Development of modern safety standards for hydrogen storage infrastructure requires fundamental insight into the physics of buoyant gas dispersion into ambient air. Also, from a practical engineering stand-point, flow patterns and dispersion of gas originating from orifices in the side wall of circular pipe or storage tank need to be studied. In this thesis, novel configurations were considered to investigate the evolution of turbulent jets issuing from realistic pipeline geometries. First, the effect of jet densities and Reynolds numbers on vertical jets were investigated, as they emerged from the side wall of a circular pipe, through a round orifice. The resulting jet flow was thus issued through a curved surface from a source whose original velocity components were nearly perpendicular to the direction of the ensuing jets. Particle image velocimetry (PIV) and planar laser-induced fluorescence (PLIF) techniques were employed simultaneously to provide instantaneous and time-averaged flow fields of velocity and concentration. The realistic flow arrangement resulted in an asymmetric flow pattern and a significant deflection from the vertical axis of jets. The deflection was influenced by buoyancy, where heavier gases deflected more than lighter gases. These realistic jets experienced faster velocity decay, and asymmetric jet spreading compared to round jets due to significant turbulent mixing in their near field. In addition to that, horizontal multi-component jets issuing from a round orifice on the side wall of a circular tube were also investigated experimentally by the means of simultaneous velocity and concentration measurements. A range of Reynolds numbers and gas densities were considered to study the effects of buoyancy and asymmetry on the resulting flow structure. The realistic pipeline jets were always exhibited an asymmetry structure and found to deflect about the jet's streamwise axis in the near field. In the far field, the buoyancy dominated much closer to the orifice than expected in the axisymmetric round jet due to the realistic leak geometry along with the pipeline orientation considered in this study. In general, significant differences were found between the centreline trajectory, spreading rate, and velocity decay of conventional horizontal round axisymmetric jets issuing through flat plates and the pipeline leak-representative jets considered in the present study. Finally, the dispersion of turbulent multi-component jets issuing from high-aspect-ratio slots on the side wall of a circular tube were studies experimentally by employing simultaneous PIV and PLIF techniques. Two transversal & longitudinal oblong geometries in respect to the longitudinal axes of the tube , and with an aspect ratio of 10 were considered in this study. Both horizontal and vertical orientations along with broad range of Reynolds numbers and gas densities were considered to investigate the effects of buoyancy and asymmetry on the resulting flow structure. The ensuing jets were found to deflect along the jet streamwise axis, once more, due to the realistic pipeline leak-representative configuration. It was also found that increases in aspect ratio of these realistic jets caused a reduction in the angle of deflection, jet centreline decay rates and the width growth on both velocity and scalar fields compared to their round jets counterparts, most notably in the far field. These findings indicate that conventional jets (those that are issuing through flat surfaces) assumptions are inadequate to predict gas concentration, entrainment rates and, consequently, the extent of the flammability envelope of realistic gas leaks. Thus, extreme caution is required when using conventional jet assumptions to describe the physics of a buoyant jet emitted from realistic geometries. / Graduate

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-02-23T14:02:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese-completa-Sidney_Lima_v21.pdf: 4757211 bytes, checksum: 205170db8b002cc2ab72255ab77628a3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-23T14:02:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese-completa-Sidney_Lima_v21.pdf: 4757211 bytes, checksum: 205170db8b002cc2ab72255ab77628a3 (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / REUNI / O câncer de mama é a principal causa de morte de mulheres adultas por câncer no mundo. Do ponto de vista clínico, a mamografia é ainda a mais efetiva tecnologia de diagnóstico do câncer de mama, dada a grande difusão de uso e interpretações dessas imagens. De acordo com o estado da arte da classificação de lesões em mamogramas, as wavelets têm apresentado os melhores resultados do ponto de vista da taxa de classificação, quando utilizadas como etapa de préprocessamento que decompõe a imagem original em imagens de detalhes (verticais, horizontais e diagonais) e aproximações para, a partir dessas imagens componentes, serem extraídos atributos de textura. Neste trabalho, propõe-se a Decomposição baseada em Aproximações Morfológicas em regiões de interesse em mamogramas. O método proposto tem