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Otimização de um cluster de alto desempenho para o uso do programa PGENESIS em simulações biologicamente plausíveis em larga-escala de sistemas neurais / Optimization of cluster of high performance for the use of program PGENESIS in biological reasonable simulations in wide-scales of neural systemsCarvalho, Vladimir Fabrício Pereira de 19 October 2007 (has links)
A utilização de clusters de computadores na simulação de redes neurais biologicamente realistas desponta como uma solução para atender aos recentes estudos nesta área que estão desenvolvendo modelos biologicamente detalhados de células nervosas e sistemas neurais, modelos que estão se tornando cada vez mais complexos e consequentemente exigem um maior grau de processamento computacional para sua simulação. Este trabalho teve como objetivo testar e avaliar o desempenho do cluster do Laboratório de Sistemas Neurais - SisNe na execução de uma simulação de uma rede de larga-escala de neurônios modelados segundo o formalismo de Hodgkin-Huxley, que pode ser tida como um protótipo das simulações realizadas de modo geral utilizando o neuro-simulador GENESIS em sua versão paralela PGENESIS. Utilizando de ajustes no hardware e principalmente de uma otimização do software utilizado no cluster foi possível melhorar o seu desempenho consideravelmente, provando que o uso de um cluster com uma simulação paralela é viável para o estudo de redes neurais biologicamente realistas. / The use of computer clusters for simulations of biologically realistic neural networks promises to be a solution to support recent studies in this field, which are based on nervous cell models with increasing levels of realism and complexity that demand large processing power to be implemented. The objective of this work is to test and evaluate the performance of the cluster of the Laboratório de Sistemas Neurais (SisNe) in running a program that simulates a large-scale network of Hodgkin-Huxley like neurons, which can be seen as a generic prototype of realistic network models run under PGENESIS - the parallel version of the GENESIS neurosimulator. Via hardware adjustments and principally optimizations in the software utilized in the cluster it was possible to considerably improve the initial cluster performance, showing that the use of a cluster together with parallel programming is a viable alternative for biologically realistic neural network simulations.
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Estudo de casos clínicos em radioterapia através do sistema de planejamento AMIGOBrachy / Clinical cases study on radiotherapy using treatment planning system AMIGOBrachyAngelocci, Lucas Verdi 08 September 2016 (has links)
O sucesso de uma radioterapia depende do correto planejamento da dose a ser entregue ao volume alvo. Na braquiterapia, modalidade da radioterapia onde um radioisótopo selado é implantado intracavitariamente ou intersticialmente no paciente, há menos avanços em sistemas de planejamento de tratamento computacionais do que na teleterapia, amplamente mais utilizada nos serviços típicos. Porém, a braquiterapia, quando aplicável, é preferível por poupar tecidos sadios vizinhos de uma dose desnecessária. O AMIGOBrachy, um sistema de planejamento para braquiterapia de interface amigável, compatibilidade com outros sistemas comerciais em uso e integrado ao código MCNP6 (Monte Carlo N-Particle Transport Code v. 6) foi desenvolvido no Centro de Engenharia Nuclear do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (CEN-IPEN) e atualmente está em processo de validação. Este trabalho contribuiu para este processo, avaliando três diferentes casos clínicos através do AMIGOBrachy com o formalismo do TG43 da AAPM (Associação Americana de Física Médica), protocolo que rege a dosimetria em braquiterapia, e comparando seus resultados com as distribuições de dose calculadas por outros sistemas comerciais consagrados: Varian BrachyVision TM (Varian Medical Systems; Palo Alto, CA, EUA) e Nucletron Oncentra® (Elekta; Estocolmo, Suécia). Os resultados obtidos estão dentro de uma faixa de concordância de ±10%, estando mais discrepantes em regiões muito próximas do aplicador, onde os sistemas de planejamento comerciais e o AMIGOBrachy divergem devido aos diferentes métodos de cálculo. Em pelo menos dois terços da região de interesse, porém, a dose concordou em uma faixa de ±3% para os três casos. Também foram realizadas simulações utilizando o formalismo do TG186 da AAPM, que considera