Particle Trajectory Computation for Accelerators and Related Technologies

This work reports an alternative method for single non-relativistic charged particle trajectory computation in 2D electrostatic or magnetostatic fields. This task is approached by analytical computation of particle trajectory, by parts, considering the constant fields within each finite element. This method has some advantages over numerical integration ones: numerical miscomputation of trajectories, and stability problems can be avoided. Among the examples presented in this paper, an interesting alternative approach for positive ion extraction from cyclotrons is shown, using strip-foils. Other particle optics devices can benefit of a method such the one proposed in this paper, as beam bending devices, spectrometers, among others. This method can be extended for particle trajectory computation in 3D domains.

Confrontation de l'architecture de l'Iran avec la modernité occidentale : constance de la question identitaire

À la fin du 19e siècle, l’Iran commence à se transformer radicalement. Ce changement est le résultat d’un processus de métamorphose socioculturelle, avec le désir d’effacer les méthodes du passé et de recommencer ; une ambition de faire un renouvellement fondamental dans la société, en bénéficiant des grandes idées progressistes de l'Occident moderne. Cette volonté s’est renforcée à la suite des premières visites en Europe d’étudiants et de Nassereddin Shah, le roi de l'Iran, dans les années 1870. Dans ce contexte, les Iraniens et leurs gouvernants, considérant leurs infériorités politico-économiques, ont décidé de remplacer les frustrations internationales par des idées nationalistes et une propagande de suprématie raciale ou religieuse, notamment concertant « l'identité culturelle ». Suivant ces tentatives pour réformer les infrastructures sociopolitiques de l'Iran, tous les domaines culturels du pays, incluant l’architecture, ont été modifiés, selon les idéologies des dirigeants de l’Iran pendant trois périodes historiques du pays : l'époque Qadjar (dès le règne de Nassereddin Shah en 1848), l'époque Pahlavi (1925-1979) et l'époque Post-révolution islamique (1979- jusqu'à présent). L'idée générale de notre mémoire est d'étudier le processus de modernisation de l'architecture de l'Iran, de même que les influences majeures de tous ces changements, concrétisés par des fusions éclectiques et des idées pluralistes – souvent basées sur la politique. De là, en usant des approches de l’histoire sociale et culturelle de l’art, nous analysons des exemples de monuments de l'architecture publique de l'Iran depuis l'entrée de l'Iran dans la modernité, pour chacune des trois périodes mentionnées. Cela, afin de comprendre si les architectes iraniens ont trouvé de nouvelles conceptions pour opérer un déploiement créatif des principes traditionnels et pour trouver de nouvelles orientations dans le processus général de leur évolution architecturale. Autrement dit, nous cherchons à savoir si l'architecture iranienne, avec tous les changements stylistiques dans le processus de conceptualisation, a pu trouver - depuis l'intervention de la modernité occidentale et de l'architecture moderne - son propre langage de la modernité en architecture.

AN EXPERIMENTAL INVESTIGATION INTO THE EFFECTS OF BIODIESEL BLENDS ON PARTICULATE MATTER OXIDATION IN A CATALYZED PARTICULATE FILTER DURING ACTIVE REGENERATION

Active regeneration experiments were carried out on a production 2007 Cummins 8.9L ISL engine and associated DOC and CPF aftertreatment system. The effects of SME biodiesel blends were investigated in this study in order to determine the PM oxidation kinetics associated with active regeneration, and to determine the effect of biodiesel on them. The experimental data from this study will also be used to calibrate the MTU-1D CPF model. Accurately predicting the PM mass retained in the CPF and the oxidation characteristics will provide the basis for computation in the ECU that will minimize the fuel penalty associated with active regeneration. An active regeneration test procedure was developed based on previous experimentation at MTU. During each experiment, the PM mass in the CPF is determined by weighing the filter at various phases. In addition, DOC and CPF pressure drop, particle size distribution, gaseous emissions, temperature, and PM concentration data are collected and recorded throughout each experiment. The experiments covered a range of CPF inlet temperatures using ULSD, B10, and B20 blends of biodiesel. The majority of the tests were performed at CPF PM loading of 2.2 g/L with in-cylinder dosing, although 4.1 g/L and a post-turbo dosing injector were also used. The PM oxidation characteristics at different test conditions were studied in order to determine the effects of biodiesel on PM oxidation during active regeneration. A PM reaction rate calculation method was developed to determine the global activation energy and the corresponding pre-exponential factor for all test fuels. The changing sum of the total flow resistance of the wall, cake, and channels was also determined as part of the data analysis process in order to check on the integrity of the data and to correct input data to be consistent with the expected trends of the resistance based on the engine conditions used in the test procedure. It was determined that increasing the percent biodiesel content in the test fuel tends to increase the PM reaction rate and the regeneration efficiency of fuel dosing, i.e., at a constant CPF inlet temperature, B20 test fuel resulted in the highest PM reaction rate and regeneration efficiency of fuel dosing. Increasing the CPF inlet temperature also increases PM reaction rate and regeneration efficiency of fuel dosing. Performing active regeneration with B20 as opposed to ULSD allows for a lower CPF temperature to be used to reach the same level of regeneration efficiency, or it allows for a shorter regeneration time at a constant CPF temperature, resulting in decreased fuel consumption for the engine during active regeneration in either scenario.

