In this paper we describe a parallel algorithm for calculating nonequispaced fast Fourier transforms on massively parallel distributed memory architectures. These algorithms are implemented in an open source software library called PNFFT. Furthermore, we derive a parallel fast algorithm for the computation of the Coulomb potentials and forces in a charged particle system, which is based on the parallel nonequispaced fast Fourier transform. To prove the high scalability of our algorithms we provide performance results on a BlueGene/P system using up to 65536 cores.

Fahrbahnunebenheiten und Gleislagestörungen können als Repräsentanten schwach stationärer Prozesse aufgefasst werden. Die Beschreibung der Qualitätsklassen von Fahrwegen erfolgt konventionell über die Spektraldichte (Leistungsdichte). Ausgehend von der Spektraldichte-Beschreibung wird die Generierung synthetischer Fahrwegstörungen für die numerische Simulation von Fahrzeugen als Mehrkörpersystem mit den Mitteln der Fourieranalyse und mit Hilfe von Wavelets untersucht. / Road unevenness and track irregularities can be considered as realisations of weakly stationary stochastic processes. A description of track quality levels is given by the (power)spectral density of the related process. Here, the synthesis of track irregularities for a given spectral density using fourier series and wavelets is considered.

By the help of several examples the interactive work with the ClassPad330 is considered. The student can solve difficult exercises of practical applications step by step using the symbolic calculation and the graphic possibilities of the calculator. Sometimes several fields of mathematics are combined to solve a problem. Let us consider the ClassPad330 (with the actual operating system OS 03.03) and discuss on some new exercises in analysis, e.g. solving a linear differential equation by the help of the Laplace transformation and using the inverse Laplace transformation or considering the Fourier transformation in discrete time (the Fast Fourier Transformation FFT and the inverse FFT). We use the FFT- and IFFT-function to study periodic signals, if we only have a sequence generated by sampling the time signal. We know several ways to get a solution. The techniques for studying practical applications fall into the following three categories: analytic, graphic and numeric. We can use the Classpad software in the handheld or in the PC (ClassPad emulator version of the handheld).

The nonequispaced fast Fourier transform (NFFT) allows the fast approximate evaluation of trigonometric polynomials with frequencies supported on full box-shaped grids at arbitrary sampling nodes. Due to the curse of dimensionality, the total number of frequencies and thus, the total arithmetic complexity can already be very large for small refinements at medium dimensions. In this paper, we present an approach for the fast approximate evaluation of trigonometric polynomials with frequencies supported on an arbitrary subset of the full grid at arbitrary sampling nodes, which is based on Taylor expansion and rank-1 lattice methods. For the special case of symmetric hyperbolic cross index sets in frequency domain, we present error estimates and numerical results.

The computation of the Coulomb potentials and forces in charged particle systems under 3d-periodic boundary conditions is possible in an efficient way by utilizing the Ewald summation formulas and applying the fast Fourier transform (FFT). In this paper we consider the particle-particle NFFT (P2NFFT) approach, which is based on the fast Fourier transform for nonequispaced data (NFFT) and compare the error behaviors regarding different window functions, which are used in order to approximate the given continuous charge distribution by a mesh based charge density. Typically B-splines are applied in the scope of particle mesh methods, as for instance within the well-known particle-particle particle-mesh (P3M) algorithm. The publicly available P2NFFT algorithm allows the application of an oversampled FFT as well as the usage of different window functions. We consider for the first time also an approximation by Bessel functions and show how the resulting root mean square errors in the forces can be predicted precisely and efficiently. The results show that, if the parameters are tuned appropriately, the Bessel window function is in many cases even the better choice in terms of computational costs. Moreover, the results indicate that it is often advantageous in terms of efficiency to spend some oversampling within the NFFT while using a window function with a smaller support.

高解析法是訊號處理上處理離散訊號系統的重要方法，將之運用在有限二項組合及有限卜瓦松組合的參數解上，可以得到很好的結果。本篇論文除了將高解析法在有限二項組合及有限卜瓦松之運用作一探討外，並在有限二項組合的基礎上推論有限負二項組合在特殊情況下的解法。 / High-resolution inversion method is an important technique to solve discrete signal system problems. We can solve finite binomial mixtures and finite Poisson mixture problems with high-resolution inversion method. In thispaper, we shall provide and discuss how the high-resolution inversion method used in finite binomial mixtures and finite Poisson mixture problems.In addition,we shall also extend our methods to solve finite negative binomial mixture problems with some assumptions same as those for finitebinomial mixtures.

