was run for an implementation of angle-dependent reflection factors in the image source and ray tracing simulation models. Results obtained were analysed after comparison to diffuse-field averaged data. However, changes in acoustic characteristics of a room do not always mean a variation in the listener’s perception. Thus, additional subjective evaluation allowed a comparison between the different results obtained with the computer simulation and the response from the individuals who participated in the listening test. The listening test was designed following a three-alternative forced-choice (3AFC) paradigm. In each interaction asked to the subjects a sequence of either three pink noise bursts or three natural signals was alternated. These results were supposed to show the influence and perception of the two different ways to implement surface reflection –either with diffuse or angle-dependent absorption properties. Results show slightly audible effects when material properties were exaggerated. El objetivo de este trabajo es la evaluación objetiva y subjetiva del coeficiente de absorción en función del ángulo de incidencia de la onda de sonido. La suposición de un coeficiente de absorción constante con respecto al ángulo de incidencia no siempre se sostiene. Por ello, un nuevo modelo considerando la reflexión dependiente del ángulo se debe tener en cuenta para obtener predicciones más certeras en el campo del sonido. El estudio proporciona información sobre el comportamiento de diferentes materiales en distintos recintos, dependientes del modelo de reflexión de las ondas de sonido incidentes. Debido a las dificultades a la hora de realizar las medidas y, por lo tanto, a la falta de datos, los coeficientes de absorción dependientes del ángulo a menudo no se tienen en cuenta a la hora de realizar las simulaciones. Hoy en día, aún no hay una tendencia de aplicar el coeficiente de absorción dependiente del ángulo para mejorar los modelos de reflexión. Por otra parte, para una medición satisfactoria de la absorción dependiente del ángulo, sólo hay unos pocos métodos. Las técnicas de medición actuales llevan mucho tiempo y hay algunos materiales, condiciones y ángulos que no pueden ser reproducidos y, por lo tanto, no es posible su medición. Sin embargo, en el presente estudio, los ángulos de incidencia de las ondas de sonido son conocidos y almacenados en una de base de datos para cada uno de los materiales, de modo que los coeficientes de absorción para el ángulo dado pueden ser devueltos siempre que sean requeridos por el usuario. Para realizar el estudio se llevó a cabo una evaluación objetiva, por medio de la implementación del factor de reflexión dependiente del ángulo en los modelos de fuentes imagen y trazado de rayos. Los resultados fueron analizados después de ser comparados con el promedio de los datos obtenidos en medidas en el campo difuso. La simulación se hizo una vez se configuraron un número de materiales creados por el autor, a partir de los datos existentes en la literatura y los catálogos de fabricantes. Los modelos de Komatsu y Mechel sirvieron como referencia para los materiales porosos, configurando la resistividad al aire o el grosor, y para los paneles perforados, introduciendo el radio de los orificios y la distancia entre centros, respectivamente. Estos materiales se situaban en la pared opuesta a la que se consideraba que debía alojar a la fuente sonora. El resto de superficies se modelaban con el mismo material, variando su coeficiente de absorción y/o de dispersión. Al mismo tiempo, una serie de recintos fueron modelados para poder reproducir distintos escenarios de los que obtener los resultados. Sin embargo, los cambios en las características acústicas de un recinto no significan variaciones en la percepción por parte del oyente. Por ello, una evaluación subjetiva adicional permitió una comparación entre los diferentes resultados obtenidos mediante la simulación informática y la respuesta de los individuos que participaron en la prueba de escucha. Ésta fue diseñada bajo las pautas del modelo de test three-alternative forced-choice (3AFC), con treinta y dos preguntas diferentes. En cada iteración los sujetos fueron preguntados por una secuencia alterna entre tres señales, siendo dos de ellas iguales. Éstas podían ser tanto ráfagas de ruido rosa como señales naturales, en este test se utilizó un fragmento de una obra clásica interpretada por un piano. Antes de contestar al cuestionario, los bloques de preguntas eran ordenados al azar. Para cada ensayo, la mezcla era diferente, así los sujetos no repetían la misma prueba, evitando un sesgo por efectos de aprendizaje. Los bloques se barajaban recordando siempre el orden inicial, para después almacenar los resultados reordenados. La prueba de escucha fue realizada por veintitrés personas, toda ellas con conocimientos dentro del campo de la acústica. Antes de llevar a cabo la prueba de escucha en un entorno adecuado, una hoja con las instrucciones fue facilitada a cada persona. Los resultados muestran la influencia y percepción de las dos maneras distintas de implementar las reflexiones de una superficie –ya sea con respecto a la propiedad de difusión o de absorción dependiente del ángulo de los materiales. Los resultados objetivos, después de ejecutar las simulaciones, muestran los datos medios obtenidos para comprender el comportamiento de distintos materiales de acuerdo