Fractional Dynamics of Computer Virus Propagation

We propose a fractional model for computer virus propagation. The model includes the interaction between computers and removable devices. We simulate numerically the model for distinct values of the order of the fractional derivative and for two sets of initial conditions adopted in the literature. We conclude that fractional order systems reveal richer dynamics than the classical integer order counterpart. Therefore, fractional dynamics leads to time responses with super-fast transients and super-slow evolutions towards the steady-state, effects not easily captured by the integer order models.

Passive Fault-Tolerance Management in Component-based Embedded Systems

It is imperative to accept that failures can and will occur, even in meticulously designed distributed systems, and design proper measures to counter those failures. Passive replication minimises resource consumption by only activating redundant replicas in case of failures, as typically providing and applying state updates is less resource demanding than requesting execution. However, most existing solutions for passive fault tolerance are usually designed and configured at design time, explicitly and statically identifying the most critical components and their number of replicas, lacking the needed flexibility to handle the runtime dynamics of distributed component-based embedded systems. This paper proposes a cost-effective adaptive fault tolerance solution with a significant lower overhead compared to a strict active redundancy-based approach, achieving a high error coverage with the minimum amount of redundancy. The activation of passive replicas is coordinated through a feedback-based coordination model that reduces the complexity of the needed interactions among components until a new collective global service solution is determined, improving the overall maintainability and robustness of the system.

Damage propagation in composite Materials meso-mechanical models

Composite materials have a complex behavior, which is difficult to predict under different types of loads. In the course of this dissertation a methodology was developed to predict failure and damage propagation of composite material specimens. This methodology uses finite element numerical models created with Ansys and Matlab softwares. The methodology is able to perform an incremental-iterative analysis, which increases, gradually, the load applied to the specimen. Several structural failure phenomena are considered, such as fiber and/or matrix failure, delamination or shear plasticity. Failure criteria based on element stresses were implemented and a procedure to reduce the stiffness of the failed elements was prepared. The material used in this dissertation consist of a spread tow carbon fabric with a 0°/90° arrangement and the main numerical model analyzed is a 26-plies specimen under compression loads. Numerical results were compared with the results of specimens tested experimentally, whose mechanical properties are unknown, knowing only the geometry of the specimen. The material properties of the numerical model were adjusted in the course of this dissertation, in order to find the lowest difference between the numerical and experimental results with an error lower than 5% (it was performed the numerical model identification based on the experimental results).

Flow updating: fault-tolerant aggregation for dynamic networks

Documento submetido para revisão pelos pares. A publicar em Journal of Parallel and Distributed Computing. ISSN 0743-7315

A study of risk-aware program transformation

In the trend towards tolerating hardware unreliability, accuracy is exchanged for cost savings. Running on less reliable machines, functionally correct code becomes risky and one needs to know how risk propagates so as to mitigate it. Risk estimation, however, seems to live outside the average programmer’s technical competence and core practice. In this paper we propose that program design by source-to-source transformation be risk-aware in the sense of making probabilistic faults visible and supporting equational reasoning on the probabilistic behaviour of programs caused by faults. This reasoning is carried out in a linear algebra extension to the standard, `a la Bird-Moor algebra of programming. This paper studies, in particular, the propagation of faults across standard program transformation techniques known as tupling and fusion, enabling the fault of the whole to be expressed in terms of the faults of its parts.

Desarrollo de Algoritmos Numéricos para el Estudio de la Propagación no Lineal de Ondas en Aplicaciones Aeroespaciales y Astrofísicas. Develop to Numerical Algorithms to Study non-Linear Waves Propagation in Aerospace and Astrophysics Applications.

