Implementación eficiente de redes neuronales autoorganizadas en CUDA C/C++.

En este documento se expondrá una implementación del problema del viajante de comercio usando una implementación personalizada de un mapa auto-organizado basándose en soluciones anteriores y adaptándolas a la arquitectura CUDA, haciendo a la vez una comparativa de la implementación eficiente en CUDA C/C++ con la implementación de las funciones de GPU incluidas en el Parallel Computing Toolbox de Matlab. La solución que se da reduce en casi un cuarto las iteraciones necesarias para llegar a una solución buena del problema mencionado, además de la mejora inminente del uso de las arquitecturas paralelas. En esta solución se estudia la mejora en tiempo que se consigue con el uso específico de la memoria compartida, siendo esta una de las herramientas más potentes para mejorar el rendimiento. En lo referente a los tiempos de ejecución, se llega a concluir que la mejor solución es el lanzamiento de un kernel de CUDA desde Matlab a través de la funcionalidad incluida en el Parallel Computing Toolbox.

Implementazione dell'algoritmo filtered back-projection (FBP) per architetture low-power di tipo systems-on-chip

Il presente lavoro di tesi, svolto presso i laboratori dell'X-ray Imaging Group del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Bologna e all'interno del progetto della V Commissione Scientifica Nazionale dell'INFN, COSA (Computing on SoC Architectures), ha come obiettivo il porting e l’analisi di un codice di ricostruzione tomografica su architetture GPU installate su System-On-Chip low-power, al fine di sviluppare un metodo portatile, economico e relativamente veloce. Dall'analisi computazionale sono state sviluppate tre diverse versioni del porting in CUDA C: nella prima ci si è limitati a trasporre la parte più onerosa del calcolo sulla scheda grafica, nella seconda si sfrutta la velocità del calcolo matriciale propria del coprocessore (facendo coincidere ogni pixel con una singola unità di calcolo parallelo), mentre la terza è un miglioramento della precedente versione ottimizzata ulteriormente. La terza versione è quella definitiva scelta perché è la più performante sia dal punto di vista del tempo di ricostruzione della singola slice sia a livello di risparmio energetico. Il porting sviluppato è stato confrontato con altre due parallelizzazioni in OpenMP ed MPI. Si è studiato quindi, sia su cluster HPC, sia su cluster SoC low-power (utilizzando in particolare la scheda quad-core Tegra K1), l’efficienza di ogni paradigma in funzione della velocità di calcolo e dell’energia impiegata. La soluzione da noi proposta prevede la combinazione del porting in OpenMP e di quello in CUDA C. Tre core CPU vengono riservati per l'esecuzione del codice in OpenMP, il quarto per gestire la GPU usando il porting in CUDA C. Questa doppia parallelizzazione ha la massima efficienza in funzione della potenza e dell’energia, mentre il cluster HPC ha la massima efficienza in velocità di calcolo. Il metodo proposto quindi permetterebbe di sfruttare quasi completamente le potenzialità della CPU e GPU con un costo molto contenuto. Una possibile ottimizzazione futura potrebbe prevedere la ricostruzione di due slice contemporaneamente sulla GPU, raddoppiando circa la velocità totale e sfruttando al meglio l’hardware. Questo studio ha dato risultati molto soddisfacenti, infatti, è possibile con solo tre schede TK1 eguagliare e forse a superare, in seguito, la potenza di calcolo di un server tradizionale con il vantaggio aggiunto di avere un sistema portatile, a basso consumo e costo. Questa ricerca si va a porre nell’ambito del computing come uno tra i primi studi effettivi su architetture SoC low-power e sul loro impiego in ambito scientifico, con risultati molto promettenti.

Parallelization of the algorithm WHAM with NVIDIA CUDA.