con el modelo de reflexión utilizado en el caso de estudio. En las tablas proporcionadas en la memoria se muestran los valores del tiempo de reverberación, la claridad y el tiempo de caída temprana. Los datos de las características del recinto obtenidos en este análisis tienen una fuerte dependencia respecto al coeficiente de absorción de los diferentes materiales que recubren las superficies del cuarto. En los resultados subjetivos, la media de percepción, a la hora de distinguir las distintas señales, por parte de los sujetos, se situó significativamente por debajo del umbral marcado por el punto de inflexión de la función psicométrica. Sin embargo, es posible concluir que la mayoría de los individuos tienden a ser capaces de detectar alguna diferencia entre los estímulos presentados en el 3AFC test. En conclusión, la hipótesis de que los valores del coeficiente de absorción dependiente del ángulo difieren es contrastada. Pero la respuesta subjetiva de los individuos muestra que únicamente hay ligeras variaciones en la percepción si el coeficiente varía en intervalos pequeños entre los valores manejados en la simulación. Además, si los parámetros de los materiales acústicos no son exagerados, los sujetos no perciben ninguna variación. Los primeros resultados obtenidos, proporcionando información respecto a la dependencia del ángulo, llevan a una nueva consideración en el campo de la acústica, y en la realización de nuevos proyectos en el futuro. Para futuras líneas de investigación, las simulaciones se deberían realizar con distintos tipos de recintos, buscando escenarios con geometrías irregulares. También, la implementación de distintos materiales para obtener resultados más certeros. Otra de las fases de los futuros proyectos puede realizarse teniendo en cuenta el coeficiente de dispersión dependiente del ángulo de incidencia de la onda de sonido. En la parte de la evaluación subjetiva, realizar una serie de pruebas de escucha con distintos individuos, incluyendo personas sin una formación relacionada con la ingeniería acústica.

Run-Time Dynamically-Adaptable FPGA-Based Architecture for High-Performance Autonomous Distributed Systems

Esta tesis doctoral se enmarca dentro del campo de los sistemas embebidos reconfigurables, redes de sensores inalámbricas para aplicaciones de altas prestaciones, y computación distribuida. El documento se centra en el estudio de alternativas de procesamiento para sistemas embebidos autónomos distribuidos de altas prestaciones (por sus siglas en inglés, High-Performance Autonomous Distributed Systems (HPADS)), así como su evolución hacia el procesamiento de alta resolución. El estudio se ha llevado a cabo tanto a nivel de plataforma como a nivel de las arquitecturas de procesamiento dentro de la plataforma con el objetivo de optimizar aspectos tan relevantes como la eficiencia energética, la capacidad de cómputo y la tolerancia a fallos del sistema. Los HPADS son sistemas realimentados, normalmente formados por elementos distribuidos conectados o no en red, con cierta capacidad de adaptación, y con inteligencia suficiente para llevar a cabo labores de prognosis y/o autoevaluación. Esta clase de sistemas suele formar parte de sistemas más complejos llamados sistemas ciber-físicos (por sus siglas en inglés, Cyber-Physical Systems (CPSs)). Los CPSs cubren un espectro enorme de aplicaciones, yendo desde aplicaciones médicas, fabricación, o aplicaciones aeroespaciales, entre otras muchas. Para el diseño de este tipo de sistemas, aspectos tales como la confiabilidad, la definición de modelos de computación, o el uso de metodologías y/o herramientas que faciliten el incremento de la escalabilidad y de la gestión de la complejidad, son fundamentales. La primera parte de esta tesis doctoral se centra en el estudio de aquellas plataformas existentes en el estado del arte que por sus características pueden ser aplicables en el campo de los CPSs, así como en la propuesta de un nuevo diseño de plataforma de altas prestaciones que se ajuste mejor a los nuevos y más exigentes requisitos de las nuevas aplicaciones. Esta primera parte incluye descripción, implementación y validación de la plataforma propuesta, así como conclusiones sobre su usabilidad y sus limitaciones. Los principales objetivos para el diseño de la plataforma propuesta se enumeran a continuación: • Estudiar la viabilidad del uso de una FPGA basada en RAM como principal procesador de la plataforma en cuanto a consumo energético y capacidad de cómputo. • Propuesta de técnicas de gestión del consumo de energía en cada etapa del perfil de trabajo de la plataforma. •Propuestas para la inclusión de reconfiguración dinámica y parcial de la FPGA (por sus siglas en inglés, Dynamic Partial Reconfiguration (DPR)) de forma que sea posible cambiar ciertas partes del sistema en tiempo de ejecución y sin necesidad de interrumpir al resto de las partes. Evaluar su aplicabilidad en el caso de HPADS. Las nuevas aplicaciones y nuevos escenarios a los que se enfrentan los CPSs, imponen nuevos requisitos en cuanto al ancho de banda necesario para el procesamiento de los datos, así como en la adquisición y comunicación de los mismos, además de un claro incremento en la complejidad de los algoritmos empleados. Para poder cumplir con estos nuevos requisitos, las plataformas están migrando desde sistemas tradicionales uni-procesador de 8 bits, a sistemas híbridos hardware-software