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No / Firewalls are crucial elements to enhance network security by examining the field value of every packet and decide whether to accept or discard the packet according to the firewall policy. However, the design of firewall policies, especially for enterprise networks, is complex and error-prone. This paper aims to propose an effective firewall design method to ensure the consistency, compactness and completeness of firewall rules. Specifically, we develop a new designing model, namely firewall design matrix, and the corresponding construction algorithm for mapping firewall rules to firewall design matrix. A firewall generation algorithm is proposed to generate the target firewall rules that are equivalent to the original ones while maintaining the completeness. Theoretical proof and extensive experiments on both real-world and synthetic firewalls are conducted to evaluate the performance of the proposed method. The results demonstrate that it can achieve a high compression ratio efficiently while maintaining the firewall rules conflict-free. Copyright (c) 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

Plasmonic nanostructures are considered promising candidates for essential components of integrated quantum technologies because of their ability to efficiently localize broad-band electromagnetic fields on the nanoscale. The resulting local near field can be understood as a spatial superposition of spectrally different plasmon-polariton modes due to the spectrally broad optical excitation, and thus can be described as a classical wave packet. Since plasmon polaritons, in turn, can transmit and receive non-classical light states, the exciting question arises to what extent they have to be described as quantum mechanical wave packets, i.e. as a superposition of different quantum states. But how to probe, characterize and eventually manipulate the quantum state of such plasmon polaritons? Up to now, probing at room temperatures relied completely on analyzing quantum optical properties of the corresponding in-going and out-going far-field photon modes. However, these methods so far only allow a rather indirect investigation of the plasmon-polariton quantum state by means of transfer into photons. Moreover, these indirect methods lack spatial resolution and therefore do not provide on-site access to the plasmon-polariton quantum state. However, since the spectroscopic method of coherent two-dimensional (2D) nanoscopy offers the capability to follow the plasmon- polariton quantum state both in Hilbert space and in space and time domain a complete characterization of the plasmon polariton is possible. In this thesis a versatile coherent 2D nanoscopy setup is presented combining spectral tunability and femtosecond time resolution with spatial resolution on the nanometer scale due to the detection of optically excited nonlinear emitted electrons via photoemission electron microscopy (PEEM). Optical excitation by amplitude- and phase-shaped, systematically-modified and interferometric-stable multipulse sequences is realized, and characterized via Fourier-transform spectral interferometry (FTSI). This linear technique enables efficient data acquisition in parallel to a simultaneously performed experiment. The full electric-field reconstruction of every generated multipulse sequence is used to analyze the effect of non-ideal pulse sequences on the two-dimensional spectral data of population-based multidimensional spectroscopy methods like, e.g., the coherent 2D nanoscopy applied in this thesis. Investigation of the spatially-resolved nonlinear electron emission yield from plasmonic gold nanoresonators by coherent 2D nanoscopy requires a quasi-particle treatment of the addressed plasmon-polariton mode and development of a quantum model to adequately describe the plasmon-assisted multi-quantum electron emission from nanostructures. Good agreement between simulated and experimental data enables to connect certain spectral features to superpositions of non-adjacent plasmon-polariton quantum states, i.e, non-adjacent