De nos jours, l’évaluation de la qualité d’un milieu naturel repose traditionnellement sur des analyses ciblant des molécules déjà connues pour être biologiquement actives. Cependant ces molécules ne reflètent que partiellement les effets biologiques observés et la complexité des matrices environnementales. Par ailleurs, les contaminants dans l’environnement subissent des phénomènes de dégradation (hydrolyse, biodégradation, photodégradation). Ces processus peuvent conduire à la génération de produits de transformation qui sont encore trop peu pris en compte dans l’évaluation du risque, alors qu’ils sont susceptibles d’occasionner des effets toxiques plus importants que les molécules mères. L’impact écotoxicologique de ces mélanges nécessite préalablement l’obtention d’une vision globale quant à la présence et au devenir de ces molécules.Dans ce contexte, ces travaux appliquent une méthodologie pluridisciplinaire afin d’identifier des molécules préoccupantes et pertinentes à surveiller. Pour cela, ce travail s’appuie sur des analyses ciblées ultra-traces, des outils bioanalytiques, et des analyses non ciblées, qui ont été appliqués sur des échantillons environnementaux ou issus d’études en laboratoire mimant l’évolution des matrices environnementales. Au final, cette étude a permis : (1) d’identifier des molécules préoccupantes en estuaire de Seine sur la base de leur occurrence et de leur persistance, (2) d’identifier de nouveaux produits de transformation et (3) d’identifier les molécules responsables d’activités biologiques dans des matrices très complexes. / To date, environmental risk assessment is based on a restricted number of molecules assessed by targeted chemical analyses. However, this approach give a partial picture of co-occurrence of known and unknown compounds. Moreover, in the aquatic environment, chemicals are not completely mineralized and are subject to abiotic and biotic processes. Transformation products (TPs) can be more toxic and more persistent than the parent compound. However, TPs are not typically included in classical monitoring and risk assessment. Because of complexity and variability of these matrices and the restricted number of molecules focused in targeted chemical analyses, selection of relevant molecules for environmental monitoring is often laborious.In this context, an integrative approach was used in order to identify chemicals of concern for a classical monitoring. This work has been realized on environmental complex samples and on laboratory-generated samples. A combination of targeted, non-targeted analyses and in vitro bioassays was performed and allowed to: (1) identify polar chemical of concern in the Seine estuary on the basis of occurrence and persistence, (2) identify new transformation products and (3) identify compounds responsible of biological activity observed in complexes matrices.

[ES] El Trastorno del Espectro Autista (TEA) es una afección compleja que se encuentra dentro de los llamados Trastornos del Neurodesarrollo. Está caracterizada por la presencia de disfunciones en las interacciones sociales, en la capacidad comunicativa, pensamiento simbólico, así como, conductas estereotipadas y desregulación de carácter sensorial. Actualmente, dada su elevada prevalencia, ha despertado el interés científico para poder llevar a cabo diagnósticos más tempranos que repercutan en intervenciones más eficaces. Hasta el momento el diagnóstico del TEA se ha venido realizando mediante baterías diagnósticas estandarizadas basadas en criterios cualitativos, por lo cual, la respuesta puede distar de la obtenida en un contexto real. Es por ello que herramientas como la Realidad Virtual (RV), con la potencialidad de reproducir entornos con elevado grado de realismo, pueden ser un contexto válido tanto para la evaluación como para la intervención terapéutica. Se han aplicado entornos virtuales no inmersivos, dado el rechazo de la población TEA a utilizar visores RV, aunque con resultados observacionales. Dichas limitaciones pueden superarse con el uso de los llamados Entornos Virtuales Inmersivos (EVI), ya que suponen una solución tecnológica no invasiva, con mayor capacidad de inmersión y, por tanto, de generar respuestas con mayor similitud a las obtenidas en un contexto real. Las mediciones de carácter observacional pueden superarse con mediciones fisiológicas, tales como, la actividad electrodermal (EDA), que proporciona la respuesta de la excitación corporal en forma de sudoración ante un estímulo o el eye tracking, el cual muestra el comportamiento ocular. Ambas suponen respuestas implícitas, inconscientes y cuantificables, que pueden ayudar a definir la afección. Por todo ello, la presente Tesis Doctoral, compuesta de tres estudios, tiene como objetivo unir el uso de EVI, con capacidad de estimulación visual, auditiva