que incluyen varios procesadores, o varios procesadores y lógica programable. Entre estas nuevas arquitecturas, las FPGAs y los sistemas en chip (por sus siglas en inglés, System on Chip (SoC)) que incluyen procesadores embebidos y lógica programable, proporcionan soluciones con muy buenos resultados en cuanto a consumo energético, precio, capacidad de cómputo y flexibilidad. Estos buenos resultados son aún mejores cuando las aplicaciones tienen altos requisitos de cómputo y cuando las condiciones de trabajo son muy susceptibles de cambiar en tiempo real. La plataforma propuesta en esta tesis doctoral se ha denominado HiReCookie. La arquitectura incluye una FPGA basada en RAM como único procesador, así como un diseño compatible con la plataforma para redes de sensores inalámbricas desarrollada en el Centro de Electrónica Industrial de la Universidad Politécnica de Madrid (CEI-UPM) conocida como Cookies. Esta FPGA, modelo Spartan-6 LX150, era, en el momento de inicio de este trabajo, la mejor opción en cuanto a consumo y cantidad de recursos integrados, cuando además, permite el uso de reconfiguración dinámica y parcial. Es importante resaltar que aunque los valores de consumo son los mínimos para esta familia de componentes, la potencia instantánea consumida sigue siendo muy alta para aquellos sistemas que han de trabajar distribuidos, de forma autónoma, y en la mayoría de los casos alimentados por baterías. Por esta razón, es necesario incluir en el diseño estrategias de ahorro energético para incrementar la usabilidad y el tiempo de vida de la plataforma. La primera estrategia implementada consiste en dividir la plataforma en distintas islas de alimentación de forma que sólo aquellos elementos que sean estrictamente necesarios permanecerán alimentados, cuando el resto puede estar completamente apagado. De esta forma es posible combinar distintos modos de operación y así optimizar enormemente el consumo de energía. El hecho de apagar la FPGA para ahora energía durante los periodos de inactividad, supone la pérdida de la configuración, puesto que la memoria de configuración es una memoria volátil. Para reducir el impacto en el consumo y en el tiempo que supone la reconfiguración total de la plataforma una vez encendida, en este trabajo, se incluye una técnica para la compresión del archivo de configuración de la FPGA, de forma que se consiga una reducción del tiempo de configuración y por ende de la energía consumida. Aunque varios de los requisitos de diseño pueden satisfacerse con el diseño de la plataforma HiReCookie, es necesario seguir optimizando diversos parámetros tales como el consumo energético, la tolerancia a fallos y la capacidad de procesamiento. Esto sólo es posible explotando todas las posibilidades ofrecidas por la arquitectura de procesamiento en la FPGA. Por lo tanto, la segunda parte de esta tesis doctoral está centrada en el diseño de una arquitectura reconfigurable denominada ARTICo3 (Arquitectura Reconfigurable para el Tratamiento Inteligente de Cómputo, Confiabilidad y Consumo de energía) para la mejora de estos parámetros por medio de un uso dinámico de recursos. ARTICo3 es una arquitectura de procesamiento para FPGAs basadas en RAM, con comunicación tipo bus, preparada para dar soporte para la gestión dinámica de los recursos internos de la FPGA en tiempo de ejecución gracias a la inclusión de reconfiguración dinámica y parcial. Gracias a esta capacidad de reconfiguración parcial, es posible adaptar los niveles de capacidad de procesamiento, energía consumida o tolerancia a fallos para responder a las demandas de la aplicación, entorno, o métricas internas del dispositivo mediante la adaptación del número de recursos asignados para cada tarea. Durante esta segunda parte de la tesis se detallan el diseño de la arquitectura, su implementación en la plataforma HiReCookie, así como en otra familia de FPGAs, y su validación por medio de diferentes pruebas y demostraciones. Los principales objetivos que se plantean la arquitectura son los siguientes: • Proponer una metodología basada en un enfoque multi-hilo, como las propuestas por CUDA (por sus siglas en inglés, Compute Unified Device Architecture) u Open CL, en la cual distintos kernels, o unidades de ejecución, se ejecuten en un numero variable de aceleradores hardware sin necesidad de cambios en el código de aplicación. • Proponer un diseño y proporcionar una arquitectura en la que las condiciones de trabajo cambien de forma dinámica dependiendo bien de parámetros externos o bien de parámetros que indiquen el estado de la plataforma. Estos cambios en el punto de trabajo de la arquitectura serán posibles gracias a la reconfiguración dinámica y parcial de aceleradores hardware en tiempo real. • Explotar las posibilidades de procesamiento concurrente, incluso en una arquitectura basada en bus, por medio de la optimización de las transacciones en ráfaga de datos hacia los aceleradores. •Aprovechar las ventajas ofrecidas por la aceleración lograda por módulos puramente hardware para conseguir una mejor eficiencia energética. • Ser capaces de cambiar los niveles de redundancia de hardware de forma dinámica según las necesidades del sistema en tiempo real y sin cambios para el código de aplicación. • Proponer una capa de abstracción entre el código de aplicación y el uso dinámico de los recursos de la FPGA. El diseño en FPGAs permite la utilización de módulos hardware específicamente