occupation-number states of the underlying quantized, harmonic oscillator, thus direct probing of the plasmon-polariton quantum wave packet at the location of the nanostructure. This is a necessary step to locally control and manipulate the plasmon-polariton quantum state and thus of general interest for the realization of nanoscale quantum optical devices. / Plasmonische Nanostrukturen gelten als vielversprechende Kanditaten für wesentliche Bestandteile integrierter Quantentechnologien, da sie in der Lage sind, breitbandige elektromagnetische Felder auf der Nanoskala effizient zu lokalisieren. Durch die spektral breitbandige optische Anregung kann das so erzeugte lokale Nahfeld als räumliche Überlagerung von spektral verschiedenen Plasmon-Polariton Moden aufgefasst und daher als klassisches Wellenpaket beschrieben werden. Da Plasmon-Polaritonen wiederum nichtklassische Lichtzustände übertragen und erhalten können, stellt sich allerdings die spannende Frage, inwieweit man sie als quantenmechanische Wellenpakete, sprich eine Superposition von unterschiedlichen Quantenzuständen, beschreiben muss. Doch wie lässt sich der Quantenzustand solcher Plasmon-Polaritonen untersuchen, charakterisieren und schließlich manipulieren? Bislang beruhte die Untersuchung bei Raumtemperatur vollständig auf der Analyse der quantenoptischen Eigenschaften der entsprechenden ein- und ausgehenden Fernfeld-Photonenmoden. Diese Methoden erlauben allerdings bisher nur eine eher indirekte Untersuchung des Plasmonen-Polaritonen-Quantenzustands mittels Überführung in Photonen. Darüber hinaus mangelt es diesen indirekten Methoden an räumlicher Auflösung und sie bieten daher keinen Zugang zum Plasmonen-Polaritonen-Quantenzustand am Ort der Nanostruktur. Die spektroskopische Methode der kohärenten 2D-Nanoskopie bietet allerdings die Möglichkeit, den Plasmon-Polariton-Quantenzustand sowohl im Hilbert-Raum als auch im Raum- und Zeitbereich zu verfolgen, wodurch eine vollständige Charakterisierung des Plasmon-Polaritons möglich ist. In dieser Arbeit wird ein vielseitiger experimenteller Aufbau zur kohärenten zweidimensionalen (2D)-Nanoskopie vorgestellt, der spektrale Durchstimmbarkeit und Femtosekunden-Zeitauflösung mit räumlicher Auflösung auf der Nanometerskala durch den Nachweis optisch angeregter nichtlinear-emittierter Elektronen mittels Photoemissionselektronenmikroskopie (PEEM) kombiniert. Die optische Anregung durch amplituden- und phasengeformte, systematisch modifizierte und interferometrisch stabile Multipulssequenzen wird realisiert und über Fouriertransformierte Spektrale Interferenz (FTSI) charakterisiert. Diese lineare Technik ermöglicht eine effiziente Datenerfassung parallel zu einem gleichzeitig durchgeführten Experiment. Die vollständige Rekonstruktion des elektrischen Feldes jeder erzeugten Multipulssequenz wird verwendet, um die Auswirkung nicht-idealer Pulssequenzen auf die zweidimensionalen Spektraldaten von populationsbasierten multidimensionalen Spektroskopiemethoden, wie beispielsweise der in dieser Arbeit verwendeten kohärenter 2D-Nanoskopie, zu analysieren. Die Untersuchung der räumlich aufgelösten nichtlinearen Elektronenemissionsausbeute von plasmonischen Gold-Nanoresonatoren durch kohärente 2D-Nanoskopie erfordert eine Quasiteilchen-Behandlung der angesprochenen Plasmon-Polariton-Mode und die Entwicklung eines Quantenmodells, um die plasmonenunterstützte Multiquanten-Elektronenemission von Nanostrukturen korrekt zu beschreiben. Die gute Übereinstimmung zwischen simulierten und experimentellen Daten ermöglicht es, bestimmte spektrale Merkmale mit Überlagerungen von nicht-benachbarten Plasmon-Polariton-Quantenzuständen, sprich nicht-benachbarter Besetzungszahlzustände des zugrunde liegenden quantisierten, harmonischen Oszillators, in Verbindung zu bringen und so direkt das Plasmon-Polariton-Quantenwellenpaket am Ort der Nanostruktur zu untersuchen. Dies ist ein notwendiger Schritt, um den Plasmon-Polariton-Quantenzustand lokal zu kontrollieren und zu manipulieren, und somit von allgemeinem Interesse für die Realisierung von quantenoptischen Geräten im Nanomaßstab.