y olfativa con medidas fisiológicas, focalizadas en la evaluación y entrenamiento del TEA, además de estudiar las relaciones entre las mismas y las baterías diagnósticas del TEA. El Estudio nº 1 valoró la adaptación de los participantes a los dispositivos y el EVI y los niveles EDA en un contexto de respuesta al saludo. Los resultados hallaron que los sujetos TEA mostraron una tolerancia similar en el uso del EVI y del dispositivo EDA. Aumentaron sus niveles de excitación con respecto al estado de reposo previo (Ratio), cuando intervino el sentido del olfato, no habiendo relaciones significativas con las baterías diagnósticas. El Estudio nº 2 profundizó en los niveles EDA en un contexto de imitación total o parcial. Los resultados mostraros que los sujetos TEA mostraron una menor activación (Ratio), ante procesos de imitación total, con estimulación olfativa, no encontrando relaciones significativas con las baterías diagnósticas. El Estudio nº 3 estudió el EDA y el comportamiento ocular en un EVI basado en un Centro Comercial. Los resultados EDA, no proporcionaron diferencias en la sesión de evaluación, pero descendieron en los sujetos TEA tras una sesión de entrenamiento. El comportamiento ocular en la sesión de evaluación discriminó entre los grupos, pero en el entrenamiento el comportamiento fue similar. Las relaciones entre dichas medidas y las baterías diagnósticas no mostraron relaciones significativas. Tecnologías inmersivas y medidas psicofisiológicas para la evaluación y entrenamiento de niños con Trastorno del Espectro Autista Como conclusión final cabe señalar que, la medida electrodermal que contó con mayor capacidad para identificar a la población TEA fue la medida Ratio. Mientras que el EDA, tras el entrenamiento, fue indicador de una mejora de la excitación ante situaciones de señalado, respuesta al nombre y atención conjunta, en el caso del comportamiento ocular, fue capaz de diferenciar entre los grupos únicamente en la / [CA] El Trastorn de l'Espectre Autista (TEA) és una afecció complexa que es troba dins dels anomenats Trastorns del Neurodesenvolupament. Està caracteritzada per la presència de disfuncions en les interaccions socials, en la capacitat comunicativa, pensament simbòlic, així com, conductes estereotipades i desregulació del caràcter sensorial. Actualment, donada la seua elevada prevalença, ha despertat l'interés científic per poder dur a terme diagnòstics més primerencs que deriven en intervencions més eficaces. Fins al moment el diagnòstic del TEA s'ha realitzat mitjançant bateries diagnòstiques estandarditzades basades en criteris qualitatius, és per això que la resposta pot ser diferent a l'obtinguda en un context real. Per tant, eines com la Realitat Virtual, amb la capacitat de reproduir entorns amb un elevat grau de realisme, poden ser un context vàlid tant per a l'avaluació com per a la intervenció terapèutica. S'han aplicat entorns virtuals no immersius, donat el rebuig de la població TEA a utilitzar visors RV, malgrat que amb resultats observacionals. Dites limitacions poden superar-se amb l'ús dels anomenats Entorns Virtuals Immersius (EVI), ja que suposen una solució tecnològica no invasiva, amb major capacitat d'immersió i per tant, de generar respostes amb major similitud a les obtingudes en un context real. Les mesures de caràcter observacional poden superar-se amb mesures fisiològiques, tals com, l'activitat electrodermal (EDA), que proporciona la resposta de l'excitació corporal en forma de sudoració enfront d'un estímul o l'eye tracking, el qual mostra el comportament ocular. Ambdues suposen respostes implícites, inconscients i quantificables, que poden ajudar a definir l'afecció. Per tot això, la present Tesi Doctoral, composta de tres estudis, té com a objectiu unir l'ús d'EVI, amb capacitat d'estimulació visual, auditiva i olfactiva amb mesures fisiològiques, focalitzades en l'avaluació i entrenament del TEA, a més d'estudiar les relacions entre les mateixes i les bateries diagnòstiques del TEA. L'Estudi nº 1 va valorar l'adaptació dels participants als dispositius i l'EVI i els nivells EDA en un context de resposta salutació. Els resultats van trobar que els subjectes TEA van mostrar una tolerància similar en l'ús d'EVI i del dispositiu EDA. Van augmentar els seus nivells d'excitació pel que fa a l'estat de repòs prEVI (Ràtio), quan va intervenir el sentit de l'olfacte, no havent-hi relacions significatives amb les bateries diagnòstiques. L'Estudi nº 2 va aprofundir en els nivells EDA en un context d'imitació total o parcial. Els resultats mostraren que els subjectes TEA mostraren una menor activació (Ràtio), davant de processos d'imitació total, amb estimulació olfactiva, no trobant relacions significatives amb les bateries diagnòstiques. L'Estudi nº 3 va estudiar l'EDA i el comportament ocular a un EVI basat