Interaction of adrenocorticotropin peptides with microheterogeneous systems - A fluorescence study

Adrenocorticotropin (ACM) and alpha-melanocyte stimulating hormone (alpha-MSH) are peptides which present many physiological effects related to pigmentation, motor and sexual behavior, learning and memory, analgesia, anti-inflammatory and antipyretic processes. The 13 amino acid residues of alpha-MSH are the same initial sequence of ACM and due to the presence of a tryptophan residue in position 9 of the peptide chain, fluorescence techniques could be used to investigate the conformational properties of the hormones in different environments and the mechanisms of interaction with biomimetic systems like sodium dodecyl sulphate (SDS) micelles, sodium dodecyl sulphate-poly(ethylene oxide) (SDS-PEO) aggregates and neutral polymeric micelles. In buffer solution, fluorescence parameters were typical of peptides containing tryptophan exposed to the aqueous medium and upon addition of surfactant and polymer molecules, the gradual change of those parameters demonstrated the interaction of the peptides with the microheterogeneous systems. From time-resolved experiments it was shown that the interaction proceeded with conformational changes in both peptides, and further information was obtained from quenching of Trp fluorescence by a family of N-alkylpyridinium ions, which possess affinity to the microheterogeneous systems dependent on the length of the alkyl chain. The quenching of Trp fluorescence was enhanced in the presence of charged micelles, compared to the buffer solution and the accessibility of the fluorophore to the quencher was dependent on the peptide and the alkylpyridinium: in ACTH(1-21) highest collisional constants were obtained using ethylpyridinium as quencher, indicating a location of the residue in the surface of the micelle, while in alpha-MSH the best quencher was hexylpyridinium, indicating insertion of the residue into the non-polar region of the micelles. The results had shown that the interaction between the peptides and the biomimetic systems where driven by combined electrostatic and hydrophobic effects: in ACTH(1-24) the electrostatic interaction between highly positively charged C-terminal and negatively charged surface of micelles; and aggregates predominates over hydrophobic interactions involving residues in the central region of the peptide; in alpha-MSH, which presents one residual positive charge, the hydrophobic interactions are relevant to position the Trp residue in the non-polar region of the microheterogeneous systems. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Modelling of cold-formed purlin-sheeting systems .2. Simplified model

A number of theoretical and experimental investigations have been made into the nature of purlin-sheeting systems over the past 30 years. These systems commonly consist of cold-formed zed or channel section purlins, connected to corrugated sheeting. They have proven difficult to model due to the complexity of both the purlin deformation and the restraint provided to the purlin by the sheeting. Part 1 of this paper presented a non-linear elasto plastic finite element model which, by incorporating both the purlin and the sheeting in the analysis, allowed the interaction between the two components of the system to be modelled. This paper presents a simplified version of the first model which has considerably decreased requirements in terms of computer memory, running time and data preparation. The Simplified Model includes only the purlin but allows for the sheeting's shear and rotational restraints by modelling these effects as springs located at the purlin-sheeting connections. Two accompanying programs determine the stiffness of these springs numerically. As in the Full Model, the Simplified Model is able to account for the cross-sectional distortion of the purlin, the shear and rotational restraining effects of the sheeting, and failure of the purlin by local buckling or yielding. The model requires no experimental or empirical input and its validity is shown by its goon con elation with experimental results. (C) 1997 Elsevier Science Ltd.

A Dynamical Modeling to Study the Adaptive Immune System and the Influence of Antibodies in the Immune Memory

Immunological systems have been an abundant inspiration to contemporary computer scientists. Problem solving strategies, stemming from known immune system phenomena, have been successfully applied to chall enging problems of modem computing. Simulation systems and mathematical modeling are also beginning use to answer more complex immunological questions as immune memory process and duration of vaccines, where the regulation mechanisms are not still known sufficiently (Lundegaard, Lund, Kesmir, Brunak, Nielsen, 2007). In this article we studied in machina a approach to simulate the process of antigenic mutation and its implications for the process of memory. Our results have suggested that the durability of the immune memory is affected by the process of antigenic mutation.and by populations of soluble antibodies in the blood. The results also strongly suggest that the decrease of the production of antibodies favors the global maintenance of immune memory.