In a preprint by J. Wood, V. Lomadze, and E. Rogers, chains and boundary maps were defined for 2-D discrete behavioral systems. The corresponding homology groups were studied and tied to trajectory properties. Indeed, the homology groups encapsulated the concepts of autonomy, controllability, and signal restriction. We shall present an extension of their work to n-D discrete behavioral systems. In particular, we shall streamline the construction of the chain groups, the boundary maps between chains, and the study of the resultant homology groups. While constructing this machinery, we shall point out intrinsic flaws in their approach that make extension of their results less systematic. Finishing remarks shall be made on using the homology groups to determine system properties and potentially classify forms of controllability. / Master of Science

[pt] O presente trabalho estuda a percepção do público jovem em relação a programas de televisão desenhados para este segmento. A concepção de juventude seguiu a definição das Nações Unidas, que a define como a fase compreendida entre as idades de 15 e 24 anos e que no Brasil estima-se representar 18% da população. Além de conceituar a juventude sob diversas óticas e identificar o seu perfil atitudinal segundo crenças, comportamentos e valores, cobertos por uma revisão bibliográfica, foi realizado um trabalho de campo com 3 grupos de foco. Estes grupos foram expostos a um exercício de classificação por associações e dissociações de diferentes programas da televisão brasileira, resultando em mapas de posicionamento. A técnica utilizada foi o mapeamento multidimensional, realizada de forma qualitativa. O resultado permitiu avaliar o grau de aderência dos programas exibidos na televisão aberta às expectativas e percepções do público jovem. São sugeridos ajustes nas programações disponíveis na televisão aberta com base nas opiniões expostas por estes grupos. / [en] This present work studies the young audience`s perception of TV programs designed to this segment. The definition of youth herein exactly follows that of UN - people falling between the ages of 15 and 24 years inclusive - and in Brazil, 18% of the population are estimated to be young. Besides formulating concepts of youth from different standpoints and identifying their attitudinal profile based on creed, behavior and values, covered by a bibliographic revision, a field work was done focused on three selected groups. Those groups were exposed to a categorizing exercise, associating and disassociating different Brazilian TV programs, ending up on placement maps. The used technique was the multidimensional mapping, oriented by the qualitative approach. The result allowed evaluating the degree of adhesion among the young audience to the current broadcast TV programs, face to their expectations and perception. Some adjustments are suggested to the available broadcast TV programming guide based on those groups´ opinions.

Neste trabalho propomos uma nova maneira de visualizar campos vetoriais, dados de considerável importância em vários ramos da ciência. Fizemos uma revisão bibliográfica sobre segmentação de campos vetoriais e desenvolvemos nosso próprio método. Neste método são extraídas informações do campo e, de distribuições de frequências dos dados coletados são formados vetores multidimensionais. Esses vetores são projetados em duas dimensões e os agrupamentos destes pontos são utilizados para formar a segmentação do campo original. Os profissionais que fazem uso de ferramentas de visualização científica possuem, em geral, informações relevantes sobre o domínio do campo vetorial, mas essa informação é raramente aproveitada nas técnicas de segmentação. A técnica desenvolvida permite que o usuário interaja com os resultados, de maneira intuitiva, corrigindo e explorando a segmentação usando seu próprio conhecimento. Como contribuições desta pesquisa podemos citar o mecanismo de interação com o usuário para o auxílio da segmentação e uma nova maneira para representar os dados colhidos de campos vetoriais em dimensão alta / In this research we introduce a novel method for visualizing vector fields, data of considerable importance in several branches of science. We did a literature review targeting vector fields and developed our own method. In this method information is extracted from the field and, from frequency distributions of the collected data multidimensional vectors are created. These vectors are projected in two dimensions and clusters of these points are used to form a segmentation of the original field. The professionals that make use of scientific visualization tools have, in general, relevant information about the domain of the vector field, but this information is rarely exploited by segmentation techniques. The developed technique allows the user to interact with the results, intuitively, exploring and correcting the segmentation using his own knowledge. As contributions of this research include the mechanism of interaction with the user to aid the segmentation and a new method to represent the collected data from vector fields in high dimension