en un Centre Comercial. Els resultats EDA, no van proporcionar diferències en la sessió d'avaluació, però van baixar en els subjectes TEA després d'una sessió d'entrenament. El comportament ocular en la sessió d'avaluació va discriminar entre els grups, però en l'entrenament el comportament va ser similar. Les relacions entre aquestes mesures i les bateries diagnòstiques no van mostrar relacions significatives. Com a conclusió final es pot assenyalar que, la mesura electrodermal que va comptar amb major capacitat per a identificar a la població TEA fou la mesura Ràtio. Pel quefa a l'EDA, després de l'entrenament, va ser un indicador d'una millora de l'excitació enfront de situacions d'assenyalament, resposta al nom i atenció conjunta, en el cas del comportament ocular, va ser capaç de diferenciar entre els grups únicament en la sessió d'avaluació. Finalment, l'EDA i el comportament ocular, no van ser mesures amb capacitat correlacional amb les bateries diagnòstiques. / [EN] Autism Spectrum Disorder (ASD) is a complex condition that falls under the category of so-called Neurodevelopmental Disorders. It is characterized by the presence of dysfunctions in social interactions, in the communicative capacity, symbolic thinking, as well as, stereotypical behaviours and deregulation of sensorial character. Currently, given its high prevalence, it has awakened scientific interest in order to carry out earlier diagnoses that will have an impact on more effective interventions. Until now, the diagnosis of ASD has been carried out by means of standardized diagnostic batteries based on qualitative criteria, so that the response may be far from that obtained in a real context. Therefore, tools such as Virtual Reality (VR), with the potential to reproduce highly realistic environments, can be a valid context for both assessment and therapeutic intervention. Non-immersive virtual environments have been applied, given the refusal of the ASD population to use VR viewers, although with bservational results. These limitations can be overcome with the use of so-called Immersive Virtual Environments (IVEs), since they represent a non-invasive technological solution, with a greater capacity for immersion and, therefore, for generating responses that are more similar to those obtained in a real context. Observational measurements can be overcome with physiological measurements, such as electrodermal activity (EDA), which provides the body's response in the form of sweating to a stimulus, or eye tracking, which shows the behaviour of the eye. Both involve implicit, unconscious and quantifiable responses, which can help define the condition. Consequently, the present Doctoral Thesis, composed of three studies, aims to unite the use of IVE, with the capacity of visual, auditory and olfactory stimulation with physiological measures, focused on the evaluation and training of ASD, as well as studying the relationships between them and the diagnostic batteries of ASD. The Study nº1 evaluated the adaptation of the participants to the deviIces and the IVE and the EDA levels in a context of response to the greeting. The results found that ASD subjects showed similar tolerance in the use of the IVE and EDA dEVIce. They increased their levels of arousal with respect to the prEVIous resting state (Ratio), when the sense of smell was involved, with no significant relationship with the diagnostic batteries. Study nº2 studied in depth the EDA levels in a context of total or partial imitation. The results show that the ASD subjects showed a lower activation (Ratio), when facing total imitation processes, with olfactory stimulation, finding no significant relations with the diagnostic batteries. The Study nº3 studied the EDA and the ocular behaviour in an IVE based in a Shopping Centre. The EDA results, did not provide differences in the evaluation session, but they decreased in the ASD subjects after a training session. Eye behaviour in the assessment session discriminated between the groups, but in the training the behaviour was similar. The relationships between these measures and the diagnostic batteries did not show significant relationships. As a final conclusion, it should be pointed out that the electrodermal measure that had more capacity to identify the ASD population was the Ratio measure. While the EDA, after the training, was an indicator of an improvement of the excitement in front of situations of signalling, response to the name and joint attention, in the case of the ocular behaviour, it was one able to differentiate between the groups only in the evaluation session. Finally, the EDA and the ocular behaviour, were not measured with correlational capacity with the diagnostic batteries. / Olmos Raya, E. (2021). Tecnologías Inmersivas y medidas psicofisiológicas para la evaluación y entrenamiento de niños con Trastorno del Espectro Autista [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165871