The aim of my thesis is to parallelize the Weighting Histogram Analysis Method (WHAM), which is a popular algorithm used to calculate the Free Energy of a molucular system in Molecular Dynamics simulations. WHAM works in post processing in cooperation with another algorithm called Umbrella Sampling. Umbrella Sampling has the purpose to add a biasing in the potential energy of the system in order to force the system to sample a specific region in the configurational space. Several N independent simulations are performed in order to sample all the region of interest. Subsequently, the WHAM algorithm is used to estimate the original system energy starting from the N atomic trajectories. The parallelization of WHAM has been performed through CUDA, a language that allows to work in GPUs of NVIDIA graphic cards, which have a parallel achitecture. The parallel implementation may sensibly speed up the WHAM execution compared to previous serial CPU imlementations. However, the WHAM CPU code presents some temporal criticalities to very high numbers of interactions. The algorithm has been written in C++ and executed in UNIX systems provided with NVIDIA graphic cards. The results were satisfying obtaining an increase of performances when the model was executed on graphics cards with compute capability greater. Nonetheless, the GPUs used to test the algorithm is quite old and not designated for scientific calculations. It is likely that a further performance increase will be obtained if the algorithm would be executed in clusters of GPU at high level of computational efficiency. The thesis is organized in the following way: I will first describe the mathematical formulation of Umbrella Sampling and WHAM algorithm with their apllications in the study of ionic channels and in Molecular Docking (Chapter 1); then, I will present the CUDA architectures used to implement the model (Chapter 2); and finally, the results obtained on model systems will be presented (Chapter 3).

On the Virtualization of CUDA Based GPU Remoting on ARM and X86 Machines in the GVirtuS Framework

The astonishing development of diverse and different hardware platforms is twofold: on one side, the challenge for the exascale performance for big data processing and management; on the other side, the mobile and embedded devices for data collection and human machine interaction. This drove to a highly hierarchical evolution of programming models. GVirtuS is the general virtualization system developed in 2009 and firstly introduced in 2010 enabling a completely transparent layer among GPUs and VMs. This paper shows the latest achievements and developments of GVirtuS, now supporting CUDA 6.5, memory management and scheduling. Thanks to the new and improved remoting capabilities, GVirtus now enables GPU sharing among physical and virtual machines based on x86 and ARM CPUs on local workstations,computing clusters and distributed cloud appliances.

Frequency Of The Allelic Variant C.1150t > C In Exon 10 Of The Fibroblast Growth Factor Receptor 3 (fgfr3) Gene Is Not Increased In Patients With Pathogenic Mutations And Related Chondrodysplasia Phenotypes.

Mutations in the FGFR3 gene cause the phenotypic spectrum of FGFR3 chondrodysplasias ranging from lethal forms to the milder phenotype seen in hypochondroplasia (Hch). The p.N540K mutation in the FGFR3 gene occurs in ∼70% of individuals with Hch, and nearly 30% of individuals with the Hch phenotype have no mutations in the FGFR3, which suggests genetic heterogeneity. The identification of a severe case of Hch associated with the typical mutation c.1620C > A and the occurrence of a c.1150T > C change that resulted in a p.F384L in exon 10, together with the suspicion that this second change could be a modulator of the phenotype, prompted us to investigate this hypothesis in a cohort of patients. An analysis of 48 patients with FGFR3 chondrodysplasia phenotypes and 330 healthy (control) individuals revealed no significant difference in the frequency of the C allele at the c.1150 position (p = 0.34). One patient carrying the combination `pathogenic mutation plus the allelic variant c.1150T > C' had a typical achondroplasia (Ach) phenotype. In addition, three other patients with atypical phenotypes showed no association with the allelic variant. Together, these results do not support the hypothesis of a modulatory role for the c.1150T > C change in the FGFR3 gene.

The C-terminal Region Of The Human P23 Chaperone Modulates Its Structure And Function.

The p23 protein is a chaperone widely involved in protein homeostasis, well known as an Hsp90 co-chaperone since it also controls the Hsp90 chaperone cycle. Human p23 includes a β-sheet domain, responsible for interacting with Hsp90; and a charged C-terminal region whose function is not clear, but seems to be natively unfolded. p23 can undergo caspase-dependent proteolytic cleavage to form p19 (p231-142), which is involved in apoptosis, while p23 has anti-apoptotic activity. To better elucidate the function of the human p23 C-terminal region, we studied comparatively the full-length human p23 and three C-terminal truncation mutants: p23₁₋₁₁₇; p23₁₋₁₃₁ and p23₁₋₁₄₂. Our data indicate that p23 and p19 have distinct characteristics, whereas the other two truncations behave similarly, with some differences to p23 and p19. We found that part of the C-terminal region can fold in an α-helix conformation and slightly contributes to p23 thermal-stability, suggesting that the C-terminal interacts with the β-sheet domain. As a whole, our results suggest that the C-terminal region of p23 is critical for its structure-function relationship. A mechanism where the human p23 C-terminal region behaves as an activation/inhibition module for different p23 activities is proposed.