por base a decomposição inspirada em wavelets que emprega filtros não lineares passa-baixas e passa-altas, baseados em aberturas e fechamentos, que por sua vez são construídos a partir dos operadores morfológicos clássicos de erosão e dilatação. Neste trabalho, são propostas aproximações aritméticas para esses dois operadores morfológicos clássicos, substituindo os desvios condicionais, presentes na Morfologia Matemática, por operações aritméticas de somas, subtrações e multiplicações, computacionalmente mais rápidas. O trabalho proposto compara o tempo estimado de execução entre as aproximações aritméticas propostas e as operações morfológicas clássicas utilizando a notação Big-Oh e também faz uso de estimativas baseadas em arquitetura de hardware pipeline. Em todas as estimativas e cenários reais, as aproximações morfológicas propostas são mais rápidas do que a morfologia clássica. Além disso, por não empregar unidade de hardware em ambiente pipeline para tratamento de desvios condicionais, as aproximações morfológicas propostas se tornam uma solução mais barata, ocupa menos espaço, mais propícia à miniaturização, consome menos energia e reduz o número de codificações da UC (Unidade de Controle). Logo, as Aproximações Morfológicas criadas são superiores à morfologia clássica nos principais requisitos para o bom funcionamento do hardware. Quanto à classificação, a Decomposição baseada em Aproximações Morfológicas alcança um desempenho médio de 84,65% na distinção entre casos normais, benignos e malignos. Os classificadores empregados são redes neurais ELM e SVM, cujas classes são definidas de acordo com os critérios da American College of Radiology. Foram usadas 355 imagens de mama adiposa da base de dados IRMA, com 233 casos normais, 66 benignos e 56 malignos. Como método de tratamento da base de dados, foram estudados pesos ponderando a fronteira de decisão das redes neurais. / According to the World Health Organization, breast cancer is the main cause of death of women round the world. From the clinical point of view, mammography is still the most effective diagnostic technology, given the wide diffusion of the use and interpretation of these images. According the state-of-the-art lesions classification on mammograms, wavelets have produced the best results from the viewpoint of precision, when used as a preprocessing step that decomposes the original image into approximation and detail images (vertical, horizontal and diagonal) in order to, from these components images, extract shape or texture attributes. This work proposes the decomposition Morphological-based in regions of interest on mammograms. The proposed method is inspired on wavelets decomposition employing nonlinear low-pass and high-pass filters, based on openings and closings, which are constructed from classical morphological operators of erosion and dilation. In this work, we propose approaches of classical morphology, replacing the conditional branches, present in Mathematical Morphology, by arithmetic operations of addition, subtraction and multiplication, computationally faster. The proposed work compares the estimated run time of proposed arithmetic approximations and classical morphological operations using Big-Oh notation and also the thesis uses notation based on pipeline hardware architecture. In all real scenarios, our morphological operations are faster than classical morphology. Also, by not employing hardware unit in pipeline environment for treating conditional branches, the proposed morphology approximation becomes a cheaper solution, occupies less space, more propitious to miniaturization, consumes less power, and reduces the Control Unit coding number. Then, our approaches of classical morphology are superior to classical morphology in key requirements of hardware solution. Regarding the classification, the proposed decomposition reaches an average performance of 84.65% in distinguishing normal, benign, and malignant cases. Classifiers are neural networks ELM and SVM, classes are defined according American College of Radiology criteria. They are employed 355 adipose breast images with 233 normal cases, 66 benign and 56 malignant. As database processing method, weights were studied considering the decision boundary of neural networks.

Ein ausgewogenes Geschlechterverhältnis verbessert die Leistungsfähigkeit von Teams, das ökonomische Wachstum von Unternehmen und deren Innovationsfähigkeit (vgl. Europäische Kommission 2011a, S. 4f; vgl. auch Corkery & Taylor 2012, S. 9). Obwohl in vielen Organisationen und Unternehmen diese Fakten mittlerweile bekannt sind, ist das Potenzial eines ausgewogenen Frauen- und Männeranteils in mittleren und hohen Karrierestufen nach wie vor unzureichend erschlossen. So zeigen die Daten des Statistischen Bundesamtes für das Jahr 2014, dass in akademischen und wissenschaftlichen Karrierewegen der Anteil an Frauen in Positionen mit steigendem Qualifikationsniveau und Status kontinuierlich abnimmt, und dies trotz der heute stark angeglichenen Ausbildungsqualifizierung von Frauen und Männern. In den höchsten Ebenen im