heterogeneidades no tecido, para avaliar o impacto dos mesmos na dose. Em adição ao processo de validação, também foi realizado um estudo em braquiterapia oftálmica para posterior inserção de um módulo adicional ao AMIGOBrachy; para isso, um modelo de olho humano foi desenvolvido utilizando geometria UM (Unstructured Mesh), para validação com o código MCNP6, que apenas nesta versão demonstra um novo recurso capaz de simular uma geometria híbrida: parcialmente analítica, parcialmente UM. O modelo considera dez diferentes estruturas no olho humano: esclera, coroide, retina, corpo vítreo, córnea, câmara anterior, lente, nervo óptico, parede do nervo óptico, e um tumor definido de forma arbitrária crescendo da superfície externa do globo ocular em direção ao seu centro. Os resultados foram comparados com um modelo de olho puramente analítico modelado com o MCNP6 e tomado como referência. Os resultados foram satisfatórios em todas as simulações desenvolvidas, exceto para as estruturas do nervo óptico e sua parede, que devido ao seu pequeno tamanho e distância da fonte, mostraram erros relativos maiores, mas ainda menores que 10%, e não representam problema de preocupação clínica uma vez que recebem doses muito pequenas. Discutiu-se também a eficácia e problemas encontrados nessa nova capacidade do código MCNP de simular geometrias híbridas, uma vez que é recente e ainda apresenta deficiências, que tiveram que ser contornadas no presente trabalho. / The success of a radiotherapy depends on the correct planning of the dose to be delivered to the target volume. In brachytherapy which is a radiotherapy mode where intracavitary or interstitial implants of a sealed radioisotope are used, there are less computational advances in treatment planning systems than in teletherapy, more widely used in typical medical services. However, brachytherapy, where applicable, is preferable for sparing neighboring healthy tissues from unnecessary dose. The AMIGOBrachy is a treatment planning system (TPS) with an user-friendly interface for brachytherapy, compatible with other commercial systems, and integrated with MCNP6 code (Monte Carlo N-Particle Transport Code v. 6). It was developed in the Nuclear Engineering Center of the Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (CEN-IPEN), São Paulo, Brasil, and is currently in a validation process. This work contributed to this process, evaluating three different clinical cases with the TG43 formalism by AAPM (American Association of Medical Physics), a protocol for dosimetry in brachytherapy, and comparing their results with the dose distributions calculated by other well-known commercial systems: Varian BrachyVision TM (Varian Medical Systems; Palo Alto, CA, USA) and Nucletron Oncentra® (Elekta; Stockholm, Sweden). The results obtained are within a ±10% range of agreement, being more discrepant in regions very near to the applicator, where commercial planning systems and AMIGOBrachy differ due to different calculation methods. However, the dose agreed in a range of ±3% for at least two thirds of the region of interest, for all three cases. Also, simulations were performed using the TG186 formalism of AAPM, which considers heterogeneities in the tissue, to assess their impact on the dose. In addition to the validation process, a study in ophthalmic brachytherapy for future insertion of an additional module to AMIGOBrachy was performed; for this, a human eye model was developed using UM (Unstructured Mesh) geometry, for validation with MCNP6 code, that only in this version shows a new resource capable of simulating a hybrid geometry: partly analytical, partly UM. Ten different structures of the human eye were modeled: sclera, choroid, retina, vitreous body, cornea, anterior chamber, lens, optic nerve, optic nerve wall, and a tumor defined arbitrarily growing from the external surface of the eyeball toward its center. The results were compared with a purely analytical model eye modeled with MCNP6 and used as a reference. The results were satisfactory in all performed simulations, except for the optic nerve and its wall, mainly because of their small size and distance from the source, showing larger relative errors, but still lower than 10%, which, however, does not represent clinical concern problem since they receive very small doses. The problems encountered in this new resource of MCNP code to simulate hybrid geometries were also discussed, since it was implemented recently and still display deficiencies that were overcome in the present work.
