Utilização de índices de estabilidade transitória para a avaliação de segurança dinâmica

Indices that report how much a contingency is stable or unstable in an electrical power system have been the object of several studies in the last decades. In some approaches, indices are obtained from time-domain simulation; others explore the calculation of the stability margin from the so-called direct methods, or even by neural networks.The goal is always to obtain a fast and reliable way of analysing large disturbance that might occur on the power systems. A fast classification in stable and unstable, as a function of transient stability is crucial for a dynamic security analysis. All good propositions as how to analyse contingencies must present some important features: classification of contingencies; precision and reliability; and efficiency computation. Indices obtained from time-domain simulations have been used to classify the contingencies as stable or unstable. These indices are based on the concepts of coherence, transient energy conversion between kinetic energy and potential energy, and three dot products of state variable. The classification of the contingencies using the indices individually is not reliable, since the performance of these indices varies with each simulated condition. However, collapsing these indices into a single one can improve the analysis significantly. In this paper, it is presented the results of an approach to filter the contingencies, by a simple classification of them into stable, unstable or marginal. This classification is performed from the composite indices obtained from step by step simulation with a time period of the clearing time plus 0.5 second. The contingencies originally classified as stable or unstable do not require this extra simulation. The methodology requires an initial effort to obtain the values of the intervals for classification, and the weights. This is performed once for each power system and can be used in different operating conditions and for different contingencies. No misplaced classification o- - ccurred in any of the tests, i.e., we detected no stable case classified as unstable or otherwise. The methodology is thus well fitted for it allows for a rapid conclusion about the stability of th system, for the majority of the contingencies (Stable or Unstable Cases). The tests, results and discussions are presented using two power systems: (1) the IEEE17 system, composed of 17 generators, 162 buses and 284 transmission lines; and (2) a South Brazilian system configuration, with 10 generators, 45 buses and 71 lines.

Increasing the efficiency of disparity computation by interpolation

Tässä diplomityössä tutkitaan dispariteettikartan laskennan tehostamista interpoloimalla. Kolmiomittausta käyttämällä stereokuvasta muodostetaan ensin harva dispariteettikartta, jonka jälkeen koko kuvan kattava dispariteettikartta muodostetaan interpoloimalla. Kolmiomittausta varten täytyy tietää samaa reaalimaailman pistettä vastaavat kuvapisteet molemmissa kameroissa. Huolimatta siitä, että vastaavien pisteiden hakualue voidaan pienentää kahdesta ulottuvuudesta yhteen ulottuvuuteen käyttämällä esimerkiksi epipolaarista geometriaa, on laskennallisesti tehokkaampaa määrittää osa dispariteetikartasta interpoloimalla, kuin etsiä vastaavia kuvapisteitä stereokuvista. Myöskin johtuen stereonäköjärjestelmän kameroiden välisestä etäisyydestä, kaikki kuvien pisteet eivät löydy toisesta kuvasta. Näin ollen on mahdotonta määrittää koko kuvan kattavaa dispariteettikartaa pelkästään vastaavista pisteistä. Vastaavien pisteiden etsimiseen tässä työssä käytetään dynaamista ohjelmointia sekä korrelaatiomenetelmää. Reaalimaailman pinnat ovat yleisesti ottaen jatkuvia, joten geometrisessä mielessä on perusteltua approksimoida kuvien esittämiä pintoja interpoloimalla. On myöskin olemassa tieteellistä näyttöä, jonkamukaan ihmisen stereonäkö interpoloi objektien pintoja.

A scheme for efficient quantum computation wtih linear optics

Quantum computers promise to increase greatly the efficiency of solving problems such as factoring large integers, combinatorial optimization and quantum physics simulation. One of the greatest challenges now is to implement the basic quantum-computational elements in a physical system and to demonstrate that they can be reliably and scalably controlled. One of the earliest proposals for quantum computation is based on implementing a quantum bit with two optical modes containing one photon. The proposal is appealing because of the ease with which photon interference can be observed. Until now, it suffered from the requirement for non-linear couplings between optical modes containing few photons. Here we show that efficient quantum computation is possible using only beam splitters, phase shifters, single photon sources and photo-detectors. Our methods exploit feedback from photo-detectors and are robust against errors from photon loss and detector inefficiency. The basic elements are accessible to experimental investigation with current technology.

