Development of a high performance parallel computing platform and its use in the study of nanostructures : clusters, sheets and tubes .

Small clusters of gallium oxide, technologically important high temperature ceramic, together with interaction of nucleic acid bases with graphene and small-diameter carbon nanotube are focus of first principles calculations in this work. A high performance parallel computing platform is also developed to perform these calculations at Michigan Tech. First principles calculations are based on density functional theory employing either local density or gradient-corrected approximation together with plane wave and gaussian basis sets. The bulk Ga2O3 is known to be a very good candidate for fabricating electronic devices that operate at high temperatures. To explore the properties of Ga2O3 at nonoscale, we have performed a systematic theoretical study on the small polyatomic gallium oxide clusters. The calculated results find that all lowest energy isomers of GamOn clusters are dominated by the Ga-O bonds over the metal-metal or the oxygen-oxygen bonds. Analysis of atomic charges suggest the clusters to be highly ionic similar to the case of bulk Ga2O3. In the study of sequential oxidation of these slusters starting from Ga2O, it is found that the most stable isomers display up to four different backbones of constituent atoms. Furthermore, the predicted configuration of the ground state of Ga2O is recently confirmed by the experimental result of Neumark's group. Guided by the results of calculations the study of gallium oxide clusters, performance related challenge of computational simulations, of producing high performance computers/platforms, has been addressed. Several engineering aspects were thoroughly studied during the design, development and implementation of the high performance parallel computing platform, rama, at Michigan Tech. In an attempt to stay true to the principles of Beowulf revolutioni, the rama cluster was extensively customized to make it easy to understand, and use - for administrators as well as end-users. Following the results of benchmark calculations and to keep up with the complexity of systems under study, rama has been expanded to a total of sixty four processors. Interest in the non-covalent intereaction of DNA with carbon nanotubes has steadily increased during past several years. This hybrid system, at the junction of the biological regime and the nanomaterials world, possesses features which make it very attractive for a wide range of applicatioins. Using the in-house computational power available, we have studied details of the interaction between nucleic acid bases with graphene sheet as well as high-curvature small-diameter carbon nanotube. The calculated trend in the binding energies strongly suggests that the polarizability of the base molecules determines the interaction strength of the nucleic acid bases with graphene. When comparing the results obtained here for physisorption on the small diameter nanotube considered with those from the study on graphene, it is observed that the interaction strength of nucleic acid bases is smaller for the tube. Thus, these results show that the effect of introducing curvature is to reduce the binding energy. The binding energies for the two extreme cases of negligible curvature (i.e. flat graphene sheet) and of very high curvature (i.e. small diameter nanotube) may be considered as upper and lower bounds. This finding represents an important step towards a better understanding of experimentally observed sequence-dependent interaction of DNA with Carbon nanotubes.

Platform Architectures for Policy-Based Network Access Control

Tämä diplomityö käsittelee sääntöpohjaisen verkkoon pääsyn hallinnan (NAC) ratkaisuja arkkitehtonisesta näkökulmasta. Työssä käydään läpi Trusted Computing Groupin, Microsoft Corporationin, Juniper Networksin sekä Cisco Systemsin NAC-ratkaisuja. NAC koostuu joukosta uusia sekä jo olemassa olevia teknologioita, jotka auttavat ennalta määriteltyyn sääntökantaan perustuen hallitsemaan suojattuun verkkoon pyrkivien laitteiden tietoliikenneyhteyksiä. Käyttäjän tunnistamisen lisäksi NAC pystyy rajoittamaan verkkoon pääsyä laitekohtaisten ominaisuuksien perusteella, esimerkiksi virustunnisteisiin ja käyttöjärjestelmäpäivityksiin liittyen ja paikkaamaan tietyin rajoituksin näissä esiintyviä puutteita verkkoon pääsyn sallimiseksi. NAC on verraten uusi käsite, jolta puuttuu tarkka määritelmä. Tästä johtuen nykymarkkinoilla myydään ominaisuuksiltaan puutteellisia tuotteita NAC-nimikkeellä. Standardointi eri valmistajien NAC-komponenttien yhteentoimivuuden takaamiseksi on meneillään, minkä perusteella ratkaisut voidaan jakaa joko avoimia standardeja tai valmistajakohtaisia standardeja noudattaviksi. Esitellyt NAC-ratkaisut noudattavat standardeja joko rajoitetusti tai eivät lainkaan. Mikään läpikäydyistä ratkaisuista ei ole täydellinen NAC, mutta Juniper Networksin ratkaisu nousee niistä potentiaalisimmaksi jatkokehityksen ja -tutkimuksen kohteeksi TietoEnator Processing & Networks Oy:lle. Eräs keskeinen ongelma NAC-konseptissa on työaseman tietoverkolle toimittama mahdollisesti valheellinen tietoturvatarkistuksen tulos, minkä perusteella pääsyä osittain hallitaan. Muun muassa tähän ongelmaan ratkaisuna voisi olla jo nykytietokoneista löytyvä TPM-siru, mikä takaa tiedon oikeellisuuden ja koskemattomuuden.