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Análise de segurança de veículo ferroviário de carga em tangente considerando a excitação periódica da via permanente. / Safety analysis of a ralway car in tangent considering the periodic excitation of the permanent way.Santos, Guilherme Fabiano Mendonça dos 27 March 2015 (has links)
Uma ocorrência ferroviária tem danos imprevisíveis, desde um simples atraso do horário do trem enquanto o socorro ferroviário encarrilha o vagão, até prejuízos milionários com grande perda de ativos (material rodante e via permanente) e, em casos extremos, até vidas humanas. Portanto, as ferrovias nacionais sempre buscam maneiras de programar ações que minimizam este risco. Uma das principais ações é estabelecer critérios de manutenção sempre justos. Entretanto, estes critérios geralmente não contemplam de maneira conjunta a dinâmica veicular e a geometria da via permanente. Neste sentido, este trabalho elabora um modelo matemático de um vagão ferroviário de alta capacidade em conjunto com a flexibilidade do suporte da via permanente. O modelo matemático foi validado e considerado satisfatório, a partir da comparação das frequências naturais obtidas no vagão real e na comparação de seu resultado produzido a partir de uma entrada medida com equipamentos de controle de geometria de linha e de medições dinâmicas realizadas por vagão instrumentado. Um método estratégico para análise da segurança do veículo foi sugerida e utilizada mostrando-se capaz de determinar os comprimentos de onda da via permanente que devem ser priorizados na manutenção, bem como na análise da segurança do vagão quando na adoção de restrições de velocidades. / A railway derailment is usually an unpredictable, damage from a simple train delay of to a big goods loss of assets (rolling stock and permanent way) and, in extremely cases, even human lives. Therefore, the Brazilians railways are always implementing actions that minimize this risk of a derailment. One of the main actions is to establish tight maintenance criteria. However, these usually do not consider the vehicle dynamics and the geometry of the permanent way together. Thus, this paper develops a mathematical model of a high capacity railcar together with the flexibility of the support of the permanent way. The mathematical model was validated and considered satisfactory, by comparing the natural frequencies obtained between the model and a real vehicle tested in the field. In addition, the model results were compared against filed measurements of an instrumented wagon and a track geometric data. A strategic method to analysis the operational safety analysis was suggested and used proving to be able to determine the wavelength of the permanent way that should be prioritized in the maintenance action as well as when adopting speed restriction.
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Análise de conflitos de usos múltiplos da água auxiliada por simulação computacional: bacia do rio Sapucaí - Mirim/Grande / Conflicts analysis of water multiple uses aided by computer simulation: Sapucaí-Mirim/Grande river basinFerreira, Antonio de Pádua Scott Alves 30 April 2004 (has links)
Na mesma proporção que fontes de água potável são reduzidas, a competição por elas tem aumentado, conseqüência imediata da expansão de áreas urbanas e de novas demandas agro-industriais. Os conflitos gerados por esta competição tendem a comprometer o desenvolvimento sustentável e o progresso de uma forma geral, uma vez que resultam em perda de eficácia para vultuosos investimentos públicos e privados e em prejuízos para os usuários menos estruturados. Considerando os fatos acima, o objeto deste trabalho é o estabelecimento de cenários de alocação das disponibilidades hídricas entre usuários de água da bacia do Sapucaí-Mirim/Grande, visando determinar a convivência harmoniosa das várias finalidades de uso provenientes do mesmo recurso hídrico. Tal meta poderá ser alcançada através da análise dos indicadores de desempenho - confiabilidade, vulnerabilidade e resiliência - do sistema os quais serão obtidos com o auxílio do modelo de simulação IRAS (Interactive River Aquifer Simulation). / In the same proportion that fresh water sources are been reduced, competition for its has grown, immediate consequence of urban areas expansion and new agroindustrial demands. Conflicts generated by this competition tend to affect the sustainable development and the progress as well, once this competitiveness situation means efficacy loss to large amounts of public and privy investments, and also injuries to less structured users. Considering above facts, the goal of this paperwork is to establish water availability allocation scenarios between Sapucai-Mirim/Grande basin\'s users, aiming to settle a balanced distribution of the several use finalities came from the same water resource. Such goal can be reached through system performance indicators analysis - reliability, vulnerability and resilience - which will be estimated through IRAS simulation model aid.