Muscarinic acetylcholine neurotransmission enhances the late-phase of long-term potentiation in the hippocampal-prefrontal cortex pathway of rats in vivo: A possible involvement of monoaminergic systems

The prefrontal cortex is continuously required for working memory processing during wakefulness, but is particularly hypoactivated during sleep and in psychiatric disorders such as schizophrenia. Ammon`s horn CA1 hippocampus subfield (CA1) afferents provide a functional modulatory path that is subjected to synaptic plasticity and a prominent monoaminergic influence. However, little is known about the muscarinic cholinergic effects on prefrontal synapses. Here, we investigated the effects of the muscarinic agonist, pilocarpine (PILO), on the induction and maintenance of CA1-medial prefrontal cortex (mPFC) long-term potentiation (LTP) as well as on brain monoamine levels. Field evoked responses were recorded in urethane-anesthetized rats during baseline (50 min) and after LTP (130 min), and compared with controls. LTP was induced 20 min after PILO administration (15 mg/kg, i.p.) or vehicle (NaCl 0.15 M, i.p.). In a separate group of animals, the hippocampus and mPFC were microdissected 20 min after PILO injection and used to quantify monoamine levels. Our results show that PILO potentiates the late-phase of mPFC UP without affecting either post-tetanic potentiation or early LTP (20 min). This effect was correlated with a significant decrease in relative delta (1-4 Hz) power and an increase in sigma (10-15 Hz) and gamma (2540 Hz) powers in CA1. Monoamine levels were specifically altered in the mPFC. We observed a decrease in dopamine, 5-HT, 5-hydroxyindolacetic acid and noradrenaline levels, with no changes in 3,4-hydroxyphenylacetic acid levels. Our data, therefore, suggest that muscarinic activation exerts a boosting effect on mPFC synaptic plasticity and possibly on mPFC-dependent memories, associated to monoaminergic changes. (C) 2008 IBRO. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

A Wireless EEG Acquisition Platform based on Embedded Systems

This paper proposes a wireless EEG acquisition platform based on Open Multimedia Architecture Platform (OMAP) embedded system. A high-impedance active dry electrode was tested for improving the scalp- electrode interface. It was used the sigma-delta ADS1298 analog-to-digital converter, and developed a “kernelspace” character driver to manage the communications between the converter unit and the OMAP’s ARM core. The acquired EEG signal data is processed by a “userspace” application, which accesses the driver’s memory, saves the data to a SD-card and transmits them through a wireless TCP/IP-socket to a PC. The electrodes were tested through the alpha wave replacement phenomenon. The experimental results presented the expected alpha rhythm (8-13 Hz) reactiveness to the eyes opening task. The driver spends about 725 μs to acquire and store the data samples. The application takes about 244 μs to get the data from the driver and 1.4 ms to save it in the SD-card. A WiFi throughput of 12.8Mbps was measured which results in a transmission time of 5 ms for 512 kb of data. The embedded system consumes about 200 mAh when wireless off and 400 mAh when it is on. The system exhibits a reliable performance to record EEG signals and transmit them wirelessly. Besides the microcontroller-based architectures, the proposed platform demonstrates that powerful ARM processors running embedded operating systems can be programmed with real-time constrains at the kernel level in order to control hardware, while maintaining their parallel processing abilities in high level software applications.

Organization knowledge management change from a complex adaptive systems perpective with ability for ambidexeterity

We are working on the confluence of knowledge management, organizational memory and emergent knowledge with the lens of complex adaptive systems. In order to be fundamentally sustainable organizations search for an adaptive need for managing ambidexterity of day-to-day work and innovation. An organization is an entity of a systemic nature, composed of groups of people who interact to achieve common objectives, making it necessary to capture, store and share interactions knowledge with the organization, this knowledge can be generated in intra-organizational or inter-organizational level. The organizations have organizational memory of knowledge of supported on the Information technology and systems. Each organization, especially in times of uncertainty and radical changes, to meet the demands of the environment, needs timely and sized knowledge on the basis of tacit and explicit. This sizing is a learning process resulting from the interaction that emerges from the relationship between the tacit and explicit knowledge and which we are framing within an approach of Complex Adaptive Systems. The use of complex adaptive systems for building the emerging interdependent relationship, will produce emergent knowledge that will improve the organization unique developing.