creados para una aplicación concreta. De esta forma es posible obtener rendimientos mucho mayores que en el caso de las arquitecturas de propósito general. Además, algunas FPGAs permiten la reconfiguración dinámica y parcial de ciertas partes de su lógica en tiempo de ejecución, lo cual dota al diseño de una gran flexibilidad. Los fabricantes de FPGAs ofrecen arquitecturas predefinidas con la posibilidad de añadir bloques prediseñados y poder formar sistemas en chip de una forma más o menos directa. Sin embargo, la forma en la que estos módulos hardware están organizados dentro de la arquitectura interna ya sea estática o dinámicamente, o la forma en la que la información se intercambia entre ellos, influye enormemente en la capacidad de cómputo y eficiencia energética del sistema. De la misma forma, la capacidad de cargar módulos hardware bajo demanda, permite añadir bloques redundantes que permitan aumentar el nivel de tolerancia a fallos de los sistemas. Sin embargo, la complejidad ligada al diseño de bloques hardware dedicados no debe ser subestimada. Es necesario tener en cuenta que el diseño de un bloque hardware no es sólo su propio diseño, sino también el diseño de sus interfaces, y en algunos casos de los drivers software para su manejo. Además, al añadir más bloques, el espacio de diseño se hace más complejo, y su programación más difícil. Aunque la mayoría de los fabricantes ofrecen interfaces predefinidas, IPs (por sus siglas en inglés, Intelectual Property) comerciales y plantillas para ayudar al diseño de los sistemas, para ser capaces de explotar las posibilidades reales del sistema, es necesario construir arquitecturas sobre las ya establecidas para facilitar el uso del paralelismo, la redundancia, y proporcionar un entorno que soporte la gestión dinámica de los recursos. Para proporcionar este tipo de soporte, ARTICo3 trabaja con un espacio de soluciones formado por tres ejes fundamentales: computación, consumo energético y confiabilidad. De esta forma, cada punto de trabajo se obtiene como una solución de compromiso entre estos tres parámetros. Mediante el uso de la reconfiguración dinámica y parcial y una mejora en la transmisión de los datos entre la memoria principal y los aceleradores, es posible dedicar un número variable de recursos en el tiempo para cada tarea, lo que hace que los recursos internos de la FPGA sean virtualmente ilimitados. Este variación en el tiempo del número de recursos por tarea se puede usar bien para incrementar el nivel de paralelismo, y por ende de aceleración, o bien para aumentar la redundancia, y por lo tanto el nivel de tolerancia a fallos. Al mismo tiempo, usar un numero óptimo de recursos para una tarea mejora el consumo energético ya que bien es posible disminuir la potencia instantánea consumida, o bien el tiempo de procesamiento. Con el objetivo de mantener los niveles de complejidad dentro de unos límites lógicos, es importante que los cambios realizados en el hardware sean totalmente transparentes para el código de aplicación. A este respecto, se incluyen distintos niveles de transparencia: • Transparencia a la escalabilidad: los recursos usados por una misma tarea pueden ser modificados sin que el código de aplicación sufra ningún cambio. • Transparencia al rendimiento: el sistema aumentara su rendimiento cuando la carga de trabajo aumente, sin cambios en el código de aplicación. • Transparencia a la replicación: es posible usar múltiples instancias de un mismo módulo bien para añadir redundancia o bien para incrementar la capacidad de procesamiento. Todo ello sin que el código de aplicación cambie. • Transparencia a la posición: la posición física de los módulos hardware es arbitraria para su direccionamiento desde el código de aplicación. • Transparencia a los fallos: si existe un fallo en un módulo hardware, gracias a la redundancia, el código de aplicación tomará directamente el resultado correcto. • Transparencia a la concurrencia: el hecho de que una tarea sea realizada por más o menos bloques es transparente para el código que la invoca. Por lo tanto, esta tesis doctoral contribuye en dos líneas diferentes. En primer lugar, con el diseño de la plataforma HiReCookie y en segundo lugar con el diseño de la arquitectura ARTICo3. Las principales contribuciones de esta tesis se resumen a continuación. • Arquitectura de la HiReCookie incluyendo: o Compatibilidad con la plataforma Cookies para incrementar las capacidades de esta. o División de la arquitectura en distintas islas de alimentación. o Implementación de los diversos modos de bajo consumo y políticas de despertado del nodo. o Creación de un archivo de configuración de la FPGA comprimido para reducir el tiempo y el consumo de la configuración inicial. • Diseño de la arquitectura reconfigurable para FPGAs basadas en RAM ARTICo3: o Modelo de computación y modos de ejecución inspirados en el modelo de CUDA pero basados en hardware reconfigurable con un número variable de bloques de hilos por cada unidad de ejecución. o Estructura para optimizar las transacciones de datos en ráfaga proporcionando datos en cascada o en paralelo a los distinto módulos incluyendo un proceso de votado por mayoría y operaciones de reducción. o Capa de abstracción entre el procesador principal que incluye el código de aplicación y los recursos asignados para las diferentes tareas. o Arquitectura de los módulos hardware reconfigurables para mantener