Sviluppo storico ed economico del cloud computing: Cloud foundry come esempio di platform as a service

Il Cloud Computing è una realtà sempre più diffusa e discussa nel nostro periodo storico, ma probabilmente non è ancora chiaro a tutti di cosa si tratta e le potenzialità che possiede. Infatti, non esiste ancora una definizione univoca e condivisa e questo può creare confusione. Oggi le grandi compagnie nella comunità informatica spingono sempre di più per affermare i servizi Cloud a livello mondiale, non solo per le aziende del settore, ma anche per tutte le altre. Ed è così che le aziende di tutto il mondo si muovono per imparare e adottare questa nuova tecnologia, per spostare i loro centri dati e le loro applicazioni nel Cloud. Ma dove e quando nasce il Cloud Computing? Quali sono realmente i benefici per le aziende che adottano questa tecnologia? Questo è l'obiettivo della mia tesi: cercare di far chiarezza sulla sua definizione, indagare sulla sua nascita e fare un quadro economico del suo sviluppo, analizzando i benefici per le aziende e le opportunità offerte. Come caso di studio ho scelto la piattaforma Cloud Foundry perchè in questo momento è in forte espansione e sta facendo un grosso lavoro per cercare di rendere il suo prodotto uno standard per il Cloud Computing. Come esempio particolare di piattaforma basata su Cloud Foundry si parlerà di Bluemix, la piattaforma Cloud offerta da IBM, una delle più grandi aziende nel settore informatico.

Platform as a Service - new opportunities for software development companies

Today cloud computing is the next stage in development information-oriented society in field of information technologies. Great attention is paid to cloud computing in general, but the lack of scientific consideration to components brings to the problem, that not all aspects are well examined. This thesis is an attempt to consider Platform as a Service (a technology of providing development environment through the Internet) from divergent angles. Technical characteristics, costs, time, estimation of effectiveness, risks, strategies that can be applied, migration process, advantages and disadvantages and the future of the approach are examined to get the overall picture of cloud platforms. During the work literature study was used to examine Platform as a Service, characteristics of existent cloud platforms were explored and a model of a typical software development company was developed to create a scenario of migration to cloud technologies. The research showed that besides all virtues in reducing costs and time, cloud platforms have some significant obstacles in adoption. Privacy, security and insufficient legislation impede the concept to be widespread.