Confrontation de l'architecture de l'Iran avec la modernité occidentale : constance de la question identitaire

À la fin du 19e siècle, l’Iran commence à se transformer radicalement. Ce changement est le résultat d’un processus de métamorphose socioculturelle, avec le désir d’effacer les méthodes du passé et de recommencer ; une ambition de faire un renouvellement fondamental dans la société, en bénéficiant des grandes idées progressistes de l'Occident moderne. Cette volonté s’est renforcée à la suite des premières visites en Europe d’étudiants et de Nassereddin Shah, le roi de l'Iran, dans les années 1870. Dans ce contexte, les Iraniens et leurs gouvernants, considérant leurs infériorités politico-économiques, ont décidé de remplacer les frustrations internationales par des idées nationalistes et une propagande de suprématie raciale ou religieuse, notamment concertant « l'identité culturelle ». Suivant ces tentatives pour réformer les infrastructures sociopolitiques de l'Iran, tous les domaines culturels du pays, incluant l’architecture, ont été modifiés, selon les idéologies des dirigeants de l’Iran pendant trois périodes historiques du pays : l'époque Qadjar (dès le règne de Nassereddin Shah en 1848), l'époque Pahlavi (1925-1979) et l'époque Post-révolution islamique (1979- jusqu'à présent). L'idée générale de notre mémoire est d'étudier le processus de modernisation de l'architecture de l'Iran, de même que les influences majeures de tous ces changements, concrétisés par des fusions éclectiques et des idées pluralistes – souvent basées sur la politique. De là, en usant des approches de l’histoire sociale et culturelle de l’art, nous analysons des exemples de monuments de l'architecture publique de l'Iran depuis l'entrée de l'Iran dans la modernité, pour chacune des trois périodes mentionnées. Cela, afin de comprendre si les architectes iraniens ont trouvé de nouvelles conceptions pour opérer un déploiement créatif des principes traditionnels et pour trouver de nouvelles orientations dans le processus général de leur évolution architecturale. Autrement dit, nous cherchons à savoir si l'architecture iranienne, avec tous les changements stylistiques dans le processus de conceptualisation, a pu trouver - depuis l'intervention de la modernité occidentale et de l'architecture moderne - son propre langage de la modernité en architecture.

Análise e síntese de música através de sistemas computacionais

Este trabalho, realizado no âmbito da unidade curricular de Tese/Dissertação, procura mostrar de que forma a Computação Evolucionária se pode aplicar no mundo da Música. Este é, de resto, um tema sobejamente aliciante dentro da área da Inteligência Artificial. Começa-se por apresentar o mundo da Música com uma perspetiva cronológica da sua história, dando especial relevo ao estilo musical do Fado de Coimbra. Abordam-se também os conceitos fundamentais da teoria musical. Relativamente à Computação Evolucionária, expõem-se os elementos associados aos Algoritmos Evolucionários e apresentam-se os principais modelos, nomeadamente os Algoritmos Genéticos. Ainda no âmbito da Computação Evolucionária, foi elaborado um pequeno estudo do “estado da arte” da aplicação da Computação Evolucionária na Música. A implementação prática deste trabalho baseia-se numa aplicação – AG Fado – que compõe melodias de Fado de Coimbra, utilizando Algoritmos Genéticos. O trabalho foi dividido em duas partes principais: a primeira parte consiste na recolha de informações e posterior levantamento de dados estatísticos sobre o género musical escolhido, nomeadamente fados em tonalidade maior e fados em tonalidade menor; a segunda parte consiste no desenvolvimento da aplicação, com a conceção do respetivo algoritmo genético para composição de melodias. As melodias obtidas através da aplicação desenvolvida são bastante audíveis e boas melodicamente. No entanto, destaca-se o facto de a avaliação ser efetuada por seres humanos o que implica sensibilidades musicais distintas levando a resultados igualmente distintos.