The developing mouse dentition is a very useful tool to study molecular regulation of odontogenesis and also organogenesis. The embryonic mouse dentition comprises developing functional tooth primordia as well as rudimentary tooth primordia. These rudiments arrest their growth during development and either degenerate or become a part of a functional tooth. Mice with gene defects also allow elucidation of a function of genes, their products and signalling pathways. The protein ectodysplasin is essential for development of ectodermal derivatives - skin, hair, glands and teeth. The Tabby mice have a mutation in the Eda gene, which encodes the protein ectodysplasin, and they display a number of dentition anomalies. Early development of the lower jaw dentition in Tabby embryos has been already morphologically described. As a prerequisite for understanding regulatory mechanisms of odontogenesis in Tabby mice, it is also necessary to map the spatiotemporal dynamics of signalling centres that express Shh in both the rudimentary and functional tooth primordia. The aim of this thesis was to compare the signalling centres based on the Shh expression and its spatiotemporal dynamics in the lower jaw of Tabby and WT mouse embryos. Then the Shh data were correlated with known morphological data to clarify the...

Fluxo de síntese física baseado em standard cells tem sido utilizado na indústria e academia já há um longo período de tempo. Esta técnica é conhecida por ser bastante confiável e previsível uma vez que a mesma biblioteca de células, que foi devidamente validada e caracterizada, pode ser utilizada em diferentes projetos. No entanto, há uma série de otimizações lógicas e elétricas para problemas como: redução do consumo estático, circuitos assíncronos, SEU, NBTI, DFM, etc. que demandam a existência de células inexistentes em bibliotecas tradicionais. O projeto do leiaute destas células é usualmente feito a mão, o que pode dificultar a adoção e desenvolvimento de novas técnicas. Neste trabalho foi desenvolvido uma ferramenta para síntese automática do leiaute de redes de transistores chamada ASTRAN. Esta ferramenta suporta geração de células irrestrita quanto ao tipo da rede de transistores, incluindo lógica não-complementar, auxiliando no desenvolvimento de circuitos otimizados com menor área, número de transistores, conexões, contatos e vias. Através da utilização de uma nova metodologia para compactação do leiaute com programação linear mista com inteiros (MILP), foi possível compactar eficientemente as geometrias das células simultaneamente em duas dimensões, além de lidar com regras de projeto condicionais existentes em tecnologias abaixo de 130nm. ASTRAN conseguiu obter ganhos de produtividade uma ordem de grandeza superior ao do projeto exclusivamente manual, necessitando de apenas 12h para gerar células com até 44 transistores. Na comparação com standard cells comerciais - considerado o pior caso uma vez que o ganho estaria justamente em gerar células inexistentes nestas bibliotecas ou então utilizar a ferramenta para obter um leiaute inicial antes de otimizá-lo a mão - o resultado foi bastante próximo, sendo que 71% das células geradas com o ASTRAN apresentaram exatamente a mesma área. / Cell library-based synthesis flows for ASICs is one of the most used methodologies in both industry and academia for design of VLSI. It is known to be very reliable and predictable since the same cell library can be characterised and used in several different designs. However, there is a number of logic and electric optimizations for problems like: leakage reduction, asynchronous circuits, SEU, NBTI, DFM, etc. that demands the development of new cells. These cell layouts are usually designed by hand, which can limit the adoption and development of promising techniques. This work presents the development of a tool for automatic synthesis of transistor networks called ASTRAN. It can generate cell layout with unrestricted cell structure, including non-complementary logic cells, supporting the developing of optimized circuits with smaller number of transistors, connections, contacts and vias. By using a new methodology for simultaneous two-dimensional (2D) layout compaction using mixed integer linear programming (MILP), we were able to support most of the conditional design rules that applies to technology nodes bellow 130nm, while producing as result dense cell layouts. We demonstrate that ASTRAN can generate layouts with a very smal area overhead compared to commercial standard-cells and can improve productivity in one order of magnitude when compared to the manual design of the cells. Gates containing up to 44 transistors were generated in less than 12h of run-time.