Pronoun-dropping or zero anaphora in translation from german into portuguese

In this article I will analyse anaphoric references in German texts and their transaltion into Portuguese. I will take as main corpus Heinrich Böll's novel Haus ohne Hüter and its translation into Portuguese by Jorge Rosa with the title Casa Indefesa. I will concentrate on the use of personal pronouns and possessives in references to both people and objects in source text and target text and I will present patterns of symmetries and asymmetries. I will claim that asymmetries in the translation of such anaphoric references can be accounted for mainly by differences in the pronominal systems and verbal systems of both languages and by differences in the way each language marks theme/topic continuity/discontinuity in discourse. Issues related to style and the translation of anaphors will also be addressed. I will finally raise some questions related to ambiguous references which can not be solved within the scope of syntax or semantics, thus requiring pragmatic interpretation based on cultural knowledge/world knowledge.

Cooperative framework for open real-time systems

Actualmente, os sistemas embebidos estão presentes em toda a parte. Embora grande parte da população que os utiliza não tenha a noção da sua presença, na realidade, se repentinamente estes sistemas deixassem de existir, a sociedade iria sentir a sua falta. A sua utilização massiva deve-se ao facto de estarem practicamente incorporados em quase os todos dispositivos electrónicos de consumo, telecomunicações, automação industrial e automóvel. Influenciada por este crescimento, a comunidade científica foi confrontada com novos problemas distribuídos por vários domínios científicos, dos quais são destacados a gestão da qualidade de serviço e gestão de recursos - domínio encarregue de resolver problemas relacionados com a alocação óptima de recursos físicos, tais como rede, memória e CPU. Existe na literatura um vasto conjunto de modelos que propõem soluções para vários problemas apresentados no contexto destes domínios científicos. No entanto, não é possível encontrar modelos que lidem com a gestão de recursos em ambientes de execução cooperativos e abertos com restrições temporais utilizando coligações entre diferentes nós, de forma a satisfazer os requisitos não funcionais das aplicações. Devido ao facto de estes sistemas serem dinâmicos por natureza, apresentam a característica de não ser possível conhecer, a priori, a quantidade de recursos necessários que uma aplicação irá requerer do sistema no qual irá ser executada. Este conhecimento só é adquirido aquando da execução da aplicação. De modo a garantir uma gestão eficiente dos recursos disponíveis, em sistemas que apresentam um grande dinamismo na execução de tarefas com e sem restrições temporais, é necessário garantir dois aspectos fundamentais. O primeiro está relacionado com a obtenção de garantias na execução de tarefas de tempo-real. Estas devem sempre ser executadas dentro da janela temporal requirida. O segundo aspecto refere a necessidade de garantir que todos os recursos necessários à execução das tarefas são fornecidos, com o objectivo de manter os níveis de performance quer das aplicações, quer do próprio sistema. Tendo em conta os dois aspectos acima mencionados, o projecto CooperatES foi especificado com o objectivo de permitir a dispositivos com poucos recursos uma execução colectiva de serviços com os seus vizinhos, de modo a cumprir com as complexas restrições de qualidade de serviço impostas pelos utilizadores ou pelas aplicações. Decorrendo no contexto do projecto CooperatES, o trabalho resultante desta tese tem como principal objectivo avaliar a practicabilidade dos conceitos principais propostos no âmbito do projecto. O trabalho em causa implicou a escolha e análise de uma plataforma, a análise de requisitos, a implementação e avaliação de uma framework que permite a execução cooperativa de aplicações e serviços que apresentem requisitos de qualidade de serviço. Do trabalho desenvolvido resultaram as seguintes contribuições: Análise das plataformas de código aberto que possam ser utilizadas na implementação dos conceitos relacionados com o projecto CooperatES; Critérios que influenciaram a escolha da plataforma Android e um estudo focado na análise da plataforma sob uma perspectiva de sistemas de tempo-real; Experiências na implementação dos conceitos do projecto na plataforma Android; Avaliação da practicabilidade dos conceitos propostos no projecto CooperatES; Proposta de extensões que permitam incorporar características de sistemas de tempo real abertos na plataforma Android.