Towards a real-time 3D object recognition pipeline on mobile GPGPU computing platforms using low-cost RGB-D sensors

In this project, we propose the implementation of a 3D object recognition system which will be optimized to operate under demanding time constraints. The system must be robust so that objects can be recognized properly in poor light conditions and cluttered scenes with significant levels of occlusion. An important requirement must be met: the system must exhibit a reasonable performance running on a low power consumption mobile GPU computing platform (NVIDIA Jetson TK1) so that it can be integrated in mobile robotics systems, ambient intelligence or ambient assisted living applications. The acquisition system is based on the use of color and depth (RGB-D) data streams provided by low-cost 3D sensors like Microsoft Kinect or PrimeSense Carmine. The range of algorithms and applications to be implemented and integrated will be quite broad, ranging from the acquisition, outlier removal or filtering of the input data and the segmentation or characterization of regions of interest in the scene to the very object recognition and pose estimation. Furthermore, in order to validate the proposed system, we will create a 3D object dataset. It will be composed by a set of 3D models, reconstructed from common household objects, as well as a handful of test scenes in which those objects appear. The scenes will be characterized by different levels of occlusion, diverse distances from the elements to the sensor and variations on the pose of the target objects. The creation of this dataset implies the additional development of 3D data acquisition and 3D object reconstruction applications. The resulting system has many possible applications, ranging from mobile robot navigation and semantic scene labeling to human-computer interaction (HCI) systems based on visual information.

Controladores linguísticos Fuzzy

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Avaliação da satisfação do utente na comunicação com os profissionais de saúde construção e validação de um instrumento

A satisfação do utente na comunicação com profissionais de saúde é um indicador de qualidade dos serviços ou instituições. Na literatura não encontramos instrumentos padronizados e validados, que avaliem a satisfação do utente na comunicação com os profissionais de saúde. O presente estudo tem como objetivo construir e validar um instrumento para avaliar a satisfação do utente na comunicação com os profissionais de saúde. Desenvolvemos este estudo em três ciclos. Um primeiro, revisão da literatura, para identificar dimensões e itens da comunicação interpessoal na saúde. No segundo ciclo, conduzimos um método de Delphi modificado em três rondas, com recurso à plataforma informática de questionários Survey Monkey, no qual participou um painel de 25 peritos; estabelecemos como critério mínimo de retenção para a ronda seguinte os itens que recebessem 70% do consenso por parte do painel. Após as três rondas, obtivemos um instrumento com seis dimensões comunicacionais (comunicação verbal, comunicação não verbal, empatia, respeito, resolução de problemas e material de apoio), vinte e cinco itens específicos, e mais seis dimensões genéricas, que avaliam cada uma das dimensões. No terceiro ciclo avaliamos as características psicométricas, em termos de sensibilidade, validade do construto e fidelidade, numa amostra de 348 participantes. Os resultados mostram que todas as categorias de resposta estavam representadas em todos os itens. Validade do construto- a análise fatorial identificou uma solução de seis componentes que explicam 71% da variância total. Fiabilidade - os valores da correlação item-total variam entre 0,387 e 0,722, existindo uma correlação positiva moderada a forte. O valor de alfa de Cronbach (α=0,928) indica que a consistência interna é excelente. O instrumento construído apresenta boas propriedades psicométricas. Fica assim disponível uma nova ferramenta para auxiliar na gestão e no processo de planeamento necessários ao incremento da qualidade nos serviços e instituições de saúde.

Support System for Rational Use of Electric Energy

This paper presents the system developed to promote the rational use of electric energy among consumers and, thus, increase the energy efficiency. The goal is to provide energy consumers with an application that displays the energy consumption/production profiles, sets up consuming ceilings, defines automatic alerts and alarms, compares anonymously consumers with identical energy usage profiles by region and predicts, in the case of non-residential installations, the expected consumption/production values. The resulting distributed system is organized in two main blocks: front-end and back-end. The front-end includes user interface applications for Android mobile devices and Web browsers. The back-end provides data storage and processing functionalities and is installed in a cloud computing platform - the Google App Engine - which provides a standard Web service interface. This option ensures interoperability, scalability and robustness to the system.