Wissenschaftsbereich sind nur noch wenige Frauen vertreten (vgl. Statistisches Bundesamt 2014b, S. 3). Differenzen im Karriereverlauf von Frauen und Männern finden sich also bis heute in der Wissenschaft. Doch was sind die Gründe für diesen Scherenverlauf der Karrierewege von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Deutschland? Die Gründe liegen in einem Zusammenspiel kleinerer Vor- und Nachteile im gesamten Umfeld der Geschlechter, wie Ulmi und Maurer (2005, S. 35) resümieren. Denn grundsätzlich belegen Studienergebnisse, dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter identischen Rahmenbedingungen gleich produktiv sind (vgl. Andresen, Oppen & Simon 1999, S. 24). Ein einzelner Faktor oder Zeitpunkt kann somit für die im Verlauf auseinanderklaffenden Karrieren von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern nicht herangezogen werden. Bisher finden sich in der einschlägigen Literatur nur wenige Studien, die bei der Analyse von Wissenschaftskarrieren das Zusammenwirken von institutionellen Rahmenbedingungen sowie die Subjektseite berücksichtigen, wenngleich dieser Kombination beider Perspektiven eine bedeutende Rolle zukommt (vgl. Andresen et al. 1999, S. 40; vgl. auch Döge & Behnke 2004). Zudem fokussieren vorhandene Untersuchungen weitestgehend auf den Karriereverlauf nach einer kindbedingten Erwerbungsunterbrechung (u. a. Bauer, T. 2000; Krimmer, Stallmann, Behr & Zimmer 2003; Brandt 2012). Die vorliegende Studie analysiert unter Berücksichtigung beider Perspektiven die karrierebeeinflussenden – meritokratischen, individuellen und strukturellen – Einflussfaktoren von Wissenschaftskarrieren am Beispiel der Leibniz-Gemeinschaft als erste nicht-universitäre Wissenschaftsorganisation in Deutschland, die im Jahr 2012 flexible Zielquoten für Frauen einführte (vgl. Leibniz-Gemeinschaft 2013a, S. 1). Gleichzeitig werden Geschlechterunterschiede in Bezug auf die Faktorengruppen bzw. im wissenschaftlichen Karriereverlauf herausgearbeitet. Mit Blick auf die bestehende Unterrepräsentation von Frauen in höheren wissenschaftlichen Führungsebenen sollen des Weiteren die Gründe für den geringen Frauenanteil in höheren Positionen im Wissenschaftsbereich und zudem die Nutzungs- und Akzeptanzmuster von egalitärem Elternzeit-Modell, familienorientiertem Arbeitsplatz und flexiblen Frauenquoten auf der Mikro-, Meso- und Makroebene als Maßnahmen für mehr Geschlechtergleichstellung im Wissenschaftsbereich analysiert werden. Zur Erforschung des Studienthemas werden quantitative und qualitative Erhebungsverfahren kombiniert. Denn erst durch das Zusammenspiel qualitativer und quantitativer Methoden erhält man ein verlässliches Gesamtbild des zu untersuchenden sozialen Gegenstandes (vgl. Diekmann 2009, S. 543). Während die Daten der Online-Befragung unter allen Beschäftigten der Leibniz-Gemeinschaft (Vollerhebung) die Basis für allgemeine Aussagen in Bezug auf Wissenschaftskarrieren in der Leibniz-Gemeinschaft liefern und gleichzeitig mit ihnen die aufgestellten Hypothesen überprüft werden, vertiefen die vier durchgeführten leitfadengestützten Interviews mit Leibniz-Wissenschaftlerinnen und ihren Partnern die quantitativen Daten und unterfüttern sie exemplarisch mit individuellen Aussagen zum Forschungsthema. Bei den meritokratischen Faktoren bestätigen die gewonnenen Daten statistisch signifikant die Annahme, dass eine hohe Publikationsproduktivität der stärkste Karrieremotor für eine Wissenschaftskarriere ist. Dies gilt einerseits für das Erreichen einer höheren Position sowie auch für den erfolgreichen Durchlauf der Qualifizierungsphasen von der Promotion bis hin zur Habilitation und Professur. Aber auch die Bedeutsamkeit von Auslandsaufenthalten und Mitgliedschaften in Fachgesellschaften als karrierefördernde Faktoren konnte bestätigt werden, wenngleich deren Einflussstärke hinter der von Publikationen zurückbleibt. Des Weiteren zeigt die Datenlage, dass die befragten Wissenschaftlerinnen nicht immer die gleichen Karrierechancen im Wissenschaftsbereich wie ihre männlichen Kollegen – trotz gleicher Leistungen und Erfahrungen – haben. So bleibt unter Kontrolle des Alters trotz gleicher Publikationsanzahl und Anzahl an Mitgliedschaften bei der erreichten Position ein signifikanter Unterschied zwischen den Geschlechtern zugunsten der Männer bestehen. Bei den strukturellen Faktoren haben sich die geschlechtsspezifische Fächerwahl (Fächergruppe), die Anzahl familienfreundlicher Unterstützungsmaßnahmen am Arbeitsplatz und die Akzeptanz von Frauenquoten in dieser Studie als Erklärungsvariable für den Scherenverlauf der Wissenschaftskarrieren der Geschlechter nicht bestätigt. Bei den individuellen Faktoren wird die Arbeitgeberorientierung (vgl. Vogt 2010) von Frauen und Männern ausgeschlossen. Ein individueller Faktor, der jedoch messbar einen Erklärungsanteil in dieser Studie einnimmt, ist der Faktor Kind bzw. das Vorhandensein von Kindern. Die Ergebnisse der Online-Befragung zeigen, dass in Bezug auf die Wissenschaftskarriere kinderlose Befragte erfolgreicher als Befragte mit Kind(ern) sind. Zudem gibt es Geschlechterunterschiede: Väter sind gegenüber Müttern hinsichtlich ihrer erreichten Position erfolgreicher. Folglich kann es nicht die Elternschaft per se sein, die eine Wissenschaftskarriere beeinflusst. Studien konnten einen direkt messbaren Einkommensnachteil für Frauen bzw. Karriereknick durch die (längere) Inanspruchnahme einer Elternzeit nachweisen (vgl. Ruhm 1998; vgl. auch Boll 2009; Busch 2013a; Brandt 2012), sodass die Ergebnisse zur Elternzeit als Einflussfaktor auf Wissenschaftskarrieren betrachtet werden müssen. In diesem Zusammenhang werden ebenso die Resultate zum egalitären Elternzeit-Modell als potenzielle Gleichstellungsmaßnahme bedeutsam. Insgesamt geht mit der Familiengründung ein gemeinsamer, aber langer Entscheidungsprozess für das Elternzeit-Modell (Verteilung der Elternzeitmonate zwischen den Partnern) in der Zweierbeziehung einher. Die Stärke der egalitären Einstellung, das Bildungsniveau oder der Karriereerfolg einer Person haben keinen Einfluss auf die Elternzeitdauer. Auch das Einkommen bestätigt sich durch die Daten nicht – im Kontrast zu vorhergehenden Studien (u. a. Hyde, Essex & Horton 1993; O’Brien 2009), die das Einkommen als Haupteinflussfaktor für die Inanspruchnahme der Elternzeit durch Väter belegen. In der vorliegenden Arbeit war den interviewten Männern eher die Unterstützung vom Vorgesetzten bzw. des Kollegenkreises zur Inanspruchnahme einer (längeren) Elternzeit wichtig. Die Unternehmenskultur ist somit eine Voraussetzung für die Wahl des Elternzeit-Modells. Besonders interessant bei den Ergebnissen der Online-Befragung zur Elternzeitdauer ist die über dem deutschen Durchschnitt (6 Monate in der Studie versus 3 Monate deutschlandweit; vgl. Fegert et al. 2011, S. 5) liegende Elternzeitdauer der Männer. Es verdeutlicht, dass auf der Mikroebene bei Vätern in der Leibniz-Gemeinschaft bereits modernere Geschlechterrollenorientierungen vorliegen. Auf der anderen Seite wurde durch die Datenlage bestätigt, dass eine längere Elternzeitdauer negativ mit der Karrierephase der befragten Männer korreliert (ein nachteiliger Karriereeffekt wurde auch in den Interviews mit den Vätern durch ihre persönlichen Erfahrungen bestätigt), während sie einen positiven Einfluss auf die Karrierephase bei Frauen hat. Als Erklärung kommt der Zeitpunkt der Familiengründung und folglich der Elternzeit infrage. Eine längere Elternzeit bei einer bereits fortgeschrittenen Karriere bei Frauen würde einen positiven Zusammenhang aufzeigen, während bei Männern der umgekehrte Fall vorliegen könnte. Es bleibt zu prüfen, ob weitere Untersuchungen die genannten Ergebnisse stützen können und ob sich ein egalitäres Elternzeit-Modell im Alltag durchsetzen kann, wenn Männer Karrierenachteile erfahren oder fürchten. Die tägliche Vereinbarkeit von Familie und Beruf ist für beide Geschlechter nicht einfach, sodass die befragten Frauen und Männer einige familienbedingte Spannungen am Arbeitsplatz verspüren. Ein familienorientierter Arbeitsplatz kann hier als Gleichstellungsmaßnahme auf der Mesoebene dazu beitragen beide Lebensbereiche zu vereinbaren: Die Daten belegen, dass Unterstützungsmaßnahmen zur Vereinbarkeit von Familie und Beruf signifikant die Anzahl an familienbedingten Spannungen am Arbeitsplatz reduzieren. Die Anzahl an Maßnahmen zur Unterstützung der Vereinbarkeit von Familie und Beruf ist dabei zwischen den Leibniz-Einrichtungen unterschiedlich, wobei Einrichtungen mit eher vielen Beschäftigten auch (eher) viele Unterstützungsmaßnahmen aufweisen. Der Großteil der Beschäftigten bei der Leibniz-Gemeinschaft ist über die in 2012 eingeführten flexiblen Frauenquoten uninformiert, welche als dritte Gleichstellungsmaßnahme in der Studie untersucht wurden. Weiterhin lehnen Männer die Einführung von Frauenquoten signifikant stärker ab als Frauen. Auf der anderen Seite wünschen sich stärker egalitär eingestellte Personen eher die Einführung von Frauenquoten als Maßnahme für mehr Chancengleichheit von Frauen und Männern im Wissenschaftsbereich als weniger egalitär eingestellte Personen. Werden Frauenquoten eingeführt, so wünschen sich die Befragten, dass diese ambitioniert, aber realistisch zu erreichen sind und mit einem entsprechenden Monitoring begleitet werden. Insgesamt besteht eine generelle Skepsis gegenüber Frauenquoten, wie in den Interviews und bei der Online-Befragung ersichtlich wird. Zur Erhöhung des Frauenanteils in wissenschaftlichen Führungspositionen wird durch die Daten belegt, dass eine Quotierung nur hilfreich ist, wenn „zugleich Führung und Verantwortung in Job und Familie miteinander vereinbar werden“ (vgl. Boll 2012, S. 650). Mit Blick auf die vorgestellten Studienergebnisse wird deutlich, dass Geschlechtergleichstellung in der Wissenschaft noch nicht erreicht ist. Damit Frauen in der Wissenschaft die gleichen Chancen wie Männer haben, müssen verschiedene Stellschrauben bewegt werden: Auf der Makroebene haben Frauenquoten das Potenzial die weibliche Repräsentanz zu erhöhen, um über paritätisch besetzte Auswahlgremien geschlechtergerechtere Auswahl- und Einstellungsverfahren anzustoßen, denn aufgrund einer weiblichen Unterrepräsentanz in diesen Gremien kann es zu einer Geschlechterverzerrung bei der Nachbesetzung kommen, wie van den Brink (2010) in ihrer Studie in den Niederlanden beweisen konnte. Auf der Mesoebene muss die Geschlechtergleichstellung im Wissenschaftsbereich durch familienpolitische Maßnahmen unterstützt werden. Es sind familienorientierte Arbeitsplätze für eine noch stärkere Vereinbarkeit von Familie und Beruf vonnöten, um einen gesellschaftlichen Verhaltenswandel auf der Makroebene herbeizuführen und um gleichzeitig auf der Mikroebene das innerfamiliäre Engagement beider Partner anzugleichen. Denn Gleichstellung muss auch privat gelebt werden, damit sie sich im Berufsalltag bzw. in unserer Gesellschaft durchsetzen kann.