Avaliação do teor e da estabilidade de vitaminas do complexo B e vitamina C em bebidas isotônicas e energéticas

Vitamin C stability and concentration was evaluated in isotonic beverages and B group vitamins (B1, B2, B3, B5 and B6) in power beverages. The amount of vitamins was found to be above of that declared on the labels, even after the shelf life had been exceeded. A small decrease in the amount of B group vitamins was observed during the shelf life of the products. In the case of vitamin C this decrease was slightly higher. The present research shows the need of increased quality control and inspection.

Caracterização físico-química de filmes comestíveis de amido adicionado de acerola (Malphigia emarginata D.C.)

Edibles films are an alternative to synthetic materials used for packing food products. Barbados cherry is rich in vitamin C and carotenoids. The aim of this study was to characterize and develop films by casting from cassava starch, lyophilized Barbados cherry pulp and glycerol. The films were characterized with respect to thickness, water vapor permeability (WVP), water solubility, vitamin C, carotene and mechanical properties. The interaction of pulp and glycerol reduced film thickness. An increase in pulp concentration up to 60% increased WVP but beyond this concentration reduced both WVP and solubility leading to an increased level of vitamin C and β carotene in the films.

O uso da mitomicina C em cirurgia combinada

Purpose: To analyze the efficacy and safety of intraope-rative mitomycin C (MMC) in combined procedures (extra-capsular cataract extraction + trabeculectomy). Methods: Twenty-four patients were randomized to either MMC (0.5 mg/ml) (n = 14) or saline solution (n = 10) for 3 minutes during the combined procedure. Results: Twelve months after surgery, mean IOP in the MMC group (13.2 ± 2.9 mmHg) was significantly lower than in the control group (16.3 ± 3.9 mmHg) (p = 0.02). The mean number of medications used during the 12-month follow-up in the control group (1.33 ± 0.5) was significantly higher than in the MMC-treated group (0.5 ± 0.5) (p = 0.005). Life table analysis showed a significantly higher probability of IOP control in the MMC group than in the control group (p < 0.01). Conclusions: Intraoperative MMC is safe and effective in pro-moting a better IOP control and reducing the need for postoperative antiglaucoma medications. We suggest intraope-rative MMC to be routinely employed in combined procedures.

Central retinal vein thrombosis as an initial manifestation of heterozygous protein C deficiency: case report

The purpose of this paper is to report a case of central retinal vein thrombosis associated with isolated heterozygous protein C deficiency. Acute occlusion of the central retinal vein presents as one of the most dramatic pictures in ophthalmology. It is often a result of both local and systemic causes. A rare systemic cause is heterozygous protein C deficiency, and it usually occurs in combination with other thrombophilic conditions. This case highlights that isolated heterozygous protein C deficiency may be the cause of central retinal vein thrombosis and underscores the importance of its screening in young patients with this ophthalmologic disease.

O papel do trabalho na transformação do homem em macaco : estudo sobre a disciplina no trabalho do jogador profissional do Sertãozinho F. C

Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Educação Física

Atividade fisica e a relação com a qualidade de vida, ansiedade e depressão em pessoas com sequelas de acidente vascular cerebral isquemico (AVCI)/ c Alberto Martins da Costa

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Estabilidade oxidativa e microbiológica em carne de galinha mecanicamente separada e adicionada de antioxidantes durante período de armazenamento a -18 °C

Com o objetivo de acompanhar a estabilidade físico-química e microbiológica da carne mecanicamente separada (CMS) de diferentes origens e estocada durante 99 dias a -18 °C, foi realizada prévia mistura de conservante (nitrito de sódio) e antioxidante (eritorbato de sódio) em CMS obtida de duas linhagens de aves: galinhas matrizes de corte e galinhas poedeiras comerciais brancas. Na CMS de cada linhagem foram realizados três diferentes tratamentos: 1) controle (sem aditivos); 2) adição de 150 ppm de nitrito; e 3) adição de 150 ppm de nitrito e 500 ppm de eritorbato. Os resultados encontrados demonstraram que a adição de nitrito isoladamente não impediu a oxidação lipídica, avaliada através do índice de TBARS, nem a alteração na cor, avaliada em colorímetro. Por outro lado, a adição de nitrito juntamente com eritorbato foi efetiva na redução dos problemas de oxidação lipídica na CMS de galinhas matrizes, e em menor grau, na CMS de poedeiras. A adição de nitrito e eritorbato na CMS também melhorou a preservação da cor vermelha desejável (a*) ao longo do tempo. A avaliação da estabilidade microbiológica da CMS, realizada no primeiro e último dia de estocagem congelada, para microrganismos mesófilos, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens e Pseudomonas spp., e quinzenalmente para microrganismos psicrotróficos, indicou que não houve uma variação significativa nas contagens em função do tratamento utilizado (diferentes aditivos adicionados). Não foi detectada Salmonella spp. em nenhuma das amostras analisadas. Em função da melhoria da estabilidade oxidativa, recomenda-se a adição de nitrito (150 ppm) e eritorbato (500 ppm) em CMS de galinhas matrizes a ser estocada congelada por um período prolongado.