Evaluating the efficiency of fractional integration parameter estimators

This article deals with the efficiency of fractional integration parameter estimators. This study was based on Monte Carlo experiments involving simulated stochastic processes with integration orders in the range]-1,1[. The evaluated estimation methods were classified into two groups: heuristics and semiparametric/maximum likelihood (ML). The study revealed that the comparative efficiency of the estimators, measured by the lesser mean squared error, depends on the stationary/non-stationary and persistency/anti-persistency conditions of the series. The ML estimator was shown to be superior for stationary persistent processes; the wavelet spectrum-based estimators were better for non-stationary mean reversible and invertible anti-persistent processes; the weighted periodogram-based estimator was shown to be superior for non-invertible anti-persistent processes.

ROM-based computation: Quantum versus classical

We introduce a model of computation based on read only memory (ROM), which allows us to compare the space-efficiency of reversible, error-free classical computation with reversible, error-free quantum computation. We show that a ROM-based quantum computer with one writable qubit is universal, whilst two writable bits are required for a universal classical ROM-based computer. We also comment on the time-efficiency advantages of quantum computation within this model.

A Flexible Architecture for the Computation of Direct and Inverse Transforms in H.264/AVC Video Codecs

A new high throughput and scalable architecture for unified transform coding in H.264/AVC is proposed in this paper. Such flexible structure is capable of computing all the 4x4 and 2x2 transforms for Ultra High Definition Video (UHDV) applications (4320x7680@ 30fps) in real-time and with low hardware cost. These significantly high performance levels were proven with the implementation of several different configurations of the proposed structure using both FPGA and ASIC 90 nm technologies. In addition, such experimental evaluation also demonstrated the high area efficiency of theproposed architecture, which in terms of Data Throughput per Unit of Area (DTUA) is at least 1.5 times more efficient than its more prominent related designs(1).

High Performance Multi-Standard Architecture for DCT Computation in H.264/AVC High Profile and HEVC Codecs

A new high performance architecture for the computation of all the DCT operations adopted in the H.264/AVC and HEVC standards is proposed in this paper. Contrasting to other dedicated transform cores, the presented multi-standard transform architecture is supported on a completely configurable, scalable and unified structure, that is able to compute not only the forward and the inverse 8×8 and 4×4 integer DCTs and the 4×4 and 2×2 Hadamard transforms defined in the H.264/AVC standard, but also the 4×4, 8×8, 16×16 and 32×32 integer transforms adopted in HEVC. Experimental results obtained using a Xilinx Virtex-7 FPGA demonstrated the superior performance and hardware efficiency levels provided by the proposed structure, which outperforms its more prominent related designs by at least 1.8 times. When integrated in a multi-core embedded system, this architecture allows the computation, in real-time, of all the transforms mentioned above for resolutions as high as the 8k Ultra High Definition Television (UHDTV) (7680×4320 @ 30fps).

On the numerical computation of the Mittag-Leffler function

Recently simple limiting functions establishing upper and lower bounds on the Mittag-Leffler function were found. This paper follows those expressions to design an efficient algorithm for the approximate calculation of expressions usual in fractional-order control systems. The numerical experiments demonstrate the superior efficiency of the proposed method.

On the numerical computation of the Mittag-Leffler function

Recently simple limiting functions establishing upper and lower bounds on the Mittag-Leffler function were found. This paper follows those expressions to design an efficient algorithm for the approximate calculation of expressions usual in fractional-order control systems. The numerical experiments demonstrate the superior efficiency of the proposed method.