The fields of System-On-Chip (SOC) and Embedded Systems Design have received a lot of attention in the last years. As part of an effort to increase productivity and reduce the time-to-market of new products, different approaches for Electronic System-Level Design frameworks have been proposed. These different methods promise a transparent co-design of hardware and software without having to focus on the final hardware/software split. In our work, we focused on enhancing the component database, modeling and synthesis capabilities of the System-On-Chip Environment (SCE). We investigated two different virtual platform emulators (QEMU and OVP) for integration into SCE. Based on a comparative analysis, we opted on integrating the Open Virtual Platforms (OVP) models and tested the enhanced SCE simulation, design and synthesis capabilities with a JPEG encoder application, which uses both custom hardware and software as part of the system. Our approach proves not only to provide fast functional verification support for designers (10+ times faster than cycle accurate models), but also to offer a good speed/accuracy relationship when compared against integration of cycle accurate or behavioral (host-compiled) models. / text

La feuille de route d'ITRS prévoit que le nombre de processeurs dans la même puce va augmenter suivant une courbe exponentielle. Assurer la connexion entre les différents processeurs dans la même puce constitue un vrai défi quand le nombre des composants est important. L'utilisation d'un réseau sur puce est une solution efficace qui résout les problèmes des moyens classiques de connexion comme le bus et le point à point. Le réseau sur puce régulier coûte cher en termes de surface et d'énergie, c'est pourquoi la conception d'une architecture optimale représente une motivation majeure. En plus, avec la réduction de la taille des transistors, le temps de propagation dans les liens dépasse celui des portes logiques. En effet, il est indispensable de trouver de nouvelles techniques qui permettent de continuer le développement des circuits du semi conducteur. La conception 3D des circuits intégrés est une solution prometteuse qui peut réduire la longueur des liens, la surface de la puce et qui permet d'utiliser des technologies différentes dans la même architecture. Vu le manque d'implémentations réelles des architectures à base de multiprocesseurs avec la technique 3D, nous proposons dans cette thèse d'étudier les méthodologies de conception ASIC des architectures MPSOC à base du NoC 3D. Bien que les réseaux sur puce soient considérés comme une solution efficace pour le problème de connexions entre les processeurs, rares sont les travaux qui valident le NoC par une vraie implémentation sur FPGA/ASIC. Nous considérons que la validation d'un NoC par émulation nous permet de garantir la bonne fonctionnalité de notre architecture lors de l'implémentation en 3D. La technique de conception en 3D IC est confrontée à plusieurs problèmes comme le placement des connexions verticales, la dissipation de chaleur et le problème de partitionnement. Dans ce cadre, nous proposons dans cette thèse une nouvelle méthodologie de synthèse NoC 3D qui se base sur les algorithmes évolutionnaires. Nous avons implémenté une architecture MPSOC avec la technologie 3D de Tezzaron. Notre cas d'étude représente une architecture significative qui tient en considération les contraintes de la technologie 3D de Tezzaron.

