The occurrence of devastating natural disasters in the past several years have prompted communities, responding organizations, and governments to seek ways to improve disaster preparedness capabilities locally, regionally, nationally, and internationally. A holistic approach to design used in the aerospace and industrial engineering fields enables efficient allocation of resources through applied parametric changes within a particular design to improve performance metrics to selected standards. In this research, this methodology is applied to disaster preparedness, using a community's time to restoration after a disaster as the response metric. A review of the responses from Hurricane Katrina and the 2010 Haiti earthquake, among other prominent disasters, provides observations leading to some current capability benchmarking. A need for holistic assessment and planning exists for communities but the current response planning infrastructure lacks a standardized framework and standardized assessment metrics. Within the humanitarian logistics community, several different metrics exist, enabling quantification and measurement of a particular area's vulnerability. These metrics, combined with design and planning methodologies from related fields, such as engineering product design, military response planning, and business process redesign, provide insight and a framework from which to begin developing a methodology to enable holistic disaster response planning. The developed methodology was applied to the communities of Shelby County, TN and pre-Hurricane-Katrina Orleans Parish, LA. Available literature and reliable media sources provide information about the different values of system parameters within the decomposition of the community aspects and also about relationships among the parameters. The community was modeled as a system dynamics model and was tested in the implementation of two, five, and ten year improvement plans for Preparedness, Response, and Development capabilities, and combinations of these capabilities. For Shelby County and for Orleans Parish, the Response improvement plan reduced restoration time the most. For the combined capabilities, Shelby County experienced the greatest reduction in restoration time with the implementation of Development&Response capability improvements, and for Orleans Parish it was the Preparedness&Response capability improvements. Optimization of restoration time with community parameters was tested by using a Particle Swarm Optimization algorithm. Fifty different optimized restoration times were generated using the Particle Swarm Optimization algorithm and ranked using the Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution. The optimization results indicate that the greatest reduction in restoration time for a community is achieved with a particular combination of different parameter values instead of the maximization of each parameter.

Předmětem dizertační práce je návrh nových technik pro verifikaci hardwaru, které jsou optimalizovány pro použití v procesu souběžného vývoje hardwaru a softwaru. V rámci tohoto typu vývoje je hardware spolu se software vyvíjen paralelně s cílem urychlit vývoj nových systémů. Současné nástroje pro tvorbu mikroprocesorů stavějící na tomto stylu vývoje obvykle umožňují vývojářům ověřit jejich návrh využitím různých simulačních technik a/nebo za pomoci tzv. funkční verifikace. Společnou nevýhodou těchto přístupů je, že se zaměřují pouze na hledání chyb. Výsledný produkt tedy může stále obsahovat nenalezené netriviální defekty. Z tohoto důvodu se v posledních letech stává stále více žádané nasazení formálních metod. Na rozdíl od výše uvedených přístupů založených na hledání chyb, se formální verifikace zaměřuje na dodání rigorózního důkazu, že daný systém skutečně splňuje požadované vlastnosti. I když bylo v uplynulých letech v této oblasti dosaženo značného pokroku, tak aktuální formální přístupy nemají zdaleka schopnost plně automaticky prověřit všechny relevantní vlastnosti verifikovaného návrhu bez výrazného a často nákladného zapojení lidí v rámci verifikačního procesu. Tato práce se snaží řešit problém s automatizací verifikačního procesu jejím zaměřením na verifikační techniky, ve kterých je záměrně kladen menší důraz na jejich přesnost a obecnost, za cenu dosažení plné automatizace (např. vyloučením potřeby ručně vytvářet modely prostředí). Dále se práce také zaměřuje na efektivitu navrhovaných technik a jejich schopnost poskytovat nepřetržitou zpětnou vazbu o verifikačním procesu (např. v podobě podání informace o aktuálním stavu pokrytí). Zvláštní pozornost je pak věnována vývoji formálních metod ověřujících ekvivalenci návrhů mikroprocesorů na různých úrovních abstrakce. Tyto návrhy se mohou lišit ve způsobu, jakým jsou vnitřně zpracovány programové instrukce, nicméně z vnějšího pohledu (daného např. obsahem registrů viditelných z pozice programátora) musí být jejich chování při provádění stejného vstupního programu shodné. Kromě těchto témat se práce také zabývá problematikou návrhu metod pro verifikaci správnosti mechanismů zabraňujících výskytu datových a řídících hazardů v rámci linky zřetězeného zpracování instrukcí. Veškeré metody popsané v této práci byly implementovány ve formě několika nástrojů. Aplikací těchto nástrojů pro verifikaci návrhů netriviálních procesorů bylo dosaženo slibných experimentálních výsledků.