The presented doctoral thesis analyses energy security in the Central Asia region, with an emphasis on the natural gas sector. The research sought to answer the question of whether individual state actors in Central Asia are more inclined towards a strategic-oriented or market-oriented approach to energy policy in the formulation of their respective energy policy. Answering this research question aimed at better understanding the approach of individual state actors to large infrastructure projects, such as the construction of the Central Asia-China Gas Pipeline. A regional energy security complex of Central Asia was constructed for work purposes. In addition to the five Central Asian states, it also includes Russia and China as two major natural gas importers from the region. Based on theoretical literature, a model for assessing the natural gas sector in terms of the formulation of energy policy by individual state actors was developed. This model was subsequently applied to three case studies of key state actors within the Central Asian regional energy security complex. These are case studies on Turkmenistan, Russia and China. Applying the model's criteria to individual cases, the research concluded that for all three players in the Central Asian regional energy security complex, a...

Abstract The goal of this dissertation was to study and model the settling transient response of switched-capacitor (SC) circuit, which is the most important building block of Analog-to-Digital converters (ADCs), and to improve the settling performance of the SC circuit implemented in ADC in CMOS technology. In the design of the SC circuit, there are common obstacles in obtaining a precise and fast settling with low power consumption. The main contribution of this thesis is to speed up different SC circuits without adding extra power consumption or to achieve the required settling precision with low power consumption. Two solutions to reduce the power consumption of SC integrators in sigma-delta (SD) ADCs were designed and verified by simulations. These implementations are based on the passive charge redistribution technique by injecting a precalculated open-loop charge in the output of the first integrator. The injected charge was implemented either by a continuous function of the input and feedback voltages or by quantizing to three levels. In both cases, the idea is to minimize the initial transient voltage in the input of the first OTA and hence bypass the slewing of the OTA. Another approach was proposed for the traditional SC residue circuit of the pipeline ADC, where a load capacitor is connected to the output during the evaluation phase. Here, a pre-charge of the load capacitance can be used. One proposed implementation is called the continuously controlled pre-charged technique. It pre-charges the load capacitor to the proper voltage during the previous phase, connects the pre-charged load capacitor to the output of the OTA during the evaluation phase, and hence pulls the charge sharing so that the initial input step of the OTA is instantaneously minimized. The other implementation called the minimal pre-charged method implemented for the SC residue circuit of the pipeline ADC is to simply pre-charge the load capacitor with the fixed existing voltage, minimized the spread of the initial input voltage. This proposed technique did not require any additional active components. / Tiivistelmä Kytkettyihin kapasitansseihin (SC-tekniikka) perustuvat vahvistimet ovat CMOS-tekniikkaan perustuvien analogia-digitaalimuuntimien (AD-muunnin) tärkeimpiä osia. Tämän väitöstyön tavoitteena oli tutkia ja mallittaa SC-tekniikkaan perustuvien vahvistinpiirien asettumisaikaa, ja etsiä piiriteknisiä keinoja asettumisajan nopeuttamiseksi. SC-piirien suunnittelun suurimpia ongelmia on saavuttaa tarkka ja nopea asettuminen mahdollisimman pienellä tehonkulutuksella. Tämän työn päätuloksina on joukko keinoja, joilla voidaan nopeuttaa SC-kytkettyjen vahvistimien asettumista ilman että niiden tehonkulutusta lisätään, tai saavuttaa aiempi suorituskyky pienemmällä tehonkulutuksella. Menetelmät perustuvat siihen, että SC-piirin passiivista varausjakautumista ohjataan niin, että vahvistimen tulosolmussa oleva transientti minimoituu, jolloin vahvistin ei ajaudu virtarajoitteiselle toiminta-alueelle, vaan sen asettuminen nopeutuu merkittävästi. Sigma-delta-tyyppiset