Simulação Dinâmica do Centro de Dia e Apoio à Terceira Idade de Leça do Balio

Pela importância que os edifícios têm na utilização de energia, a avaliação do seu desempenho energético é de grande relevância, uma vez que, em grande parte, passa por estes a concretização das metas europeias definidas para 2020, no que concerne à diminuição da utilização de energia. Tendo em conta que os edifícios representam 40% do consumo de energia total, e estando o sector em expansão, esta realidade obriga a uma procura de soluções integradas de arquitetura e engenharia que promovam a sustentabilidade dos edifícios. Foi efetuado um estudo num edifício constituído por dois corpos, um mais antigo que funciona como centro de dia e um mais recente que funciona como lar, localizados no concelho de Matosinhos, onde se identificaram os pontos de maior consumo energético, para os quais foram sugeridas alterações no sentido de baixar os custos com a factura energética. Nesta dissertação foi utilizado um software de simulação dinâmica para avaliação do comportamento térmico do edifício nas condições atuais e, posteriormente, foram simulados outros cenários com alterações ao nível da envolvente térmica dos edifícios e dos seus sistemas técnicos, que permitiram identificar algumas medidas de melhoria de eficiência energética. As medidas de melhoria sugeridas implicam uma redução energética, ao nível do consumo de água quente sanitária, consumo de gás natural e electricidade. De entre essas medidas, e com um payback inferior a 8 anos e meio, destacam-se a instalação de redutores de caudal, a substituição da caldeira e da bomba de recirculação, a instalação de painéis solares térmicos e a redução da quantidade de lâmpadas.

Estado da Arte da Computação Evolutiva Aplicada à Eletrónica

A Computação Evolutiva enquadra-se na área da Inteligência Artificial e é um ramo das ciências da computação que tem vindo a ser aplicado na resolução de problemas em diversas áreas da Engenharia. Este trabalho apresenta o estado da arte da Computação Evolutiva, assim como algumas das suas aplicações no ramo da eletrónica, denominada Eletrónica Evolutiva (ou Hardware Evolutivo), enfatizando a síntese de circuitos digitais combinatórios. Em primeiro lugar apresenta-se a Inteligência Artificial, passando à Computação Evolutiva, nas suas principais vertentes: os Algoritmos Evolutivos baseados no processo da evolução das espécies de Charles Darwin e a Inteligência dos Enxames baseada no comportamento coletivo de alguns animais. No que diz respeito aos Algoritmos Evolutivos, descrevem-se as estratégias evolutivas, a programação genética, a programação evolutiva e com maior ênfase, os Algoritmos Genéticos. Em relação à Inteligência dos Enxames, descreve-se a otimização por colônia de formigas e a otimização por enxame de partículas. Em simultâneo realizou-se também um estudo da Eletrónica Evolutiva, explicando sucintamente algumas das áreas de aplicação, entre elas: a robótica, as FPGA, o roteamento de placas de circuito impresso, a síntese de circuitos digitais e analógicos, as telecomunicações e os controladores. A título de concretizar o estudo efetuado, apresenta-se um caso de estudo da aplicação dos algoritmos genéticos na síntese de circuitos digitais combinatórios, com base na análise e comparação de três referências de autores distintos. Com este estudo foi possível comparar, não só os resultados obtidos por cada um dos autores, mas também a forma como os algoritmos genéticos foram implementados, nomeadamente no que diz respeito aos parâmetros, operadores genéticos utilizados, função de avaliação, implementação em hardware e tipo de codificação do circuito.

Context-aware personalization environment for mobile computing

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Learning facial-expression models with crowdsourcing

The computational power is increasing day by day. Despite that, there are some tasks that are still difficult or even impossible for a computer to perform. For example, while identifying a facial expression is easy for a human, for a computer it is an area in development. To tackle this and similar issues, crowdsourcing has grown as a way to use human computation in a large scale. Crowdsourcing is a novel approach to collect labels in a fast and cheap manner, by sourcing the labels from the crowds. However, these labels lack reliability since annotators are not guaranteed to have any expertise in the field. This fact has led to a new research area where we must create or adapt annotation models to handle these weaklylabeled data. Current techniques explore the annotators’ expertise and the task difficulty as variables that influences labels’ correction. Other specific aspects are also considered by noisy-labels analysis techniques. The main contribution of this thesis is the process to collect reliable crowdsourcing labels for a facial expressions dataset. This process consists in two steps: first, we design our crowdsourcing tasks to collect annotators labels; next, we infer the true label from the collected labels by applying state-of-art crowdsourcing algorithms. At the same time, a facial expression dataset is created, containing 40.000 images and respective labels. At the end, we publish the resulting dataset.