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Desenvolvimento de jogos computadorizados para auxiliar a aquisição da base alfabética de criançasAmate, Flávio Cezar 09 April 2007 (has links)
O processo de aquisição da leitura e escrita não é uma tarefa fácil quando se tratam de crianças que apresentam dificuldades de aprendizagem. Nestes casos, é comum a busca pelo auxílio quando elas já apresentam bloqueios relacionados às atividades escolares. Os softwares educativos que apresentam os mesmos métodos utilizados na escola, ou são cópias digitalizadas de cartilhas, são identificados facilmente gerando novas frustrações nas crianças. Neste trabalho foi concebido um ambiente que apresenta os conceitos pedagógicos baseados na teoria sócio-contrutivista, de forma lúdica. Foi desenvolvido um jogo com interface tridimensional e cenário ambientado em uma cidade com simulações de atividades do cotidiano da maioria das crianças. Para modelar os objetos e personagens do jogo foi utilizada a ferramenta Blender utilizando como referências fotos e imagens geradas com a ferramenta GIMP. As animações dos personagens foram desenvolvidas com as técnicas de cinemática que representam bem os ciclos de caminhada e de corrida, tornando a animação mais realística. Os programas para a game engine foram implementados com o interpretador Python que permite controlar os objetos e a lógica do jogo. Essas técnicas proporcionam uma interface gráfica tridimensional sofisticada e atraente. O jogo foi desenvolvido considerando características que o tornam lúdico para as crianças, como a implementação de fantasia controlada, desafios e propriedades que estimulam a curiosidade. Os conceitos pedagógicos utilizados no jogo foram avaliados por pedagogos e psicólogos que consideraram sua aplicação adequada e significativa. A ludicidade do jogo foi testada com 37 crianças analisando seus comportamentos frente as características implementadas para tornar o jogo atrativo. A vontade de todas elas de permanecerem jogando mais de que o tempo estipulado e não se deixarem distrair por outras brincadeiras, mostrou o acerto do meio escolhido para este trabalho. Em nenhum momento as crianças consideraram as atividades como tarefas escolares. O conteúdo educativo permaneceu transparente aos jogadores que enxergaram apenas uma atividade lúdica, podendo desse modo, facilitar a aprendizagem das crianças desmotivadas pelos métodos tradicionais. / The acquisition process of both reading and writing is not an easy task when it is undertaken by children with learning difficulties. In such cases, search for help is common when those children have already experienced some trauma associated with school activities. Educational softwares that are based on such activities tend to be digital copies of textbooks that are easily recognizable and which keeps bringing about the same frustrations for children with learning difficulties. This paper aims at showing a ludic environment that we developed and in which some pedagogical concepts were drawn on the social constructivist theory. We came up with a game with 3D interface and a scenery game adapted in a city containing simulations of daily activities that are familiar for the majority of children. In order to create the model of the objects and characters for the game we used Blender, and the photos and the images were created with Gimp tool. The characters\' animations were developed by using direct kinematics and inverse kinematics, which represent the walk cycles and run cycles as well as enable the generation of most of realistic animation. The algorithms for the game engine were implemented with Python, that allows for controlling both the objects and the game logic. These techniques provide 3D sophisticated graphics and an attractive interface. The game was developed by using characteristics that turns out to be playful for children, such as the implementation of controlled fantasy, challenges and properties that stimulate curiosity. The pedagogical concepts employed in the game were evaluated by pedagogues and psychologists who considered it adequate, significant and useful. The ludic characteristic in the game was experimented with 37 children in order to analyze their behavior towards the features that had been implemented to achieve an attractive game. All of them wished to keep playing the game more than the allotted time, and they did not get distracted from it, neither did they consider these activities as school tasks. The educational content remained transparent for the players: as soon as they could see a playful activity they started following the procedures, which has proved to be useful to facilitate learning for the children unmotivated by traditional learning methods.