Simuladores quânticos têm tido um importante papel no estudo e desenvolvimento da computação quântica ao longo dos anos. A simulação de algoritmos quânticos em computadores clássicos é computacionalmente difícil, principalmente devido à natureza paralela dos sistemas quânticos. Para acelerar essas simulações, alguns trabalhos propõem usar hardware paralelo programável como FPGAs, o que diminui consideravelmente o tempo de execução. Contudo, essa abordagem tem três problemas principais: pouca escalabilidade, já que apenas transfere a complexidade do domínio do tempo para o domínio do espaço; a necessidade de re-síntese a cada mudança no algoritmo; e o esforço extra ao projetar o código RTL para simulação. Para lidar com esses problemas, uma arquitetura de um co-processador SIMD é proposta, cujas operações das portas quânticas está baseada no modelo Network of Butterflies. Com isso, eliminamos a necessidade de re-síntese com mudanças pequenas no algoritmo quântico simulado, e eliminamos a influência de um dos fatores que levam ao crescimento exponencial do uso de recursos da FPGA. Adicionamente, desenvolvemos uma ferramenta para geração automática do código RTL sintetizável do co-processador, reduzindo assim o esforço extra de projeto. / Quantum simulators have had a important role on the studying and development of quantum computing throughout the years. The simulation of quantum algorithms on classical computers is computationally hard, mainly due to the parallel nature of quantum systems. To speed up these simulations, some works have proposed to use programmable parallel hardware such as FPGAs, which considerably shorten the execution time. However this approach has three main problems: low scalability, since it only transfers the complexity from time domain to space domain; the need of re-synthesis on every change on the algorithm; and the extra effort on designing the RTL code for simulation. To handle these problems, an architecture of a SIMD co-processor is proposed, whose operations of quantum gates are based on Network of Butterflies model. Thus, we eliminate the need of re-synthesis on small changes on the simulated quantum algorithm, and we eliminated the influence of one of the factors that lead to the exponential growth on the consumption of FPGA resources. Aditionally, we developed a tool to automatically generate the synthesizable RTL code of the co-processor, thus reducing the extra design effort.

Simuladores quânticos têm tido um importante papel no estudo e desenvolvimento da computação quântica ao longo dos anos. A simulação de algoritmos quânticos em computadores clássicos é computacionalmente difícil, principalmente devido à natureza paralela dos sistemas quânticos. Para acelerar essas simulações, alguns trabalhos propõem usar hardware paralelo programável como FPGAs, o que diminui consideravelmente o tempo de execução. Contudo, essa abordagem tem três problemas principais: pouca escalabilidade, já que apenas transfere a complexidade do domínio do tempo para o domínio do espaço; a necessidade de re-síntese a cada mudança no algoritmo; e o esforço extra ao projetar o código RTL para simulação. Para lidar com esses problemas, uma arquitetura de um co-processador SIMD é proposta, cujas operações das portas quânticas está baseada no modelo Network of Butterflies. Com isso, eliminamos a necessidade de re-síntese com mudanças pequenas no algoritmo quântico simulado, e eliminamos a influência de um dos fatores que levam ao crescimento exponencial do uso de recursos da FPGA. Adicionamente, desenvolvemos uma ferramenta para geração automática do código RTL sintetizável do co-processador, reduzindo assim o esforço extra de projeto. / Quantum simulators have had a important role on the studying and development of quantum computing throughout the years. The simulation of quantum algorithms on classical computers is computationally hard, mainly due to the parallel nature of quantum systems. To speed up these simulations, some works have proposed to use programmable parallel hardware such as FPGAs, which considerably shorten the execution time. However this approach has three main problems: low scalability, since it only transfers the complexity from time domain to space domain; the need of re-synthesis on every change on the algorithm; and the extra effort on designing the RTL code for simulation. To handle these problems, an architecture of a SIMD co-processor is proposed, whose operations of quantum gates are based on Network of Butterflies model. Thus, we eliminate the need of re-synthesis on small changes on the simulated quantum algorithm, and we eliminated the influence of one of the factors that lead to the exponential growth on the consumption of FPGA resources. Aditionally, we developed a tool to automatically generate the synthesizable RTL code of the co-processor, thus reducing the extra design effort.