La thèse est composée d’un chapitre de préliminaires et de deux articles sur le sujet du déploiement de singularités d’équations différentielles ordinaires analytiques dans le plan complexe. L’article Analytic classification of families of linear differential systems unfolding a resonant irregular singularity traite le problème de l’équivalence analytique de familles paramétriques de systèmes linéaires en dimension 2 qui déploient une singularité résonante générique de rang de Poincaré 1 dont la matrice principale est composée d’un seul bloc de Jordan. La question: quand deux telles familles sontelles équivalentes au moyen d’un changement analytique de coordonnées au voisinage d’une singularité? est complètement résolue et l’espace des modules des classes d’équivalence analytiques est décrit en termes d’un ensemble d’invariants formels et d’un invariant analytique, obtenu à partir de la trace de la monodromie. Des déploiements universels sont donnés pour toutes ces singularités. Dans l’article Confluence of singularities of non-linear differential equations via Borel–Laplace transformations on cherche des solutions bornées de systèmes paramétriques des équations non-linéaires de la variété centre de dimension 1 d’une singularité col-noeud déployée dans une famille de champs vectoriels complexes. En général, un système d’ÉDO analytiques avec une singularité double possède une unique solution formelle divergente au voisinage de la singularité, à laquelle on peut associer des vraies solutions sur certains secteurs dans le plan complexe en utilisant les transformations de Borel–Laplace. L’article montre comment généraliser cette méthode et déployer les solutions sectorielles. On construit des solutions de systèmes paramétriques, avec deux singularités régulières déployant une singularité irrégulière double, qui sont bornées sur des domaines «spirals» attachés aux deux points singuliers, et qui, à la limite, convergent vers une paire de solutions sectorielles couvrant un voisinage de la singularité confluente. La méthode apporte une description unifiée pour toutes les valeurs du paramètre. / The thesis is composed of a chapter of preliminaries and two articles on the theme of unfolding of singularities of analytic differential equations in a complex domain. They are both related to the problem of local analytic classification of parametric families of linear systems: When two parametric families of linear systems are equivalent by means of an analytic change of coordinates in a neighborhood of the singularity? The article Analytic classification of families of linear differential systems unfolding a resonant irregular singularity deals with the question of analytic equivalence of parametric families of systems of linear differential equations in dimension 2 unfolding a generic resonant singularity of Poincaré rank 1 whose leading matrix is a Jordan bloc. The problem is completely solved and the moduli space of analytic equivalence classes is described in terms of a set of formal invariants and a single analytic invariant obtained from the trace of the monodromy. Universal unfoldings are provided for all such singularities. The article Confluence of singularities of non-linear differential equations via Borel-Laplace transformations investigates bounded solutions of systems of differential equations describing a 1-dimensional center manifold of an unfolded saddle-node singularity in a family of complex vector fields. Generally, a system of analytic ODE at a double singular point possesses a unique formal solution in terms of a divergent power series. The classical Borel summation method associates to it true solutions that are asymptotic to the series on certain sectors in the complex plane. The article shows how to unfold the Borel and Laplace integral transformations of the summation procedure. A new kind of solutions of parameter dependent systems of ODE with two simple (regular) singular points unfolding a double (irregular) singularity are constructed, which are bounded on certain “spiraling” domains attached to both singular points, and which at the limit converge uniformly to a pair of the classical sectorial solutions. The method provides a unified treatment for all values of parameter.