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Um modelo genérico para fluxos em estruturas auto-similares e a sua relação com espectros afins: da geometria da árvore brônquica às características dos sons pulmonares. / A generic model for flows in self-similar strutuctures and its relation with affine spectra: from the bronchial tree geometry to the spectral characteristics of the lung soundsFaistauer, Daniel 20 February 2004 (has links)
Made available in DSpace on 2015-03-05T13:53:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho um esquema teórico é proposto para a produção de sons pulmonares normais de altas freqüências. Este esquema é baseado na discretização em multi-escala do fluxo de ar em elementos discretos independentes que interagem de maneira sintonizada com a estrutura geométrica que representa a árvore brônquica. Os resultados mostram que o espectro de amplitudes obtido, em escala log-log, é afim (retilínio) com inclinação dependente da dimensão fractal da árvore brônquica. As previsões teóricas com base neste esquema se mostraram compatíveis, qualitativamente e quantitativamente, com as características espectrais relatadas na literatura.
Posteriormente é realizada a implementação do esquema teórico através de sua adaptação a um modelo computacional simulável. Além disto, o modelo computacional estende o esquema teórico permitindo que sejam introduzidas interações entre os elementos discretos constituintes do fluxo via potenciais. Estas interações fazem com que os espectros se ajustem tanto à região das / In this work, a theoretical scheme is considered for normal lung sound pro-
duction in high frequencies. This scheme is based on multi-scaled _ux discretiza-
tion into independent discrete elements, which interact with the geometric struc-
ture that represents the bronchial tree in a syntonized fashion. The resulting
amplitude spectrum is a_ne in a log-log scale with slope dependence on the frac-
tal dimension of the bronchial tree. The results from a theoretical analysis of this
scheme is compatible, qualitatively and quantitatively with the spectral characte-
ristics reported in the literature.
Furthermore, a computational and simulational model is realized starting
from the theoretical scheme. Moreover, the computational model extends the the-
oretical scheme introducing interactions among the discrete elements by potentials.
These interactions yield a more precise adjustment of the spectra in low frequency
as well as in the high frequency spectral region.
Finally, a sound synthesis method is
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Utilização do mapeamento de processos e da simulação computacional no auxílio à tomada de decisão em um ambiente hospitalar: um estudo quali-quantitativoAhlert, Fabiano Charlier 30 July 2010 (has links)
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Previous issue date: 30 / Nenhuma / Este trabalho aborda, com o uso de método de pesquisa quantitativo-qualitativo, a aplicação de técnicas de Engenharia de Produção como base para a tomada de decisão em um ambiente hospitalar. As técnicas utilizadas compreendem o mapeamento de processos e a simulação computacional na análise de diferentes configurações de um sistema de atendimento na área da saúde. Após a análise dos cenários alternativos por meio de métodos estatísticos, houve a indicação das ações recomendadas a serem executadas pelo corpo gestor do ambiente estudado. Como resultados, observa-se que os ganhos da aplicação das técnicas vão além do apoio à decisão para os gestores, permitindo também um entendimento da complexidade sistêmica do processo analisado, instigando os profissionais envolvidos a saírem de sua visão funcional e a enxergarem o fluxo do objeto do trabalho e o que é importante para o sistema, não apenas para sua função. Outro benefício constatado foi o aprendizado sobre a importância do trabalho em equipe e de uma visão si / This study discuss about Industrial Engineering’s technique application as a basis to decision making in a hospital system, using quantitative-qualitative research method. The techniques selected are process mapping and computing simulation, analyzing some interesting healthcare system scenarios. After alternative scenarios analysis through statistical methods, some actions were recommended to the hospital managers. This study showed that the benefits of these techniques’ application went beyound managers’ decision support and permitted a comprehension about healthcare process complexity. Besides, it did the hospital workers who participated at the process saw beyound its functional perception of the process. They became to see the object work flow, the process, and what were important to the system, not only to their jobs. Another benefit was the learning about team work importance and of a systemic process perception.