AD-muuntimet koostuvat SC-integraattoreista, ja näiden asettumisen nopeuttamiseen kehitettiin ja varmennettiin simuloiden kaksi tapaa. Varauksen jakautumista autettiin syöttämällä erillisellä varauspumpulla transkonduktanssivahvistimen lähtösolmuun tietty, integraattorin tilasta ja tuloista riippuva varaus. Tällöin vahvistimen tulossa näkyvä alkutransientti pienenee, ja vahvistin ei ajaudu virtarajoitteiselle toiminta-alueelleen, jolloin sen asettumisvirhe pienenee merkittävästi. Varausinjektio toteutettiin kahdella eri tavalla: laskemalla tarvittava varaus joko jatkuvana funktiona tulosignaaleista, tai approksimoimalla sitä muutamalla diskreetillä tasolla. Pipeline-tyyppisissä AD-muuntimissa peruslohko koostuu SC-kytketystä vahvistimesta, jonka kuormakapasitanssi on kytkettynä vahvistimen lähtöön asettumisen aikana. Tämän kapasitanssin esivaraaminen sopivasti tarjoaa hyvin yksinkertaisen keinon ohjata varausjakautumista niin, että vahvistimen tulossa oleva transientti saadaan minimoitua ja toiminta virtarajoitteisessa moodissa vältettyä. Tässäkin tapauksessa kehitettiin ja varmennettiin kaksi vaihtoehtoista toteutusta. Ensimmäisessä kuormakapasitanssin esivarausjännite lasketaan tulosuureiden jatkuvana funktiona erillisellä summausvahvistimella. Toisessa, hyvin minimalistisessa ratkaisussa esivaraukseen käytetään kolmea käytettävissä olevaa kiinteää jännitettä. Tämä menetelmä ei vaadi lainkaan ylimääräisiä aktiivikomponentteja.

The field of wireless communications is arguably one of the most rapidly developing technological fields. Therefore, with each new advancement in this field, the complexity of wireless systems can grow significantly. This phenomenon is most visible in mobile communications, where the current 5G and 6G radio access networks (RANs) have reached unprecedented complexity levels to satisfy diverse increasing demands. In such increasingly complex environments, managing resources is becoming more and more challenging. Thus, experts employed performant artificial intelligence (AI) techniques to aid radio resource management (RRM) decisions. However, these AI techniques are often difficult to understand by humans, and may receive unimportant inputs which unnecessarily increase their complexity. In this work, we propose an explainability pipeline meant to be used for increasing humans’ understanding of AI models for RRM, as well as for reducing the complexity of these models, without loss of performance. To achieve this, the pipeline generates diverse feature importance explanations of the models with the help of three explainable artificial intelligence (XAI) methods: Kernel SHAP, CERTIFAI, and Anchors, and performs an importance-based feature selection using one of three different strategies. In the case of Anchors, we formulate and utilize a new way of computing feature importance scores, since no current publication in the XAI literature suggests a way to do this. Finally, we applied the proposed pipeline to a reinforcement learning (RL)- based RRM system. Our results show that we could reduce the complexity of the RL model between ∼ 27.5% and ∼ 62.5% according to different metrics, without loss of performance. Moreover, we showed that the explanations produced by our pipeline can be used to answer some of the most common XAI questions about our RL model, thus increasing its understandability. Lastly, we achieved an unprecedented result showing that our RL agent could be completely replaced with Anchors rules when taking RRM decisions, without a significant loss of performance, but with a considerable gain in understandability. / Området trådlös kommunikation är ett av de snabbast utvecklande tekniska områdena, och varje framsteg riskerar att medföra en signifikant ökning av komplexiteten för trådlösa nätverk. Det här fenomenet är som tydligast i mobil kommunikaiton, framför allt inom 5G och 6G radioaccessnätvärk (RANs) som har nåt nivåer av komplexitet som saknar motstycke. Detta för att uppfylla de ökande kraven som ställs på systemet. I dessa komplexa system blir resurshantering ett ökande problem, därför används nu artificiell intelligens (AI) allt mer för att ta beslut om hantering av radioresurser (RRM). Dessa AI tekniker är dock ofta svåra att förstå för människor, och kan således ges oviktig input vilket leder till att öka AI modellernas komplexitet. I detta arbete föreslås en förklarande pipeline vars mål är att användas för att öka människors förståelse av AI modeller för RRM. Målet är även att minska modellernas komplexitet, utan att förlora prestanda. För att åstadkomma detta genererar pipelinen förklaringar av betydande predikatorer för modellen med hjälp av tre metoder för förklarande artificiell intelligens (XAI). Dessa tre metoder är, Kernel SHAP, CERTIFAI och Anchors. Sedan görs ett predikatorurval baserat på predikatorbetydelse med en av dessa tre metoder. För metoden Anchors formuleras ett nytt sätt att beräkna betydelsen hos predikatorer, eftersom tidigare forskning inte föreslår någon metod för detta. Slutligen appliceras den föreslagna pipelinen på en förstärkt inlärnings- (RL) baserat RRM system. Resultaten visar att komplexiteten av RL modellen kunde reduceras med mellan ∼ 27, 5% och ∼ 62, 5% baserat på olika nyckeltal:er, utan att förlora någon prestanda. Utöver detta visades även att förklaringarna som producerats kan användas för att svara på de vanligaste XAI frågoran om RL modellen, och på det viset har även förståelsen för modellen ökat. Sistnämnt uppnåddes enastående resultat som visade att RL modellen helt kunde ersättas med regler producerade av Anchor-metoden för beslut inom RRM, utan någon störra förlust av prestanda, men med an stor vinst i förståelse.