Vitaminas D e C para poedeiras na fase inicial de produção de ovos

Um experimento foi conduzido com o objetivo de avaliar os efeitos de duas fontes de vitamina D e três níveis de vitamina C sobre as características de desempenho, a qualidade interna e externa dos ovos, os níveis de cálcio total e iônico séricos e a resistência óssea de poedeiras. Foram utilizadas 288 galinhas da linhagem ISA Babcock B300® com 23 semanas de idade, durante um período experimental de 12 semanas. Utilizou-se o delineamento inteiramente ao acaso em arranjo fatorial 2 × 3, com os fatores: fontes de vitamina D (colecalciferol e 25-hidroxicolecalciferol - 25(OH)D3) e de vitamina C (0, 100 e 200 ppm), totalizando seis tratamentos com oito repetições de seis aves. O nível basal de colecalciferol foi de 2.756 UI/kg, correspondendo a 5,51 g do produto comercial Hy.D®/t de ração, como fonte de 25(OH)D3. Os fatores estudados não influenciaram o consumo de ração, a produção, o peso e a massa de ovos. Observou-se efeito da interação de fontes de vitamina sobre a conversão alimentar, que foi melhor quando utilizado metabólito 25(OH)D3 na ausência de vitamina C. Interações foram observadas para porcentagem de albúmen e porcentagem de gema, que aumentaram na presença de 200 ppm de vitamina C. O peso específico dos ovos, as concentrações de cálcio sérico, cinzas ósseas e a resistência à quebra não foram influenciadas pelas fontes de vitamina D e C. Houve interação para porcentagem e espessura de casca, cujos maiores valores foram obtidos com a suplementação de vitamina C na presença de 25(OH)D3. Em poedeiras na fase inicial de produção, a conversão alimentar é melhor com a utilização do 25(OH)D3 e a espessura e porcentagem de casca também melhoram com a utilização de 25(OH)D3 e a suplementação de vitamina C nas dietas (100 ou 200 ppm, respectivamente).

Efeito da lavagem e da adição de aditivos sobre a estabilidade de carne mecanicamente separada de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) durante estocagem a -18 ºC

Este estudo teve como objetivo avaliar a influência da lavagem e da adição de eritorbato de sódio e tripolifosfato de sódio na estabilidade de Carne Mecanicamente Separada (CMS) de tilápia de Nilo (Oreochromis niloticus) durante 6 meses de armazenamento a -18 ºC. A CMS obtida por meio de máquina separadora de carne e ossos foi dividida em quatro tratamentos (CMS lavada com e sem aditivos, e CMS não lavada com e sem aditivos) e mantida sob congelamento a -18 ºC, por 180 dias. A estabilidade foi avaliada por meio de análises microbiológicas e determinações de nitrogênio não proteico (NNP), bases nitrogenadas voláteis (BNV), substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), pH e drip (perda de água no descongelamento). O processo de lavagem causou redução de aproximadamente 41, 44 e 66% nos teores de proteína bruta, lipídios e cinzas, respectivamente, reduzindo também os valores iniciais de NNP, BNV e TBARS. Durante o armazenamento, foram observados aumentos (p < 0,05) nos teores de NNP, BNV e pH em praticamente todos os tratamentos, exceto na CMS lavada com aditivos, que não apresentou aumentos significativos nos teores de NNP e pH. O uso de aditivos nas CMS diminuiu o drip ao longo do armazenamento, mas não alterou (p > 0,05) os teores de TBARS. Os parâmetros microbiológicos avaliados não ultrapassaram os limites permitidos pela legislação. As CMS permaneceram estáveis e em boas condições de utilização, independentemente da inclusão de aditivo, sendo viável sua estocagem a -18 ºC por 180 dias.