la escalabilidad añadiendo una la interfaz para las nuevas funcionalidades con un simple acceso a una memoria RAM interna. o Caracterización online de las tareas para proporcionar información a un módulo de gestión de recursos para mejorar la operación en términos de energía y procesamiento cuando además se opera entre distintos nieles de tolerancia a fallos. El documento está dividido en dos partes principales formando un total de cinco capítulos. En primer lugar, después de motivar la necesidad de nuevas plataformas para cubrir las nuevas aplicaciones, se detalla el diseño de la plataforma HiReCookie, sus partes, las posibilidades para bajar el consumo energético y se muestran casos de uso de la plataforma así como pruebas de validación del diseño. La segunda parte del documento describe la arquitectura reconfigurable, su implementación en varias FPGAs, y pruebas de validación en términos de capacidad de procesamiento y consumo energético, incluyendo cómo estos aspectos se ven afectados por el nivel de tolerancia a fallos elegido. Los capítulos a lo largo del documento son los siguientes: El capítulo 1 analiza los principales objetivos, motivación y aspectos teóricos necesarios para seguir el resto del documento. El capítulo 2 está centrado en el diseño de la plataforma HiReCookie y sus posibilidades para disminuir el consumo de energía. El capítulo 3 describe la arquitectura reconfigurable ARTICo3. El capítulo 4 se centra en las pruebas de validación de la arquitectura usando la plataforma HiReCookie para la mayoría de los tests. Un ejemplo de aplicación es mostrado para analizar el funcionamiento de la arquitectura. El capítulo 5 concluye esta tesis doctoral comentando las conclusiones obtenidas, las contribuciones originales del trabajo y resultados y líneas futuras. ABSTRACT This PhD Thesis is framed within the field of dynamically reconfigurable embedded systems, advanced sensor networks and distributed computing. The document is centred on the study of processing solutions for high-performance autonomous distributed systems (HPADS) as well as their evolution towards High performance Computing (HPC) systems. The approach of the study is focused on both platform and processor levels to optimise critical aspects such as computing performance, energy efficiency and fault tolerance. HPADS are considered feedback systems, normally networked and/or distributed, with real-time adaptive and predictive functionality. These systems, as part of more complex systems known as Cyber-Physical Systems (CPSs), can be applied in a wide range of fields such as military, health care, manufacturing, aerospace, etc. For the design of HPADS, high levels of dependability, the definition of suitable models of computation, and the use of methodologies and tools to support scalability and complexity management, are required. The first part of the document studies the different possibilities at platform design level in the state of the art, together with description, development and validation tests of the platform proposed in this work to cope with the previously mentioned requirements. The main objectives targeted by this platform design are the following: • Study the feasibility of using SRAM-based FPGAs as the main processor of the platform in terms of energy consumption and performance for high demanding applications. • Analyse and propose energy management techniques to reduce energy consumption in every stage of the working profile of the platform. • Provide a solution with dynamic partial and wireless remote HW reconfiguration (DPR) to be able to change certain parts of the FPGA design at run time and on demand without interrupting the rest of the system. • Demonstrate the applicability of the platform in different test-bench applications. In order to select the best approach for the platform design in terms of processing alternatives, a study of the evolution of the state-of-the-art platforms is required to analyse how different architectures cope with new more demanding applications and scenarios: security, mixed-critical systems for aerospace, multimedia applications, or military environments, among others. In all these scenarios, important changes in the required processing bandwidth or the complexity of the algorithms used are provoking the migration of the platforms from single microprocessor architectures to multiprocessing and heterogeneous solutions with more instant power consumption but higher energy efficiency. Within these solutions, FPGAs and Systems on Chip including FPGA fabric and dedicated hard processors, offer a good trade of among flexibility, processing performance, energy consumption and price, when they are used in demanding applications where working conditions are very likely to vary over time and high complex algorithms are required. The platform architecture proposed in this PhD Thesis is called HiReCookie. It includes an SRAM-based FPGA as the main and only processing unit. The FPGA selected, the Xilinx Spartan-6 LX150, was at the beginning of this work the best choice in terms of amount of resources and power. Although, the power levels are the lowest of these kind of devices, they can be still very high for distributed systems that normally work powered by batteries. For that reason, it is necessary to include different energy saving possibilities to increase the usability of the platform. In order to reduce energy consumption, the