The estimation of the worst-case execution time (WCET) of a task is a problem that concerns the field of embedded systems and, especially, real-time systems. Estimating a safe WCET for single-core architectures without speculative mechanisms is a challenging task and an active research topic. However, the advent of advanced hardware mechanisms, which often lack predictability, complicates the current WCET analysis methods. The field of Embedded Systems has high safety considerations and is, therefore, conservative with speculative mechanisms. However, nowadays, even safety-critical applications move to the direction of multiprocessor systems. In a multiprocessor system, each task that runs on a processing unit might affect the execution time of the tasks running on different processing units. In shared-memory symmetric multiprocessor systems, this interference occurs through the shared memory and the common bus. The presence of private caches introduces cachecoherence issues that result in further dependencies between the tasks. The purpose of this thesis is twofold: (1) to evaluate the feasibility of an existing one-pass WCET analysis method with an integrated cache analysis and (2) to design and implement a cachebased multiprocessor WCET analysis by extending the singlecore method. The single-core analysis is part of the KTH’s Timing Analysis (KTA) tool. The WCET analysis of KTA uses Abstract Search-based WCET Analysis, an one-pass technique that is based on abstract interpretation. The evaluation of the feasibility of this analysis includes the integration of microarchitecture features, such as cache and pipeline, into KTA. These features are necessary for extending the analysis for hardware models of modern embedded systems. The multiprocessor analysis of this work uses the single-core analysis in two stages to estimate the WCET of a task running under the presence of temporally and spatially interfering tasks. The first phase records the memory accesses of all the temporally interfering tasks, and the second phase uses this information to perform the multiprocessor WCET analysis. The multiprocessor analysis assumes the presence of private caches and a shared communication bus and implements the MESI protocol to maintain cache coherence. / Uppskattning av längsta exekveringstid (eng. worst-case execution time eller WCET) är ett problem som angår inbyggda system och i synnerhet realtidssystem. Att uppskatta en säker WCET för enkelkärniga system utan spekulativa mekanismer är en utmanande uppgift och ett aktuellt forskningsämne. Tillkomsten av avancerade hårdvarumekanismer, som ofta saknar förutsägbarhet, komplicerar ytterligare de nuvarande analysmetoderna för WCET. Inom fältet för inbyggda system ställs höga säkerhetskrav. Således antas en konservativ inställning till nya spekulativa mekanismer. Trotts detta går säkerhetskritiska system mer och mer i riktning mot multiprocessorsystem. I multiprocessorsystem påverkas en process som exekveras på en processorenhet av processer som exekveras på andra processorenheter. I symmetriska multiprocessorsystem med delade minnen påträffas denna interferens i det delade minnet och den gemensamma bussen. Privata minnen introducerar cache-koherens problem som resulterar i ytterligare beroende mellan processerna. Syftet med detta examensarbete är tvåfaldigt: (1) att utvärdera en befintlig analysmetod för WCET efter integrering av en lågnivå analys och (2) att designa och implementera en cache-baserad flerkärnig WCET-analys genom att utvidga denna enkelkärniga metod. Den enkelkärniga metoden är implementerad i KTH’s Timing Analysis (KTA), ett verktyg för tidsanalys. KTA genomför en så-kallad Abstrakt Sök-baserad Metod som är baserad på Abstrakt Interpretation. Utvärderingen av denna analys innefattar integrering av mikroarkitektur mekanismer, såsom cache-minne och pipeline, i KTA. Dessa mekanismer är nödvändiga för att utvidga analysen till att omfatta de hårdvarumodeller som används idag inom fältet för inbyggda system. Den flerkärniga WCET-analysen genomförs i två steg och uppskattar WCET av en process som körs i närvaron av olika tids och rumsligt störande processer. Första steget registrerar minnesåtkomst för alla tids störande processer, medans andra steget använder sig av första stegets information för att utföra den flerkärniga WCET-analysen. Den flerkärniga analysen förutsätter ett system med privata cache-minnen och en gemensamm buss som implementerar MESI protokolen för att upprätthålla cache-koherens.