En este proyecto se desarrollarán algoritmos numéricos para sistemas no lineales hiperbólicos-parabólicos de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Dichos sistemas tienen aplicación en propagación de ondas en ámbitos aeroespaciales y astrofísicos.Objetivos generales: 1)Desarrollo y mejora de algoritmos numéricos con la finalidad de incrementar la calidad en la simulación de propagación e interacción de ondas gasdinámicas y magnetogasdinámicas no lineales. 2)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos gasdinámicos de elevada entalpía incluyendo cambios químicos, efectos dispersivos y difusivos.3)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos magnetogasdinámicos ideales y reales.4)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la solución del flujo aerotermodinámico alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera terrestre. 5)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la simulación del comportamiento dinámico no lineal de arcos magnéticos en la corona solar. 6)Desarrollo de nuevos modelos para describir el comportamiento no lineal de arcos magnéticos en la corona solar.Este proyecto presenta como objetivo principal la introducción de mejoras en algoritmos numéricos para simular la propagación e interacción de ondas no lineales en dos medios gaseosos: aquellos que no poseen carga eléctrica libre (flujos gasdinámicos) y aquellos que tienen carga eléctrica libre (flujos magnetogasdinámicos). Al mismo tiempo se desarrollarán códigos computacionales que implementen las mejoras de las técnicas numéricas.Los algoritmos numéricos se aplicarán con la finalidad de incrementar el conocimiento en tópicos de interés en la ingeniería aeroespacial como es el cálculo del flujo de calor y fuerzas aerotermodinámicas que soportan objetos que ingresan a la atmósfera terrestre y en temas de astrofísica como la propagación e interacción de ondas, tanto para la transferencia de energía como para la generación de inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar. Estos dos temas poseen en común las técnicas y algoritmos numéricos con los que serán tratados. Las ecuaciones gasdinámicas y magnetogasdinámicas ideales conforman sistemas hiperbólicos de ecuaciones diferenciales y pueden ser solucionados utilizando "Riemann solvers" junto con el método de volúmenes finitos (Toro 1999; Udrea 1999; LeVeque 1992 y 2005). La inclusión de efectos difusivos genera que los sistemas de ecuaciones resulten hiperbólicos-parabólicos. La contribución parabólica puede ser considerada como términos fuentes y tratada adicionalmente tanto en forma explícita como implícita (Udrea 1999; LeVeque 2005).Para analizar el flujo alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera se utilizarán las ecuaciones de Navier-Stokes químicamente activas, mientras la temperatura no supere los 6000K. Para mayores temperaturas es necesario considerar efectos de ionización (Anderson, 1989). Tanto los efectos difusivos como los cambios químicos serán considerados como términos fuentes en las ecuaciones de Euler. Para tratar la propagación de ondas, transferencia de energía e inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar se utilizarán las ecuaciones de la magnetogasdinámica ideal y real. En este caso será también conveniente implementar términos fuente para el tratamiento de fenómenos de transporte como el flujo de calor y el de radiación. Los códigos utilizarán la técnica de volúmenes finitos, junto con esquemas "Total Variation Disminishing - TVD" sobre mallas estructuradas y no estructuradas.

Desarrollo de metodologias de propagación y cultivo de plantas nativas de Córdoba con potencialornamental. Development of propagation and cultivation methodologies of native plants of Córdoba withornamental potential.

El problema: La flora nativa de Córdoba, actualmente amenazada, es rica en especies con potencial ornamental que todavía no se cultivan. El uso de estas plantas está limitado por la escasez de material biológico, la falta de conocimientos de su propagación y su insuficiente valoración pública. Hipótesis: La propagación y el cultivo de una amplia gama de plantas nativas cordobesas con potencial ornamental son técnicamente factibles y tienen potencial productivo y económico. Objetivo: Promover el uso de especies nativas ornamentales en la provincia de Córdoba. Objetivos específicos: 1. Desarrollar metodologías de propagación y cultivo de especies nativas con potencial ornamental; 2. Transferir estas metodologías a viveros privados y públicos; 3. Difundir los conocimientos obtenidos a instituciones educativas. Métodos: 1- Colección: Se realizarán viajes de campo para obtener semillas o esquejes de al menos 6 especies nativas seleccionadas. Las semillas se limpiarán y se conservarán en frío. 2- Propagación: En la primavera se sembrarán 100 semillas por especie, accesión y tratamiento; se registrará porcentaje y tiempo de germinación. Los plantines se trasplantarán a almácigos, se registrará supervivencia y crecimiento. Para la propagación vegetativa, se trasplantarán esquejes de estolones directamente a macetas. 3- Trasplante: En verano, los plantines se trasplantarán a macetas grandes; se registrará supervivencia y crecimiento durante un año. 4- Documentación: Se elaborarán protocolos de las metodologías adecuadas para la propagación de las especies, usos ornamentales y características relevantes. 5- Transferencia: Los protocolos, muestras de semillas y de plantas, se transferirán a dos viveros que se comprometan a continuar con el cultivo de las especies. 6- Difusión: Se realizarán cursos, talleres, charlas y pasantías para dar a conocer la propagación de plantas nativas en instituciones educativas, desde la primaria hasta la universidad. Resultados y productos esperados: 1- Protocolos de propagación de al menos 6 especies nativas ornamentales y su transferencia a viveros, como base de una actividad productiva novedosa. 2- Un aporte a la conservación ex situ y el uso sostenible de la flora nativa. 3- Una mayor valoración de esta en la comunidad educativa. Importancia: 1- Desarrollo de la producción de plantas nativas con valor ornamental, como una alternativa económica. 2- Conservación ex situ y uso sostenible de la flora nativa. 3- Difusión del conocimiento del valor ornamental de las nativas. 4. Información científica de la biología y ecología de especies nativas. Pertinencia: Productos (ver Resultados). El impacto inmediato esperado es un aumento en la propagación, la producción, la demanda, la comercialización y el uso de plantas ornamentales nativas. Se espera también la generación de nuevos conocimientos y el estímulo de líneas de investigación biológicas y agronómicas.