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Desenvolvimento de interfaces automatizáveis para construção e verificação de modelos de simulação computacional: um protótipo para um laboratório de análises químicasSteffen, Diego Augusto January 2009 (has links)
Submitted by William Justo Figueiro (williamjf) on 2015-08-11T19:11:43Z
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03e.pdf: 4398438 bytes, checksum: 47419c978bbec306c807f0f2ef27ad94 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-11T19:11:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1
03e.pdf: 4398438 bytes, checksum: 47419c978bbec306c807f0f2ef27ad94 (MD5)
Previous issue date: 2009 / Nenhuma / A presente pesquisa é um estudo em simulação computacional desenvolvido em um laboratório de análises químicas onde a geração do modelo de simulação é constru- ído de forma automática, por meio de interfaces automatizáveis. O objetivo do trabalho foi desenvolver uma abordagem de geração automática de modelos de simulação computacional para projetos repetitivos. Foram desenvolvidos templates e um gerador de modelos de simulação que foram aplicados em um projeto de simulação computacional em um laboratório de análises químicas. Ao término do projeto, puderam-se observar diversos benefícios que o uso dos templates proporciona, entre os quais autonomia para o usuário final, rapidez para a construção de novos modelos, geração automática do código do modelo de simulação, rapidez na atualização de um modelo previamente utilizado. / This research is a study in a computer simulation developed in a laboratory for chemical analysis where the generation of the simulation model is built automatically through parametrizable interfaces. The objective was to develop an approach to automatic generation of computer simulation models for repetitive projects. Templates were developed and a generator of simulation models that were applied in a project of computer simulation in a laboratory for chemical analysis. At the end of the project, could be observed several benefits that provide the use of templates, including autonomy for the end user, faster to build new models, automatic code generation of the simulation model, speed of update of a model previously used.
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Adsorção sequencial unidimensional: Modelos para automontagem de moléculas / Unidimensional sequential adsorption: Models for self-assembly of molecules.Alexandre Martins Melo 15 August 2005 (has links)
Neste trabalho estudamos deposição de partículas em redes unidimensionais, com uma abordagem estatística a partir de modelos como absorção sequencial aleatória (RSA) e cooperativa (CSA). O objetivo é a simulação de formação de monocamadas oligoméricas automontadas em substratos, que se justifica devido aos recentes avanços, por um lado, na área experimental, na formação de SAMs (self-assembled monolayers) e produção de nanoestruturas e, por um lado, na área teórica, no desenvolvimento de diversos modelos estocásticos para processos de adsorção sequencial. Introduzimos o modelo clássico de adsorção sequencial aleatória, a nomenclatura utilizada, e estudamos algumas de suas características. Analisamos a fração da rede que permanece vazia após ser atingida a saturação, para oligômeros formados por um número K de unidades. Em seguida, estudamos a cinética de um processo RSA, primeiro para o caso de monômeros, depois para dímeros, e então para oligômeros maiores. A estrutura da camada para o caso de dímeros é examinada a partir da distribuição de tamanhos de grãos (número de K-meros adjacentes), e da função de correlação. Os dados obtidos nas nossas simulações de Monte Carlo são comparados com resultados de modelos estocásticos existentes na literatura. A partir desse ponto, estudamos variações do processo de RSA simples. Adicionamos outro oligômero ao fluxo, chegando à adsorção sequencial de misturas. Estudamos a maneira como a fração de cada um dos oligômeros no fluxo de moléculas influi tanto na dinâmica do preenchimento da camada, como na taxa de saturação da rede. Em seguida analisamos a influência do oligômero adicional na estrutura da monocamada automontada obtida. Como antes, sempre que possível os dados obtidos são comparados