On the computation of reducible invariant tori on a parallel computer

We present an algorithm for the computation of reducible invariant tori of discrete dynamical systems that is suitable for tori of dimensions larger than 1. It is based on a quadratically convergent scheme that approximates, at the same time, the Fourier series of the torus, its Floquet transformation, and its Floquet matrix. The Floquet matrix describes the linearization of the dynamics around the torus and, hence, its linear stability. The algorithm presents a high degree of parallelism, and the computational effort grows linearly with the number of Fourier modes needed to represent the solution. For these reasons it is a very good option to compute quasi-periodic solutions with several basic frequencies. The paper includes some examples (flows) to show the efficiency of the method in a parallel computer. In these flows we compute invariant tori of dimensions up to 5, by taking suitable sections.

Practical and Foundational Aspects of Secure Computation

Il y a des problemes qui semblent impossible a resoudre sans l'utilisation d'un tiers parti honnete. Comment est-ce que deux millionnaires peuvent savoir qui est le plus riche sans dire a l'autre la valeur de ses biens ? Que peut-on faire pour prevenir les collisions de satellites quand les trajectoires sont secretes ? Comment est-ce que les chercheurs peuvent apprendre les liens entre des medicaments et des maladies sans compromettre les droits prives du patient ? Comment est-ce qu'une organisation peut ecmpecher le gouvernement d'abuser de l'information dont il dispose en sachant que l'organisation doit n'avoir aucun acces a cette information ? Le Calcul multiparti, une branche de la cryptographie, etudie comment creer des protocoles pour realiser de telles taches sans l'utilisation d'un tiers parti honnete. Les protocoles doivent etre prives, corrects, efficaces et robustes. Un protocole est prive si un adversaire n'apprend rien de plus que ce que lui donnerait un tiers parti honnete. Un protocole est correct si un joueur honnete recoit ce que lui donnerait un tiers parti honnete. Un protocole devrait bien sur etre efficace. Etre robuste correspond au fait qu'un protocole marche meme si un petit ensemble des joueurs triche. On demontre que sous l'hypothese d'un canal de diusion simultane on peut echanger la robustesse pour la validite et le fait d'etre prive contre certains ensembles d'adversaires. Le calcul multiparti a quatre outils de base : le transfert inconscient, la mise en gage, le partage de secret et le brouillage de circuit. Les protocoles du calcul multiparti peuvent etre construits avec uniquements ces outils. On peut aussi construire les protocoles a partir d'hypoth eses calculatoires. Les protocoles construits a partir de ces outils sont souples et peuvent resister aux changements technologiques et a des ameliorations algorithmiques. Nous nous demandons si l'efficacite necessite des hypotheses de calcul. Nous demontrons que ce n'est pas le cas en construisant des protocoles efficaces a partir de ces outils de base. Cette these est constitue de quatre articles rediges en collaboration avec d'autres chercheurs. Ceci constitue la partie mature de ma recherche et sont mes contributions principales au cours de cette periode de temps. Dans le premier ouvrage presente dans cette these, nous etudions la capacite de mise en gage des canaux bruites. Nous demontrons tout d'abord une limite inferieure stricte qui implique que contrairement au transfert inconscient, il n'existe aucun protocole de taux constant pour les mises en gage de bit. Nous demontrons ensuite que, en limitant la facon dont les engagements peuvent etre ouverts, nous pouvons faire mieux et meme un taux constant dans certains cas. Ceci est fait en exploitant la notion de cover-free families . Dans le second article, nous demontrons que pour certains problemes, il existe un echange entre robustesse, la validite et le prive. Il s'effectue en utilisant le partage de secret veriable, une preuve a divulgation nulle, le concept de fantomes et une technique que nous appelons les balles et les bacs. Dans notre troisieme contribution, nous demontrons qu'un grand nombre de protocoles dans la litterature basee sur des hypotheses de calcul peuvent etre instancies a partir d'une primitive appelee Transfert Inconscient Veriable, via le concept de Transfert Inconscient Generalise. Le protocole utilise le partage de secret comme outils de base. Dans la derniere publication, nous counstruisons un protocole efficace avec un nombre constant de rondes pour le calcul a deux parties. L'efficacite du protocole derive du fait qu'on remplace le coeur d'un protocole standard par une primitive qui fonctionne plus ou moins bien mais qui est tres peu couteux. On protege le protocole contre les defauts en utilisant le concept de privacy amplication .