Os layouts gerados por técnicas de projeção multidimensional podem ser a base para diferentes metáforas de visualização que são aplicáveis a diversos tipos de dados. Existe muito interesse em investigar metáforas alternativas à comumente usada, nuvem de pontos usada para exibir layouts gerados por projeções multidimensionais. Neste trabalho, foi estudado este problema, com foco no domínio da visualização de músicas. Existem muitas dimensões envolvidas na percepção e manipulação de músicas e portanto é difícil encontrar um modelo computacional intuitivo para representá-las. Nosso objetivo neste trabalho foi investigar as representações visuais capazes de transmitir a estrutura de uma música, assim como exibir uma coleção de músicas de modo a ressaltar as similaridades. A solução proposta consiste em uma representação icônica de músicas individuais, que é associada ao posicionamento espacial dos grupos ou coleções de músicas gerado por uma técnica de projeção multidimensional que reflete suas similaridades estruturais. Tanto a projeção quanto o ícone requerem um vetor de características para representar a música. As características são extraídas a partir de arquivos MIDI, já que a própria natureza das descrições MIDI permite a identificação das estruturas musicais relevantes. Estas características proporcionam a entrada tanto para a comparação de dissimilaridades quanto para a construção do ícone da música. Os posicionamentos espaciais são obtidos usando a técnica de projeção multidimensional Least Square Projection (LSP), e as similaridades são calculadas usando a distância Dynamic Time Warping (DTW). O ícone fornece um resumo visual das repetições de acordes em uma música em particular. Nessa dissertação são descritos os processos de geração destas representações visuais, além de descrever um sistema que implementa esses recursos e ilustrar como eles podem apoiar algumas tarefas exploratórias das coleções de músicas, identificando possíveis cenários de uso / The layouts generated by multidimensional projection techniques can be the basis for different visualization metaphors that are applicable to various data types. There is much interest in investigating alternatives to the point cloud metaphor commonly used to present projection layouts. In this work, we investigated this problem, targeting the domain of music visualization. There are many dimensions involved in the perception and manipulation of music and therefore it is difficult to find an intuitive computer model to represent music. Our goal in this work was to investigate visual representations capable of conveying the musical structure of a song, as well as displaying a collection of songs so as to highlight their similarities. The proposed solution consists of an iconic representation for individual songs, that is associated with the spatial positioning of groups or collections of songs generated by a multidimensional projection technique that reflects their structural similarity. Both the projection and the icon require a feature vector representation of the music. The features are extracted from MIDI files, as the nature of the MIDI descriptions allows the identification of the relevant musical structures. These features provide the input for both the dissimilarity comparison and for constructing the music icon. The spatial layout is computed with the Least Square Projection (LSP) technique, and similarities are computed using the Dynamic Time Warping (DTW) distance. The icon provides a visual summary of the chord repetitions in a particular song. We describe the process of generating these visual representations, describe a system that implements such funcionalities and illustrate how they can support some exploratory tasks on music collections, identifying possible usage scenarios

Com base em métodos de extração de características de imagens e extração de vocabulários de textos, podemos empregar técnicas para posicionamento de dados multidimensionais no plano para mapear conjuntos de dados em espaços visuais, auxiliando usúarios na interpretação e análise dos dados. Alguns desses métodos constroem árvores de similaridade, impondo uma hierarquia sobre as relações entre as características extraídas dos dados. Em um ambiente de análise exploratória, é natural que se procurem métodos e técnicas capazes de manipular e interagir com os dados de forma rápida e eficiente. Nesse contexto, o trabalho visa implementar e aplicar técnicas conhecidas de navegação e interação em árvores no contexto de visualizações baseadas em posicionamento de pontos no plano. Em particular as técnicas NJ e MST, implementadas e utilizadas com sucesso na ferramenta PEx-Image, tornaram-se pontos chave para o auxílio na exploração dos dados através das apresentações radial e hiperbólica, implementadas juntamente com ferramentas de exploração. Este trabalho implementa e apresenta a capacidade exploratória dessas duas formas de apresentação de árvores sobre as visualizações NJ e MST. / Based on methods of feature