com resultados da literatura. Introduzimos processos de relaxamento, chegando a adsorção-difusão, adsorção-evaporação e adsorção-difusão-evaporação, em todos os casos compilando modelos estocásticos disponíveis na literatura e, onde possível, comparando as previsões desses modelos com resultados de nossas simulações numéricas. Assim como no caso RSA simples, ao estudar esses processos derivados de RSA, analisamos tanto a cinética dos processos (incluindo o estado final do sistema), quanto as estruturas formadas (através da função de correlação e do tamanho de domínios), destacando as mudanças causadas quando se introduz processos de relaxamento durante a formação de uma SAM. Por fim, estudamos processos cooperativos, em que o destino dos oligômeros sendo depositados depende da vizinhança em que se encontram. Como é usual em modelos estatísticos de deposição sequencial, as interações são representadas por mudanças nas taxas de ocorrência de algum dos eventos, neste caso a difusão. Apresentamos dados inéditos, relativos ao modelo cooperativo de adsorção-difusão que simulamos numericamente, com o objetivo de demonstrar a influência que uma interação atrativa entre oligômeros pode ter na estrutura da monocamada depositada sobre o substrato. O objetivo é mostrar como a estrutura de um SAM pode fornecer indícios sobre as interações existentes entre oligômeros. / In this work we study particle deposition in one-dimensional lattices, through a statistical approach, using models such as random sequential adsorption (RSA) and cooperative sequential adsorption (CSA). The goal is to simulate the formation of oligomeric self-assembled monolayers (SAMs) on substrates, which are relevant right now important firstly because of recent advances in the experimental area, with manufacturing of nanostructures using SAMs, and secondly because of progresses in the theoretical field, with development of stochastic models of sequential adsorption process. We introduce the classical model of random sequential adsorption, the associated nomenclature, and some of its characteristics. We analyze the portion of the lattice that remains empty after reaching saturation, for oligomers formed with K units. Subsequently we study the kinetics of a RSA process, initially for the case of monomers, then for dimmers, and lastly for larger species. The structure of the monolayer is analysed in terms of grain or domain size (probability distribution p(n) for n contiguous ologomers), and correlation function, for dimmers. Data obtained in our Monte Carlo simulations are compared with existing results in literature. From this point on, we study variations of the simple RSA process. We add another oligomer to the flux, obtained RSA of mixtures. We examine how the flux of each of the oligomers affects the filling of the monolayer: not only the final coverage saturation, but the kinetics of the process. We further analyze the influence of the additional oligomer in the structure of the monolayer obtained. Also here we compare our results with models from the literature. We add relaxation to the adsorption processes, achieving adsorption-diffusion (RSAD), adsorption-desorption, and adsorption-diffusion-desorption, always compiling stochastic models available in the literature, and comparing our results where analytical models are available. As done previously with RSA, when studying these more complex processes, we analyze the kinetics (including the final coverage) as much as th resulting structure (correlation function and domain size distribution), highlighting changes caused by these relaxation processes. In the final chapter we study cooperative process, in which the destiny of oligomers being adsorbed depends on their neighborhood. As usual in statistical models of sequential adsorption, the interactions are represented by changes of rates of some event (in this case, diffusion). We present new data, concerning the cooperative adsorption-diffusion model we simulated, aiming to demonstrate the influence an attractive interaction between oligomers may have in the structure of the monolayer formed on the substrate. The objective is illustrate how a SAM structure may give clues about the existence of interactions between oligomers.