Sistema de apoio à racionalização da utilização de energia eléctrica

Esta dissertação descreve o sistema de apoio à racionalização da utilização de energia eléctrica desenvolvido no âmbito da unidade curricular de Tese/Dissertação. O domínio de aplicação enquadra-se no contexto da Directiva da União Europeia 2006/32/EC que declara ser necessário colocar à disposição dos consumidores a informação e os meios que promovam a redução do consumo e o aumento da eficiência energética individual. O objectivo é o desenvolvimento de uma solução que permita a representação gráfica do consumo/produção, a definição de tectos de consumo, a geração automática de alertas e alarmes, a comparação anónima com clientes com perfil idêntico por região e a previsão de consumo/produção no caso de clientes industriais. Trata-se de um sistema distribuído composto por front-end e back-end. O front-end é composto pelas aplicações de interface com o utilizador desenvolvidas para dispositivos móveis Android e navegadores Web. O back-end efectua o armazenamento e processamento de informação e encontra-se alojado numa plataforma de cloud computing – o Google App Engine – que disponibiliza uma interface padrão do tipo serviço Web. Esta opção assegura interoperabilidade, escalabilidade e robustez ao sistema. Descreve-se em detalhe a concepção, desenvolvimento e teste do protótipo realizado, incluindo: (i) as funcionalidades de gestão e análise de consumo e produção de energia implementadas; (ii) as estruturas de dados; (iii) a base de dados e o serviço Web; e (iv) os testes e a depuração efectuados. (iv) Por fim, apresenta-se o balanço deste projecto e efectuam-se sugestões de melhoria.

Considerations on the Least Upper Bound for Mixed-Criticality Real-Time Systems

5th Brazilian Symposium on Computing Systems Engineering, SBESC 2015 (SBESC 2015). 3 to 6, Nov, 2015. Foz do Iguaçu, Brasil.

Implantació d'una plataforma informàtica en una entitat financera fusionada

Els darrers anys han estat molt convulsos en el món financer. De tots és coneguda la crisi, immobiliària en un primer moment, i financera més tard. Reestructuracions, fusions, absorcions, intervencions i nacionalitzacions han estat a l’ordre del dia en el món de les entitats financeres els últims 3 anys. El mapa financer ha passat de més de 50 entitats a poc menys de 10 en tan sols 3 anys. Els departaments de tecnologia de bancs i caixes no han estat aliens a aquests moviments. Tot i estar relativament al marge del negoci financer de l’entitat, cada fusió ha atorgat un paper protagonista a tota la plantilla informàtica. Ja que cada reestructuració ha suposat un gran esforç per integrar entitats molt diferents entre si en una de sola. Intentant que l’impacte a clients i a usuaris fos el menor possible. Caixa Manlleu és un exemple proper de la reestructuració del món financer, i ha protagonitzat, juntament amb Caixa Sabadell i Caixa Terrassa, la creació d’Unnim. Aquest cas real serà la base del treball. El projecte consisteix en la creació d’una plataforma informàtica per a la nova entitat resultant de la fusió. Una plataforma amb un doble objectiu: d’una banda, que reculli el millor de les tres plataformes d’origen i que compleixi tots els requestis que la nova entitat exigeix per tal que els usuaris puguin continuar fent les tasques diàries. I de l’altra, una plataforma que posi al dia i actualitzi tecnològicament l’entitat amb el mínim cost possible. Així doncs, cal analitzar per separat cadascuna de les 3 plataformes existents, inventariar les aplicacions comunes i les departamentals, així com les llicències de software vigents existents i no caducades. Decidir quines aplicacions es faran servir, si se’n poden aprofitar o si per contra en calen de noves. També cal analitzar quins equips informàtics (terminals) es necessitaran per tal de treure el màxim rendiment de la plataforma. Entre les conclusions obtingudes en el projecte, cal destacar els grans avantatges d’utilitzar aplicacions virtualitzades en lloc de les tradicionals aplicacions instal·lades físicament a cada terminal. Faciliten la feina i el manteniment, estalvien recursos i fan guanyar temps. A més a més s’aconsegueix una plataforma àgil, lleugera i ràpida.