Characterization of earth-based mortars for rammed earth repair

All over the world, many earth buildings are deteriorating due to lack of maintenance and repair. Repairs on rammed earth walls are mainly done with mortars, by rendering application; however, often the repair is inadequate, resorting to the use of incompatible materials, including cement-based mortars. It has been observed that such interventions, in walls that until that day only had presented natural ageing issues, created new problems, much more dangerous for the building than the previous ones, causing serious deficiencies in this type of construction. One of the problems is that the detachment of the new cement-based mortar rendering only occurs after some time but, until that occurrence, degradations develop in the wall itself. When the render detaches, instead of needing only a new render, the surface has to be repaired in depth, with a repair mortar. Consequently, it has been stablished that the renders, and particularly repair mortars, should have physical, mechanical and chemical properties similar to those of the rammed earth walls. This article intends to contribute to a better knowledge of earth-based mortars used to repair the surface of rammed earth walls. The studied mortars are based on four types of earth: three of them were collected from non-deteriorated parts of walls of unstabilized rammed earth buildings located in Alentejo region, south of Portugal; the fourth is a commercial earth, consisting mainly of clay. Other components were also used, particularly: sand to control shrinkage; binders stabilizers such as dry hydrated air-lime, natural hydraulic lime, Portland cement and natural cement; as well as natural vegetal fibers (hemp fibers). The experimental analysis of the mortars in the fresh state consisted in determining the consistency by flow table and the bulk density. In the hardened state, the tests made it possible to evaluate the following properties: linear and volumetric shrinkage; capillary water absorption; drying capacity; dynamic modulus of elasticity; flexural and compressive strength.

Estufa de aproveitamento solar térmico para reabilitação de edifícios

Dissertação de mestrado em sustentabilidade do ambiente construido

Levitação literal na arquitetura: Desenvolvimento de um sistema de caixilharia Panoramah! com sistema de elevação eletromagnético

Tese de Mestrado Ciclo de Estudos Integrados Conducentes ao Grau de Mestre em Arquitectura Área de Especialização: Construção e Tecnologia

O concurso internacional de arquitetura como processo de internacionalização e investigação na arquitetura de Álvaro Siza Vieira e Eduardo Souto de Moura

Dissertação para obtenção do grau de Doutor em Arquitetura, apresentada na Universidade de Lisboa - Faculdade de Arquitetura

Biofilm formation by staphylococci on fresh, fresh-frozen and processed human and bovine bone grafts.

Biofilm formation is a multi-step process influenced by surface properties. We investigated early and mature biofilm of Staphylococcus aureus on 4 different biological calcium phosphate (CaP) bone grafts used for filling bone defects. We investigated standardised cylinders of fresh and fresh-frozen human bone grafts were harvested from femoral heads; processed humanand bovine bone grafts were obtained preformed. Biofilm formation was done in tryptic soy broth (TSB) using S. aureus (ATCC 29213) with static conditions. Biofilm density after 3 h (early biofilm) and 24 h (mature biofilm) was investigated by sonication and microcalorimetry. After 3 h, bacterial density was highest on fresh-frozenandfresh bone grafts. After 24 h, biofilm density was lowest on freshbone grafts (p < 0.001) compared to the other 3 materials, which did not differ quantitatively (p > 0.05). The lowest increase in bacterial density was detected on fresh bone grafts (p < 0.001). Despite normal shaped colonies, we found additional small colonies on the surface of the fresh and fresh-frozen samples by sonication. This was also apparent in microcalorimetric heat-flow curves. The four investigated CaP bone grafts showed minor structural differences in architecture but marked differences concerning serum coverage and the content of bone marrow, fibrous tissue and bone cells. These variations resulted in a decreased biofilm density on freshand fresh-frozenbone grafts after 24 h, despite an increased early biofilm formation and might also be responsible for the variations in colony morphology (small colonies). Detection of small colony variants by microcalorimetry might be a new approach to improve the understanding of biofilm formation.

Condiciones para una arquitectura radical

La investigación Condiciones para una arquitectura radical se ha desarrollado en el marco de la beca FI 2009-12; y también incluye una beca de movilidad BE-DGR 2009 por un período de seis meses de 2010 en Princeton University School of Architecture. Condiciones para una arquitectura radical tiene un objetivo general: trabajar las relaciones entre límite, experiencia y comunidad a partir de dos pilares: arte y tecnología. Son tres familias de conceptos y sus articulaciones complejas en el espacio común: para definir en última instancia, otros procesos posibles de gestión en la ciudad. La lucha ideológica está en pensar cual debería ser el futuro de las ciudades. El objetivo concreto de la tesis es la búsqueda de herramientas para abrir nuevos espacios en la ciudad donde materializar un cambio social y urbano. Para entender esta aproximación la investigación indaga en los momentos de acercamiento y simbiosis de la arquitectura a las tesis del arte y la tecnología: una mirada atenta a las condiciones de contexto. Se explora el cruce de algunas ideas emancipadoras que se formularon en diferentes momentos de la cultura - desde las vanguardias históricas hasta ahora- en los que se intuyó la importancia del sistema abierto -el paso del objeto al proceso- y su trasposición en arquitectura: una arquitectura y un urbanismo open source; son episodios en los que ha existido un cuestionamiento de las fronteras disciplinares y un interés por la apropiación convivencial de lo público. Algunas de aquellas ideas pueden repetirse en el contexto activo de unas nuevas condiciones.