platform architecture is divided into different power islands so that only those parts of the systems that are strictly needed are powered on, while the rest of the islands can be completely switched off. This allows a combination of different low power modes to decrease energy. In addition, one of the most important handicaps of SRAM-based FPGAs is that they are not alive at power up. Therefore, recovering the system from a switch-off state requires to reload the FPGA configuration from a non-volatile memory device. For that reason, this PhD Thesis also proposes a methodology to compress the FPGA configuration file in order to reduce time and energy during the initial configuration process. Although some of the requirements for the design of HPADS are already covered by the design of the HiReCookie platform, it is necessary to continue improving energy efficiency, computing performance and fault tolerance. This is only possible by exploiting all the opportunities provided by the processing architectures configured inside the FPGA. Therefore, the second part of the thesis details the design of the so called ARTICo3 FPGA architecture to enhance the already intrinsic capabilities of the FPGA. ARTICo3 is a DPR-capable bus-based virtual architecture for multiple HW acceleration in SRAM-based FPGAs. The architecture provides support for dynamic resource management in real time. In this way, by using DPR, it will be possible to change the levels of computing performance, energy consumption and fault tolerance on demand by increasing or decreasing the amount of resources used by the different tasks. Apart from the detailed design of the architecture and its implementation in different FPGA devices, different validation tests and comparisons are also shown. The main objectives targeted by this FPGA architecture are listed as follows: • Provide a method based on a multithread approach such as those offered by CUDA (Compute Unified Device Architecture) or OpenCL kernel executions, where kernels are executed in a variable number of HW accelerators without requiring application code changes. • Provide an architecture to dynamically adapt working points according to either self-measured or external parameters in terms of energy consumption, fault tolerance and computing performance. Taking advantage of DPR capabilities, the architecture must provide support for a dynamic use of resources in real time. • Exploit concurrent processing capabilities in a standard bus-based system by optimizing data transactions to and from HW accelerators. • Measure the advantage of HW acceleration as a technique to boost performance to improve processing times and save energy by reducing active times for distributed embedded systems. • Dynamically change the levels of HW redundancy to adapt fault tolerance in real time. • Provide HW abstraction from SW application design. FPGAs give the possibility of designing specific HW blocks for every required task to optimise performance while some of them include the possibility of including DPR. Apart from the possibilities provided by manufacturers, the way these HW modules are organised, addressed and multiplexed in area and time can improve computing performance and energy consumption. At the same time, fault tolerance and security techniques can also be dynamically included using DPR. However, the inherent complexity of designing new HW modules for every application is not negligible. It does not only consist of the HW description, but also the design of drivers and interfaces with the rest of the system, while the design space is widened and more complex to define and program. Even though the tools provided by the majority of manufacturers already include predefined bus interfaces, commercial IPs, and templates to ease application prototyping, it is necessary to improve these capabilities. By adding new architectures on top of them, it is possible to take advantage of parallelization and HW redundancy while providing a framework to ease the use of dynamic resource management. ARTICo3 works within a solution space where working points change at run time in a 3D space defined by three different axes: Computation, Consumption, and Fault Tolerance. Therefore, every working point is found as a trade-off solution among these three axes. By means of DPR, different accelerators can be multiplexed so that the amount of available resources for any application is virtually unlimited. Taking advantage of DPR capabilities and a novel way of transmitting data to the reconfigurable HW accelerators, it is possible to dedicate a dynamically-changing number of resources for a given task in order to either boost computing speed or adding HW redundancy and a voting process to increase fault-tolerance levels. At the same time, using an optimised amount of resources for a given task reduces energy consumption by reducing instant power or computing time. In order to keep level complexity under certain limits, it is important that HW changes are transparent for the application code. Therefore, different levels of transparency are targeted by the system: • Scalability transparency: a task must be able to expand its resources without changing the system structure or application algorithms. • Performance transparency: the system must reconfigure itself as load changes. • Replication transparency: multiple instances of the same task are loaded to increase