Fluxo de síntese física baseado em standard cells tem sido utilizado na indústria e academia já há um longo período de tempo. Esta técnica é conhecida por ser bastante confiável e previsível uma vez que a mesma biblioteca de células, que foi devidamente validada e caracterizada, pode ser utilizada em diferentes projetos. No entanto, há uma série de otimizações lógicas e elétricas para problemas como: redução do consumo estático, circuitos assíncronos, SEU, NBTI, DFM, etc. que demandam a existência de células inexistentes em bibliotecas tradicionais. O projeto do leiaute destas células é usualmente feito a mão, o que pode dificultar a adoção e desenvolvimento de novas técnicas. Neste trabalho foi desenvolvido uma ferramenta para síntese automática do leiaute de redes de transistores chamada ASTRAN. Esta ferramenta suporta geração de células irrestrita quanto ao tipo da rede de transistores, incluindo lógica não-complementar, auxiliando no desenvolvimento de circuitos otimizados com menor área, número de transistores, conexões, contatos e vias. Através da utilização de uma nova metodologia para compactação do leiaute com programação linear mista com inteiros (MILP), foi possível compactar eficientemente as geometrias das células simultaneamente em duas dimensões, além de lidar com regras de projeto condicionais existentes em tecnologias abaixo de 130nm. ASTRAN conseguiu obter ganhos de produtividade uma ordem de grandeza superior ao do projeto exclusivamente manual, necessitando de apenas 12h para gerar células com até 44 transistores. Na comparação com standard cells comerciais - considerado o pior caso uma vez que o ganho estaria justamente em gerar células inexistentes nestas bibliotecas ou então utilizar a ferramenta para obter um leiaute inicial antes de otimizá-lo a mão - o resultado foi bastante próximo, sendo que 71% das células geradas com o ASTRAN apresentaram exatamente a mesma área. / Cell library-based synthesis flows for ASICs is one of the most used methodologies in both industry and academia for design of VLSI. It is known to be very reliable and predictable since the same cell library can be characterised and used in several different designs. However, there is a number of logic and electric optimizations for problems like: leakage reduction, asynchronous circuits, SEU, NBTI, DFM, etc. that demands the development of new cells. These cell layouts are usually designed by hand, which can limit the adoption and development of promising techniques. This work presents the development of a tool for automatic synthesis of transistor networks called ASTRAN. It can generate cell layout with unrestricted cell structure, including non-complementary logic cells, supporting the developing of optimized circuits with smaller number of transistors, connections, contacts and vias. By using a new methodology for simultaneous two-dimensional (2D) layout compaction using mixed integer linear programming (MILP), we were able to support most of the conditional design rules that applies to technology nodes bellow 130nm, while producing as result dense cell layouts. We demonstrate that ASTRAN can generate layouts with a very smal area overhead compared to commercial standard-cells and can improve productivity in one order of magnitude when compared to the manual design of the cells. Gates containing up to 44 transistors were generated in less than 12h of run-time.

Simuladores quânticos têm tido um importante papel no estudo e desenvolvimento da computação quântica ao longo dos anos. A simulação de algoritmos quânticos em computadores clássicos é computacionalmente difícil, principalmente devido à natureza paralela dos sistemas quânticos. Para acelerar essas simulações, alguns trabalhos propõem usar hardware paralelo programável como FPGAs, o que diminui consideravelmente o tempo de execução. Contudo, essa abordagem tem três problemas principais: pouca escalabilidade, já que apenas transfere a complexidade do domínio do tempo para o domínio do espaço; a necessidade de re-síntese a cada mudança no algoritmo; e o esforço extra ao projetar o código RTL para simulação. Para lidar com esses problemas, uma arquitetura de um co-processador SIMD é proposta, cujas operações das portas quânticas está baseada no modelo Network of Butterflies. Com isso, eliminamos a necessidade de re-síntese com mudanças pequenas no algoritmo quântico simulado, e eliminamos a influência de um dos fatores que levam ao crescimento exponencial do uso de recursos da FPGA. Adicionamente, desenvolvemos uma ferramenta para geração automática do código RTL sintetizável do co-processador, reduzindo assim o esforço extra de projeto. / Quantum simulators have had a important role on the studying and development of quantum computing throughout the years. The simulation of quantum algorithms on classical computers is computationally hard, mainly due to the parallel nature of quantum systems. To speed up these simulations, some works have proposed to use programmable parallel hardware such as FPGAs, which considerably shorten the execution time. However this approach has three main problems: low scalability, since it only transfers the complexity from time domain to space domain; the need of re-synthesis on every change on the algorithm; and the extra effort on designing the RTL code for simulation. To handle these problems, an architecture of a SIMD co-processor is proposed, whose operations of quantum gates are based on Network of Butterflies model. Thus, we eliminate the need of re-synthesis on small changes on the simulated quantum algorithm, and we eliminated the influence of one of the factors that lead to the exponential growth on the consumption of FPGA resources. Aditionally, we developed a tool to automatically generate the synthesizable RTL code of the co-processor, thus reducing the extra design effort.