Theory and application of nonlinear wave propagation phenomena in combined reaction/separation processes

Reaction separation processes, reactive distillation, chromatographic reactor, equilibrium theory, nonlinear waves, process control, observer design, asymptoticaly exact input/output-linearization

stochastic method for automated matching of horizons across a fault in 3D seismic data

Seismic analysis, horizon matching, fault tracking, marked point process,stochastic annealing

Fault-tolerant radio coverage and connectivity in wireless mesh networks

Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2011

Higher order finite elements and the fictitious domain concept for wave propagation analysis

Magdeburg, Univ., Fak. für Maschinenbau, Diss., 2014

Credit markets and the propagation of monetary policy shocks

This paper analyzes the propagation of monetary policy shocks through the creation of credit in an economy. Models of the monetary transmission mechanism typically feature responses which last for a few quarters contrary to what the empirical evidence suggests. To propagate the impact of monetary shocks over time, these models introduce adjustment costs by which agents find it optimal to change their decisions slowly. This paper presents another explanation that does not rely on any sort of adjustment costs or stickiness. In our economy, agents own assets and make occupational choices. Banks intermediate between agents demanding and supplying assets. Our interpretation is based on the way banks create credit and how the monetary authority affects the process of financial intermediation through its monetary policy. As the central bank lowers the interest rate by buying government bonds in exchange for reserves, high productive entrepreneurs are able to borrow more resources from low productivity agents. We show that this movement of capital among agents sets in motion a response of the economy that resembles an expansionary phase of the cycle.

RADIC II: a fault tolerant architecture with flexible dynamic redundancy

The demand for computational power has been leading the improvement of the High Performance Computing (HPC) area, generally represented by the use of distributed systems like clusters of computers running parallel applications. In this area, fault tolerance plays an important role in order to provide high availability isolating the application from the faults effects. Performance and availability form an undissociable binomial for some kind of applications. Therefore, the fault tolerant solutions must take into consideration these two constraints when it has been designed. In this dissertation, we present a few side-effects that some fault tolerant solutions may presents when recovering a failed process. These effects may causes degradation of the system, affecting mainly the overall performance and availability. We introduce RADIC-II, a fault tolerant architecture for message passing based on RADIC (Redundant Array of Distributed Independent Fault Tolerance Controllers) architecture. RADIC-II keeps as maximum as possible the RADIC features of transparency, decentralization, flexibility and scalability, incorporating a flexible dynamic redundancy feature, allowing to mitigate or to avoid some recovery side-effects.

Model based fault diagnosis with application to an automotive engine

Report for the scientific sojourn at the University of Linköping between April to July 2007. Monitoring of the air intake system of an automotive engine is important to meet emission related legislative diagnosis requirements. During the research the problem of fault detection in the air intake system was stated as a constraint satisfaction problem over continuous domains with a big number of variables and constraints. This problem was solved using Interval-based Consistency Techniques. Interval-based consistency techniques are shown to be particularly efficient for checking the consistency of the Analytical Redundancy Relations (ARRs), dealing with uncertain measurements and parameters, and using experimental data. All experiments were performed on a four-cylinder turbo-charged spark-ignited SAAB engine located in the research laboratory at Vehicular System Group - University of Linköping.