reliability and performance. • Location transparency: resources are accessed with no knowledge of their location by the application code. • Failure transparency: task must be completed despite a failure in some components. • Concurrency transparency: different tasks will work in a concurrent way transparent to the application code. Therefore, as it can be seen, the Thesis is contributing in two different ways. First with the design of the HiReCookie platform and, second with the design of the ARTICo3 architecture. The main contributions of this PhD Thesis are then listed below: • Architecture of the HiReCookie platform including: o Compatibility of the processing layer for high performance applications with the Cookies Wireless Sensor Network platform for fast prototyping and implementation. o A division of the architecture in power islands. o All the different low-power modes. o The creation of the partial-initial bitstream together with the wake-up policies of the node. • The design of the reconfigurable architecture for SRAM FPGAs: ARTICo3: o A model of computation and execution modes inspired in CUDA but based on reconfigurable HW with a dynamic number of thread blocks per kernel. o A structure to optimise burst data transactions providing coalesced or parallel data to HW accelerators, parallel voting process and reduction operation. o The abstraction provided to the host processor with respect to the operation of the kernels in terms of the number of replicas, modes of operation, location in the reconfigurable area and addressing. o The architecture of the modules representing the thread blocks to make the system scalable by adding functional units only adding an access to a BRAM port. o The online characterization of the kernels to provide information to a scheduler or resource manager in terms of energy consumption and processing time when changing among different fault-tolerance levels, as well as if a kernel is expected to work in the memory-bounded or computing-bounded areas. The document of the Thesis is divided into two main parts with a total of five chapters. First, after motivating the need for new platforms to cover new more demanding applications, the design of the HiReCookie platform, its parts and several partial tests are detailed. The design of the platform alone does not cover all the needs of these applications. Therefore, the second part describes the architecture inside the FPGA, called ARTICo3, proposed in this PhD Thesis. The architecture and its implementation are tested in terms of energy consumption and computing performance showing different possibilities to improve fault tolerance and how this impact in energy and time of processing. Chapter 1 shows the main goals of this PhD Thesis and the technology background required to follow the rest of the document. Chapter 2 shows all the details about the design of the FPGA-based platform HiReCookie. Chapter 3 describes the ARTICo3 architecture. Chapter 4 is focused on the validation tests of the ARTICo3 architecture. An application for proof of concept is explained where typical kernels related to image processing and encryption algorithms are used. Further experimental analyses are performed using these kernels. Chapter 5 concludes the document analysing conclusions, comments about the contributions of the work, and some possible future lines for the work.

Germany’s ‘refugee’ problem. The most important test for Chancellor Merkel and the grand coalition. OSW COMMENTARY NUMBER 182/11.09.2015 2015-09-11

The rapid increase in the number of immigrants from outside of the EU coming to Germany has become the paramount political issue. According to new estimates, the number of individuals expected arrive in Germany in 2015 and apply for asylum there is 800,000, which is nearly twice as many as estimated in earlier forecasts. Various administrative, financial and social problems related to the influx of migrants are becoming increasingly apparent. The problem of ‘refugees’ (in public debate, the terms ‘immigrants’, ‘refugees’, ‘illegal immigrants’, ‘economic immigrants’ have not been clearly defined and have often been used interchangeably) has been culminating for over a year. Despite this, it was being disregarded by Angela Merkel’s government which was preoccupied with debates on how to rescue Greece. It was only daily reports of cases of refugee centres being set on fire that convinced Chancellor Merkel to speak and to make immigration problem a priority issue (Chefsache). Neither the ruling coalition nor the opposition parties have a consistent idea of how Germany should react to the growing number of refugees. In this matter, divisions run across parties. Various solutions have been proposed, from liberalisation of laws on the right to stay in Germany to combating illegal immigration more effectively, which would be possible if asylum granting procedures were accelerated. The proposed solutions have not been properly thought through, instead they are reactive measures inspired by the results of opinion polls. This is why their assumptions are often contradictory. The situation is similar regarding the actions proposed by Chancellor Merkel which involve faster procedures to expel individuals with no right to stay in Germany and a plan to convince other EU states to accept ‘refugees’. None of these ideas is new – they were already present in the German internal debate.