extraction for images and vocabulary exploration for text, we can apply point placement techniques to multidimensional data in order to map data sets into visual spaces, assisting users on data analysis and interpretation. Some of these methods build similarity trees, imposing a hierarchy on the relationship between the characteristics extracted from data. In an exploratory analysis environment, it is natural to use methods and techniques capable of manipulating and interacting data quickly and eciently. In this context, this paper aims to implement and apply known techniques of tree navigation and interaction in the context of point placement visualizations. In particular the NJ and MST techniques, implemented and successfully used in the system PEx-Image, are the main focus for helping data exploration through Radial and Hyperbolic Layouts, implemented with exploration tools. This work implements Radial and Hyperbolic layouts to support exploration of NJ and MST views

A análise de fármacos e outras moléculas relacionadas em fluidos biológicos é essencial no âmbito farmacêutico. Atualmente, a demanda por análises rápidas e mais complexas impulsiona a química analítica para o desenvolvimento de soluções inovadoras. A cromatografia líquida multidimensional com acoplamento de colunas para injeção direta de fluidos biológicos tem ganhado atenção nos últimos anos. Ao mesmo tempo, o acoplamento entre cromatografia líquida e espectrometria de massas proporcionou marcante desenvolvimento científico na área biomédica e bioquímica. Esta tese apresenta os diversos estágios na redução da escala em sistemas de column switching utilizando colunas RAM, para a análise de fármacos em fluidos biológicos. Na escala convencional, com colunas de 4,6 mm de diâmetro interno, desenvolveu-se um sistema para a análise de fluoxetina em plasma. A metodologia desenvolvida foi adequadamente validada para aplicação na monitorização terapêutica, com tempo de análise de 20 minutos (incluído o preparo de amostras) e consumo de apenas 100 µL de amostra. Avaliou-se a escala microbore (2,1 mm), a qual apresentou excelente potencialidade para o acoplamento com a espectrometria de massas utilizando ionização por electrospray. Na primeira etapa em escala capilar, com colunas de 520 µm de diâmetro interno, desenvolveu-se um sistema para análise de fluoxetina em plasma. Esse sistema proporcionou análises em 25 minutos, também aplicáveis à monitorização terapêutica, consumindo poucos microlitros de amostra. Finalmente, foi desenvolvido um sistema de column switching capilar com colunas na ordem de 200 µm. Esse sistema foi acoplado à espectrometria de massas em tandem proporcionando, inovadoramente, análises altamente sensíveis e simultâneas, com baixo consumo de amostras. Um grupo de cinco antidepressivos e o albendazol, com seus produtos de biotransformação, tiveram suas análises validadas em menos de 8 minutos, consumindo menos de um microlitro de amostra. Esse sistema capilar contrasta com os sistemas convencionais comumente utilizados, os quais consomem entre centenas e milhares de vezes mais amostra para atingir a mesma detectabilidade. / Analysis of drugs and other related molecules in biofluids is essential in the pharmaceutical field. Nowadays, the development of innovative solutions in analytical chemistry has been pushed by the needs for speed and more complex analysis. Lately, multidimensional liquid chromatography using column switching for direct injection of biofluids has gained attention. At the same time, liquid chromatography hyphenated with mass spectrometry provided remarkable scientific development in biomedical and biochemical area. This thesis presents the scale reduction steps in RAM column switching, for drug analysis in biofluids. In the conventional scale, using 4.6 mm i.d. columns, a system was developed, providing fluoxetine analysis in plasma. The developed method resulted in a 20 min long run, including the sample preparation step, which consumed 100 µL of sample. The method was adequately validated, being applicable to therapeutic drug monitoring. The microbore scale (2.1 mm) was evaluated, presenting great potentiality for coupling with electrospray-mass spectrometry. In the first capillary scale step, using 520 µm columns, a system was developed for fluoxetine analysis. Fluoxetine analysis was achieved in 25 min, within the application range for therapeutic drug monitoring, and consuming few microliters of sample. Finally, a RAM capillary column switching system employing columns on the order of 200 µm was developed, in an innovative way. This system was coupled with a tandem mass spectrometer, rendering sensitive and simultaneous analysis with reduced sample volume. The analysis of one group containing five antidepressants, as well as the analysis of albendazol and its metabolites was validated. These analyses took only 8 minutes and consumed less than one microliter of sample. In contrast with conventional systems, this system consumes about hundreds or thousands times less sample, with the same detectability.