Www-sovelluskehysten arviointi ja valinta

Useimmiten www-sovellusten käyttöliittymien rakentamiseen käytetään ohjelmistokehyksiä. Www-sovelluskehys voidaan valita lukuisista valmiista vaihtoehdoista. Valinta on kuitenkin ongelmallista. Vaikka hyviä vaihtoehtoja on paljon, www-sovelluskehykset ovat parhaimmillaan vain tietyissä tilanteissa. Tämän työn tavoitteena oli löytää keino vertailla www-sovelluskehyksiä. Menetelmän haluttiin olevan kustannustehokas. Työssä hyödynnettiin kirjallisuudesta löytyviä ohjeita ohjelmistokomponenttien ja työkalujen valintaan. Ohjeiden avulla valittiin www-sovelluskehyksien vertailuun sopivia arviointikriteerejä. Arviointikriteerien määrittelyä varten tutkittiin ohjelmistokehysten ja www-sovelluskehysten vaatimuksia. Ohjeiden avulla suoritettiin myös vertailu käytännössä. Työn tuloksena syntyneitä www-sovelluskehysten vaatimuksia ja arviointikriteerejä voidaan käyttää suoraan vertailuissa alustasta riippumatta. Tulosten avulla voidaan vähentää www-sovelluskehysten valintaan tarvittavan työn määrää. Työhön sisältyneen vertailun suorittamiseen kului kohtuullinen määrä aikaa, ja sillä kyettiin tunnistamaan eroja www-sovelluskehysten välillä.

BodyCloud: a SaaS approach for community body sensor networks

Body Sensor Networks (BSNs) have been recently introduced for the remote monitoring of human activities in a broad range of application domains, such as health care, emergency management, fitness and behaviour surveillance. BSNs can be deployed in a community of people and can generate large amounts of contextual data that require a scalable approach for storage, processing and analysis. Cloud computing can provide a flexible storage and processing infrastructure to perform both online and offline analysis of data streams generated in BSNs. This paper proposes BodyCloud, a SaaS approach for community BSNs that supports the development and deployment of Cloud-assisted BSN applications. BodyCloud is a multi-tier application-level architecture that integrates a Cloud computing platform and BSN data streams middleware. BodyCloud provides programming abstractions that allow the rapid development of community BSN applications. This work describes the general architecture of the proposed approach and presents a case study for the real-time monitoring and analysis of cardiac data streams of many individuals.

Sviluppo di sistemi per l'analisi della combustione in tempo reale per motori endotermici alternativi

I moderni motori a combustione interna diventano sempre più complessi L'introduzione della normativa antinquinamento EURO VI richiederà una significativa riduzione degli inquinanti allo scarico. La maggiore criticità è rappresentata dalla riduzione degli NOx per i motori Diesel da aggiungersi a quelle già in vigore con le precedenti normative. Tipicamente la messa a punto di una nuova motorizzazione prevede una serie di test specifici al banco prova. Il numero sempre maggiore di parametri di controllo della combustione, sorti come conseguenza della maggior complessità meccanica del motore stesso, causa un aumento esponenziale delle prove da eseguire per caratterizzare l'intero sistema. L'obiettivo di questo progetto di dottorato è quello di realizzare un sistema di analisi della combustione in tempo reale in cui siano implementati diversi algoritmi non ancora presenti nelle centraline moderne. Tutto questo facendo particolare attenzione alla scelta dell'hardware su cui implementare gli algoritmi di analisi. Creando una piattaforma di Rapid Control Prototyping (RCP) che sfrutti la maggior parte dei sensori presenti in vettura di serie; che sia in grado di abbreviare i tempi e i costi della sperimentazione sui motopropulsori, riducendo la necessità di effettuare analisi a posteriori, su dati precedentemente acquisiti, a fronte di una maggior quantità di calcoli effettuati in tempo reale. La soluzione proposta garantisce l'aggiornabilità, la possibilità di mantenere al massimo livello tecnologico la piattaforma di calcolo, allontanandone l'obsolescenza e i costi di sostituzione. Questa proprietà si traduce nella necessità di mantenere la compatibilità tra hardware e software di generazioni differenti, rendendo possibile la sostituzione di quei componenti che limitano le prestazioni senza riprogettare il software.