English Language Learners: A Correlational Study of the Relationship Between A Proficiency Level Assessment and End of Course Test Scores at one Georgia High School

Understanding the language of one’s cultural environment is important for effective communication and function. As such, students entering U.S. schools from foreign countries are given access to English to Speakers of Other Languages (ESOL) programs and they are referred to as English Language Learner (ELL) students. This dissertation examined the correlation of ELL ACCESS Composite Performance Level (CPL) score to the End of Course tests (EOCTs) and the Georgia High School Graduation Tests (GHSGTs) in the four content courses (language arts, mathematics, science, and social studies). A premise of this study was that English language proficiency is critical in meeting or exceeding state and county assessment standards. A quantitative descriptive research design was conducted using Cross-sectional archival data from a secondary source. There were 148 participants from school years 2011-2012 to 2013- 2014 from Grades 9-12. A Pearson product moment correlation was run to assess the relationship between the ACCESS CPL (independent variable) and the EOCT scores and the GHSGT scores (dependent variables). The findings showed that there was a positive correlation between ACCESS CPL scores and the EOCT scores where language arts showed a strong positive correlation and mathematics showed a positive weak correlation. Also, there was a positive correlation between ACCESS CPL scores and GHSGT scores where language arts showed a weak positive correlation. The results of this study indicated that that there is a relationship between the stated variables, ACCESS CPL, EOCT and GHSGT. Also, the results of this study showed that there were positive correlations at varying degrees for each grade levels. While the null hypothesis for Research Question 1 and Research Question 2 were rejected, there was a slight relationship between the variables.

Pre-colonial institutions and long-run development in Latin America

The present doctoral thesis studies the association between pre-colonial institutions and long-run development in Latin America. The thesis is organised as follows: Chapter 1 places the motivation of the thesis by underlying relevant contributions in the literature on long-run development. I then set out the main objective of the thesis, followed by a brief outline of it. In Chapter 2, I study the effects of pre-colonial institutions on present-day socioeconomic outcomes for Latin America. The main thesis of this chapter is that more advanced pre-colonial institutions relate to better socioeconomic outcomes today - principally, but not only, through their effects on the Amerindian population. I test such hypothesis with a dataset of 324 sub-national administrative units covering all mainland Latin American countries. The extensive range of controls covers factors such as climate, location, natural resources, colonial activities and pre-colonial characteristics - plus country fixed effects. Results strongly support the main thesis. In Chapter 3, I further analyse the association between pre-colonial institutions and present-day economic development in Latin America by using the historical ethnic homelands as my main unit of analysis. The main hypothesis is that ethnic homelands inhabited by more advanced ethnic groups -as measured by their levels of institutional complexity- relate to better economic development today. To track these long-run effects, I construct a new dataset by digitising historiographical maps allowing me to pinpoint the geospatial location of ethnic homelands as of the XVI century. As a result, 375 ethnic homelands are created. I then capture the levels of economic development at the ethnic homeland level by making use of alternative economic measures --satellite light density data. After controlling for country-specific characteristics and applying a large battery of geographical, locational, and historical factors, I found that the effects of pre-colonial institutions relate to a higher light density --as a proxy for economic activity- in ethnic homelands where more advanced ethnic groups lived. In Chapter 4, I explore a mechanism linking the persistence of pre-colonial institutions in Latin America over the long-run: Colonial and post-colonial strategies along with the ethnic political capacity worked in tandem allowing larger Amerindian groups to "support" the new political systems in ways that would benefit their respective ethnic groups as well as the population at large. This mechanism may have allowed the effects of pre-colonial institutions to influence socioeconomic development outcomes up to today. To shed lights on this mechanism, I combine the index of pre-colonial institutions prepared for the second chapter of the present thesis with individual-level survey data on people's attitudes. By controlling for key observable and unobservable country-specific characteristics, the main empirical results show that areas with a history of more advanced pre-colonial institutions increase the probability of individuals supporting present-day political institutions. Finally, in Chapter 5, I summarise the main findings of the thesis, and emphasise the key weaknesses of the study as well as potential avenues for future research.

Adapting The Sniffin' Sticks Olfactory Test To Diagnose Parkinson's Disease In Estonia.

The aim of the study was to develop a culturally adapted translation of the 12-item smell identification test from Sniffin' Sticks (SS-12) for the Estonian population in order to help diagnose Parkinson's disease (PD). A standard translation of the SS-12 was created and 150 healthy Estonians were questioned about the smells used as response options in the test. Unfamiliar smells were replaced by culturally familiar options. The adapted SS-12 was applied to 70 controls in all age groups, and thereafter to 50 PD patients and 50 age- and sex-matched controls. 14 response options from 48 used in the SS-12 were replaced with familiar smells in an adapted version, in which the mean rate of correct response was 87% (range 73-99) compared to 83% with the literal translation (range 50-98). In PD patients, the average adapted SS-12 score (5.4/12) was significantly lower than in controls (average score 8.9/12), p < 0.0001. A multiple linear regression using the score in the SS-12 as the outcome measure showed that diagnosis and age independently influenced the result of the SS-12. A logistic regression using the SS-12 and age as covariates showed that the SS-12 (but not age) correctly classified 79.0% of subjects into the PD and control category, using a cut-off of <7 gave a sensitivity of 76% and specificity of 86% for the diagnosis of PD. The developed SS-12 cultural adaption is appropriate for testing olfaction in Estonia for the purpose of PD diagnosis.