Supporting intra-task parallelism in real-time multiprocessor systems

Os sistemas de tempo real modernos geram, cada vez mais, cargas computacionais pesadas e dinâmicas, começando-se a tornar pouco expectável que sejam implementados em sistemas uniprocessador. Na verdade, a mudança de sistemas com um único processador para sistemas multi- processador pode ser vista, tanto no domínio geral, como no de sistemas embebidos, como uma forma eficiente, em termos energéticos, de melhorar a performance das aplicações. Simultaneamente, a proliferação das plataformas multi-processador transformaram a programação paralela num tópico de elevado interesse, levando o paralelismo dinâmico a ganhar rapidamente popularidade como um modelo de programação. A ideia, por detrás deste modelo, é encorajar os programadores a exporem todas as oportunidades de paralelismo através da simples indicação de potenciais regiões paralelas dentro das aplicações. Todas estas anotações são encaradas pelo sistema unicamente como sugestões, podendo estas serem ignoradas e substituídas, por construtores sequenciais equivalentes, pela própria linguagem. Assim, o modo como a computação é na realidade subdividida, e mapeada nos vários processadores, é da responsabilidade do compilador e do sistema computacional subjacente. Ao retirar este fardo do programador, a complexidade da programação é consideravelmente reduzida, o que normalmente se traduz num aumento de produtividade. Todavia, se o mecanismo de escalonamento subjacente não for simples e rápido, de modo a manter o overhead geral em níveis reduzidos, os benefícios da geração de um paralelismo com uma granularidade tão fina serão meramente hipotéticos. Nesta perspetiva de escalonamento, os algoritmos que empregam uma política de workstealing são cada vez mais populares, com uma eficiência comprovada em termos de tempo, espaço e necessidades de comunicação. Contudo, estes algoritmos não contemplam restrições temporais, nem outra qualquer forma de atribuição de prioridades às tarefas, o que impossibilita que sejam diretamente aplicados a sistemas de tempo real. Além disso, são tradicionalmente implementados no runtime da linguagem, criando assim um sistema de escalonamento com dois níveis, onde a previsibilidade, essencial a um sistema de tempo real, não pode ser assegurada. Nesta tese, é descrita a forma como a abordagem de work-stealing pode ser resenhada para cumprir os requisitos de tempo real, mantendo, ao mesmo tempo, os seus princípios fundamentais que tão bons resultados têm demonstrado. Muito resumidamente, a única fila de gestão de processos convencional (deque) é substituída por uma fila de deques, ordenada de forma crescente por prioridade das tarefas. De seguida, aplicamos por cima o conhecido algoritmo de escalonamento dinâmico G-EDF, misturamos as regras de ambos, e assim nasce a nossa proposta: o algoritmo de escalonamento RTWS. Tirando partido da modularidade oferecida pelo escalonador do Linux, o RTWS é adicionado como uma nova classe de escalonamento, de forma a avaliar na prática se o algoritmo proposto é viável, ou seja, se garante a eficiência e escalonabilidade desejadas. Modificar o núcleo do Linux é uma tarefa complicada, devido à complexidade das suas funções internas e às fortes interdependências entre os vários subsistemas. Não obstante, um dos objetivos desta tese era ter a certeza que o RTWS é mais do que um conceito interessante. Assim, uma parte significativa deste documento é dedicada à discussão sobre a implementação do RTWS e à exposição de situações problemáticas, muitas delas não consideradas em teoria, como é o caso do desfasamento entre vários mecanismo de sincronização. Os resultados experimentais mostram que o RTWS, em comparação com outro trabalho prático de escalonamento dinâmico de tarefas com restrições temporais, reduz significativamente o overhead de escalonamento através de um controlo de migrações, e mudanças de contexto, eficiente e escalável (pelo menos até 8 CPUs), ao mesmo tempo que alcança um bom balanceamento dinâmico da carga do sistema, até mesmo de uma forma não custosa. Contudo, durante a avaliação realizada foi detetada uma falha na implementação do RTWS, pela forma como facilmente desiste de roubar trabalho, o que origina períodos de inatividade, no CPU em questão, quando a utilização geral do sistema é baixa. Embora o trabalho realizado se tenha focado em manter o custo de escalonamento baixo e em alcançar boa localidade dos dados, a escalonabilidade do sistema nunca foi negligenciada. Na verdade, o algoritmo de escalonamento proposto provou ser bastante robusto, não falhando qualquer meta temporal nas experiências realizadas. Portanto, podemos afirmar que alguma inversão de prioridades, causada pela sub-política de roubo BAS, não compromete os objetivos de escalonabilidade, e até ajuda a reduzir a contenção nas estruturas de dados. Mesmo assim, o RTWS também suporta uma sub-política de roubo determinística: PAS. A avaliação experimental, porém, não ajudou a ter uma noção clara do impacto de uma e de outra. No entanto, de uma maneira geral, podemos concluir que o RTWS é uma solução promissora para um escalonamento eficiente de tarefas paralelas com restrições temporais.