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Analise dos efeitos de falhas transientes no conjunto de banco de registradores em unidades gráficas de processamento / Evaluation of transient fault effect in the register files of graphics processing unitsNedel, Werner Mauricio January 2015 (has links)
Unidades gráficas de processamento, mais conhecidas como GPUs (Graphics Processing Unit), são dispositivos que possuem um grande poder de processamento paralelo com respectivo baixo custo de operação. Sua capacidade de simultaneamente manipular grandes blocos de memória a credencia a ser utilizada nas mais variadas aplicações, tais como processamento de imagens, controle de tráfego aéreo, pesquisas acadêmicas, dentre outras. O termo GPGPUs (General Purpose Graphic Processing Unit) designa o uso de GPUs utilizadas na computação de aplicações de uso geral. A rápida proliferação das GPUs com ao advento de um modelo de programação amigável ao usuário fez programadores utilizarem essa tecnologia em aplicações onde confiabilidade é um requisito crítico, como aplicações espaciais, automotivas e médicas. O crescente uso de GPUs nestas aplicações faz com que novas arquiteturas deste dispositivo sejam propostas a fim de explorar seu alto poder computacional. A arquitetura FlexGrip (FLEXible GRaphIcs Processor) é um exemplo de GPGPU implementada em FPGA (Field Programmable Gate Array), sendo compatível com programas implementados especificamente para GPUs, com a vantagem de possibilitar a customização da arquitetura de acordo com a necessidade do usuário. O constante aumento da demanda por tecnologia fez com que GPUs de última geração sejam fabricadas em tecnologias com processo de fabricação de até 28nm, com frequência de relógio de até 1GHz. Esse aumento da frequência de relógio e densidade de transistores, combinados com a redução da tensão de operação, faz com que os transistores fiquem mais suscetíveis a falhas causadas por interferência de radiação. O modelo de programação utilizado pelas GPUs faz uso de constantes acessos a memórias e registradores, tornando estes dispositivos sensíveis a perturbações transientes em seus valores armazenados. Estas perturbações são denominadas Single Event Upset (SEU), ou bit-flip, e podem resultar em erros no resultado final da aplicação. Este trabalho tem por objetivo apresentar um modelo de injeção de falhas transientes do tipo SEU nos principais bancos de registradores da GPGPU Flexgrip, avaliando o comportamento da execução de diferentes algoritmos em presença de SEUs. O impacto de diferentes distribuições de recursos computacionais da GPU em sua confiabilidade também é abordado. Resultados podem indicar maneiras eficientes de obter-se confiabilidade explorando diferentes configurações de GPUs. / Graphic Process Units (GPUs) are specialized massively parallel units that are widely used due to their high computing processing capability with respective lower costs. The ability to rapidly manipulate high amounts of memory simultaneously makes them suitable for solving computer-intensive problems, such as analysis of air traffic control, academic researches, image processing and others. General-Purpose Graphic Processing Units (GPGPUs) designates the use of GPUs in applications commonly handled by Central Processing Units (CPUs). The rapid proliferation of GPUs due to the advent of significant programming support has brought programmers to use such devices in safety critical applications, like automotive, space and medical. This crescent use of GPUs pushed developers to explore its parallel architecture and proposing new implementations of such devices. The FLEXible GRaphics Processor (FlexGrip) is an example of GPGPU optimized for Field Programmable Arrays (FPGAs) implementation, fully compatible with GPU’s compiled programs. The increasing demand for computational has pushed GPUs to be built in cuttingedge technology down to 28nm fabrication process for the latest NVIDIA devices with operating clock frequencies up to 1GHz. The increases in operating frequencies and transistor density combined with the reduction of voltage supplies have made transistors more susceptible to faults caused by radiation. The program model adopted by GPUs makes constant accesses to its memories and registers, making this device sensible to transient perturbations in its stored values. These perturbations are called Single Event Upset (SEU), or just bit-flip, and might cause the system to experience an error. The main goal of this work is to study the behavior of the GPGPU FlexGrip under the presence of SEUs in a range of applications. The distribution of computational resources of the GPUs and its impact in the GPU confiability is also explored, as well as the characterization of the errors observed in the fault injection campaigns. Results can indicate efficient configurations of GPUs in order to avoid perturbations in the system under the presence of SEUs.
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