Distributed conditional computation

L'objectif de cette thèse est de présenter différentes applications du programme de recherche de calcul conditionnel distribué. On espère que ces applications, ainsi que la théorie présentée ici, mènera à une solution générale du problème d'intelligence artificielle, en particulier en ce qui a trait à la nécessité d'efficience. La vision du calcul conditionnel distribué consiste à accélérer l'évaluation et l'entraînement de modèles profonds, ce qui est très différent de l'objectif usuel d'améliorer sa capacité de généralisation et d'optimisation. Le travail présenté ici a des liens étroits avec les modèles de type mélange d'experts. Dans le chapitre 2, nous présentons un nouvel algorithme d'apprentissage profond qui utilise une forme simple d'apprentissage par renforcement sur un modèle d'arbre de décisions à base de réseau de neurones. Nous démontrons la nécessité d'une contrainte d'équilibre pour maintenir la distribution d'exemples aux experts uniforme et empêcher les monopoles. Pour rendre le calcul efficient, l'entrainement et l'évaluation sont contraints à être éparse en utilisant un routeur échantillonnant des experts d'une distribution multinomiale étant donné un exemple. Dans le chapitre 3, nous présentons un nouveau modèle profond constitué d'une représentation éparse divisée en segments d'experts. Un modèle de langue à base de réseau de neurones est construit à partir des transformations éparses entre ces segments. L'opération éparse par bloc est implémentée pour utilisation sur des cartes graphiques. Sa vitesse est comparée à deux opérations denses du même calibre pour démontrer le gain réel de calcul qui peut être obtenu. Un modèle profond utilisant des opérations éparses contrôlées par un routeur distinct des experts est entraîné sur un ensemble de données d'un milliard de mots. Un nouvel algorithme de partitionnement de données est appliqué sur un ensemble de mots pour hiérarchiser la couche de sortie d'un modèle de langage, la rendant ainsi beaucoup plus efficiente. Le travail présenté dans cette thèse est au centre de la vision de calcul conditionnel distribué émis par Yoshua Bengio. Elle tente d'appliquer la recherche dans le domaine des mélanges d'experts aux modèles profonds pour améliorer leur vitesse ainsi que leur capacité d'optimisation. Nous croyons que la théorie et les expériences de cette thèse sont une étape importante sur la voie du calcul conditionnel distribué car elle cadre bien le problème, surtout en ce qui concerne la compétitivité des systèmes d'experts.

WAIS Seminar:Secure Multi-Party Computation for the Masses

Speaker(s): Prof. David Evans Organiser: Dr Tim Chown Time: 22/05/2014 10:45-11:45 Location: B53/4025 Abstract Secure multi-party computation enables two (or more) participants to reliably compute a function that depends on both of their inputs, without revealing those inputs to the other party or needing to trust any other party. It could enable two people who meet at a conference to learn who they known in common without revealing any of their other contacts, or allow a pharmaceutical company to determine the correct dosage of a medication based on a patient’s genome without compromising the privacy of the patient. A general solution to this problem has been known since Yao's pioneering work in the 1980s, but only recently has it become conceivable to use this approach in practice. Over the past few years, my research group has worked towards making secure computation practical for real applications. In this talk, I'll provide a brief introduction to secure computation protocols, describe the techniques we have developed to design scalable and efficient protocols, and share some recent results on improving efficiency and how secure computing applications are developed.

Adaptive approximate Bayesian computation

Sequential techniques can enhance the efficiency of the approximate Bayesian computation algorithm, as in Sisson et al.'s (2007) partial rejection control version. While this method is based upon the theoretical works of Del Moral et al. (2006), the application to approximate Bayesian computation results in a bias in the approximation to the posterior. An alternative version based on genuine importance sampling arguments bypasses this difficulty, in connection with the population Monte Carlo method of Cappe et al. (2004), and it includes an automatic scaling of the forward kernel. When applied to a population genetics example, it compares favourably with two other versions of the approximate algorithm.