WCET analysis considering contention on memory bus in COTS-based multicores

The usage of COTS-based multicores is becoming widespread in the field of embedded systems. Providing realtime guarantees at design-time is a pre-requisite to deploy real-time systems on these multicores. This necessitates the consideration of the impact of the contention due to shared low-level hardware resources on the Worst-Case Execution Time (WCET) of the tasks. As a step towards this aim, this paper first identifies the different factors that make the WCET analysis a challenging problem in a typical COTS-based multicore system. Then, we propose and prove, a mathematically correct method to determine tight upper bounds on the WCET of the tasks, when they are co-scheduled on different cores.

Response time analysis of COTS-Based multicores considering the contention on the shared memory bus

The current industry trend is towards using Commercially available Off-The-Shelf (COTS) based multicores for developing real time embedded systems, as opposed to the usage of custom-made hardware. In typical implementation of such COTS-based multicores, multiple cores access the main memory via a shared bus. This often leads to contention on this shared channel, which results in an increase of the response time of the tasks. Analyzing this increased response time, considering the contention on the shared bus, is challenging on COTS-based systems mainly because bus arbitration protocols are often undocumented and the exact instants at which the shared bus is accessed by tasks are not explicitly controlled by the operating system scheduler; they are instead a result of cache misses. This paper makes three contributions towards analyzing tasks scheduled on COTS-based multicores. Firstly, we describe a method to model the memory access patterns of a task. Secondly, we apply this model to analyze the worst case response time for a set of tasks. Although the required parameters to obtain the request profile can be obtained by static analysis, we provide an alternative method to experimentally obtain them by using performance monitoring counters (PMCs). We also compare our work against an existing approach and show that our approach outperforms it by providing tighter upper-bound on the number of bus requests generated by a task.

A framework for fault tolerant real time systems based on reconfigurable FPGAs

To increase the amount of logic available to the users in SRAM-based FPGAs, manufacturers are using nanometric technologies to boost logic density and reduce costs, making its use more attractive. However, these technological improvements also make FPGAs particularly vulnerable to configuration memory bit-flips caused by power fluctuations, strong electromagnetic fields and radiation. This issue is particularly sensitive because of the increasing amount of configuration memory cells needed to define their functionality. A short survey of the most recent publications is presented to support the options assumed during the definition of a framework for implementing circuits immune to bit-flips induction mechanisms in memory cells, based on a customized redundant infrastructure and on a detection-and-fix controller.

Cooperative memory and database transactions

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Developing Libraries Using Software Transactional Memory

Software transactional memory is a promising programming model that adapts many concepts borrowed from the databases world to control concurrent accesses to main memory (RAM) locations. This paper discusses how to support apparently irreversible operations, such as memory allocation and deallocation, within software libraries that will be used in (software memory) transactional contexts, and propose a generic and elegant approach based on a handler system, which provide the means to create and execute compensation actions at key moments during the life-time of a transaction.