資料的快速增長與變化以及分析工具日新月異，增加資料分析的挑戰，本研究希望透過一個完整機器學習流程，提供學術或企業在導入大數據分析時的參考藍圖。我們以Spark作為大數據分析的計算框架，利用MLlib的Spark.ml與Spark.mllib兩個套件建構機器學習模型，解決傳統資料分析時可能會遇到的問題。在資料分析過程中會比較Spark不同分析模組的適用性情境，首先使用本地端叢集進行開發，最後提交至Amazon雲端叢集加快建模與分析的效能。大數據資料分析流程將以微博為實驗範例，並使用香港大學新聞與傳媒研究中心提供的2012年大陸微博資料集，我們採用RDD、Spark SQL與GraphX萃取微博使用者貼文資料的特增值，並以隨機森林建構預測模型，來預測使用者是否具有官方認證的二元分類。 / The rapid growth of data volume and advanced data analytics tools dramatically increase the challenge of big data analytics services adoption. This paper presents a big data analytics pipeline referenced blueprint for academic and company when they consider importing the associated services. We propose to use Apache Spark as a big data computing framework, which Spark MLlib contains two packages Spark.ml and Spark.mllib, on building a machine learning model. This resolves the traditional data analytics problem. In this big data analytics pipeline, we address a situation for adopting suitable Spark modules. We first use local cluster to develop our data analytics project following the jobs submitted to AWS EC2 clusters to accelerate analytic performance. We demonstrate the proposed big data analytics blueprint by using 2012 Weibo datasets. Finally, we use Spark SQL and GraphX to extract information features from large amount of the Weibo users’ posts. The official certification prediction model is constructed for Weibo users through Random Forest algorithm.

In this paper I investigate the energy cooperation between the EU and Russia from the political and economic points of view. The relevance of the issue is due to the growing role of energy sector, the need for security of energy supply and demand and for political and economic balance of power in the region, and closer economic integration. Two theoretical approaches, geopolitical and bureaucratic, guiding the research, explain the behavior of protagonists. To better understand the present level of cooperation I analyze the background and dynamics of EU - Russia energy trade relations. As a case study, I investigate the Nord Stream project as an example of successful cooperation of Germany as an EU member state and Russia in this field. I discuss challenges for the healthy mutual partnership in the energy sector, namely, high politicization of the issue, monopolization of Russian energy sector and low sustainability of Russian economic development, and mistrust between the protagonists. I attempt to identify possible policy changes aimed to improve this cooperation and achieve fruitful partnership, security and stability. Key words: Russia, EU, energy, cooperation, Realpolitik, international relations, oil, gas, energy dialogue, ECT, security, balance of power, geopolitics, interest groups,...

The present study consisted of a phenomenological investigation of African American males who have been expelled from traditional educational settings in New Orleans, LA in order to provide educators with information geared towards increasing academic achievement in African American males. It has been noted that one of the reasons that Black males graduation rates are so low is because in addition to other factors that lead to non-completion, black males are more likely to be expelled from school. In this study, I used a Critical Race theoretical framework to explore gain experiential knowledge of these excluded young men, what they perceive as barriers to their success, and their sentiments on the relationships they have had with educators and peers whom they have encountered. Based on the participants’ responses, seven categories emerged from the data including: (a) Race and Racism, (b) Self Perceptions, (c) Family Expectations and Support, (d) Male Role Models and Mentors, (e) The School Environment, (f) School Discipline, and (g) Alternative School. Study participants described the totality of their education experiences by opening up about what they felt were key factors at play. The stories of the participants provided a deeper context of the nuances of racism and how it impacts their day to day educational experiences overall The results of this study provides data that may enable educators to begin steps to dismantle the school to prison pipeline by ensuring at-risk students are supported and successful in school without having to be removed. This information serves as a catalyst for future inquiry into additional nuances that effect the academic achievement of African American male students in K-12 schools.