Kohlenstoffnanoröhrchen (engl. carbon nanotube, CNT) sind vielversprechende Kandidaten für den Ersatz von Kupferleitbahnen die bei weiterer Strukturverkleinerung von integrierten Schaltkreisen notwendig wird. In dieser Arbeit wird mit Hilfe von ab-initio Simulationen auf Basis der Dichtefunktionaltheorie die elektronische Struktur von halbleitenden CNTs beispielhaft anhand des (8,4)-CNTs untersucht. Nach Besetzung des CNT mit Metallatomen, hier Kobalt, zeigen sich massive Änderungen der Bandstruktur. Es reichen bereits überraschend kleine Mengen des Metalls aus, um einen starken Effekt zu erreichen. Die Änderungen der elektronischen Struktur sind stark abhängig von der genauen Position der Metallatome relativ zum Kohlenstoffgerüst der CNTs, der Einfluss der mechanischen Verformung des CNTs als Reaktion auf die Anlagerung ist hingegen sehr gering. Die relevanten Bänder der Kobaltatome liegen leicht unterhalt der Fermi-Energie und sorgen bei der Integration in die Bandstruktur des CNTs für die Schließung der Bandlücke und somit für die Transformation eines vorher halbleitenden CNTs in ein leitendes. Diese Transformation konnte auch mit Simulationsrechnungen zum Elektronentransport bestätigt werden. Ferner wurden bei weiteren Rechnungen eine ausgeprägte Spinabhängigkeit der Bandstruktur ermittelt, welche noch weiterer Untersuchung bedarf.

Η παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματεύεται την εύρεση της κυματομορφής της μεταβολής της φωτεινότητας φωτονίων που διέρχονται από το χέρι ανθρώπου και δίνουν πληροφορία για την αρτηριακή πίεση και κατ’ επέκταση τον υπολογισμό του καρδιακού ρυθμού ενός ατόμου με τη χρήση τεχνικών επεξεργασίας εικόνας. Χρησιμοποιώντας μια σειρά από διόδους εκπομπής, στο ορατό και υπέρυθρο φάσμα, κατευθύνουμε το φως προς ένα δίκτυο ιστών όπου αυτό είναι λεπτό και το διαπερνά (δάκτυλο, λοβίο αυτιού κλπ). Στη συνέχεια, μέσω μιας βιντεοκάμερας παίρνουμε τα υπό εξέταση δεδομένα. Συγκρίνοντας την απορρόφηση του φωτός στις διαδοχικές εικόνες και ύστερα από κατάλληλη επεξεργασία των εικόνων με τη βοήθεια του Matlab οδηγούμαστε στην εύρεση του καρδιακού ρυθμού. / The present thesis deals with the determination of the waveform that depicts the fluctuation of the brightness of photons which pass through the hand of a person and provides information for the arterial pressure. Exploiting the results through digital image processing techniques, subject’s cardiac rhythm can be conclusively calculated. Using a series of diodes emitting in the visible spectrum along with a second series of diodes emitting in the infrared spectrum, we direct their light to a part of the human tissue which is thin (finger, earlobe etc) and can be easily penetrated. Afterwards via a CCD video camera we capture picture data of the light that is not absorbed. Cardiac rhythm can be calculated by comparing the absorption of light in successive pictures processed by digital imaging processing tools of Matlab.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-11-11T09:14:09Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-11-11T09:14:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A quitina é o principal produto obtido do processamento das cascas de crustáceos. Esse biopolímero e o seu derivado, quitosana, têm despertado grande interesse comercial em virtude das possibilidades de aplicações que possuem. O gerenciamento desses resíduos e dos subprodutos gerados nas etapas no processo de obtenção pode ser considerado um modelo de biorrefinaria. A implementação de plantas para extração de quitina e quitosana é um desafio, uma vez que a demanda produtiva deve ser atendida sem causar danos ao meio ambiente. Uma grande variedade de quitosanas com diferentes propriedades físicoquímicas podem ser obtidas variando-se as condições de reação. Essas propriedades dependem da origem da matéria-prima, do seu grau médio de desacetilação, distribuição média dos grupos acetil ao longo da cadeia principal e da sua massa molecular média. Os fornecedores de quitosana comercial geralmente não mencionam a procedência da matéria-prima e pouca ou nenhuma informação é fornecida acerca do seu processamento. Sendo assim, as características e a reatividade do produto final podem variar gerando resultados não reprodutíveis. No presente estudo, foi utilizada a biomassa oriunda de rejeitos da indústria pesqueira de camarão da região de Cananéia SP. As amostras de - quitina foram obtidas por dois procedimentos diferentes: no primeiro, P1, as cascas de camarão após passar pelo pré-tratamento (lavagem, secagem e moagem) foram desproteinizadas para retirada das proteínas em hidróxido de sódio (NaOH) diluído nas concentrações 2%, 5% e 10% e desmineralizadas em ácido clorídrico (HCl) a 20% (v/v) para retirada dos carbonatos; no segundo procedimento, P2, essas etapas foram invertidas. A biomassa resultante foi desacetilada com hidróxido de sódio concentrado a 30%, 40% e 50% em tempos que variaram de 2 a 6 horas. As principais propriedades físico-químicas das amostras de quitosanas obtidas foram determinadas utilizando a espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) para a determinação do grau médio de acetilação, GA, e a técnica de titulação ácido-base mensurada por condutimetria foi utilizada para comparar os resultados; a viscosimetria capilar para a determinação da massa molar média viscosimétrica, Mv , e a difração de raios X (DRX) para avaliar o grau médio de cristalinidade, X. Além disso, foram empregadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) para análises morfológicas dos materiais obtidos e a espectrometria de fluorescência de raios X por dispersão de comprimento de onda (WDXRF) para análise química das quitosanas. O GA e o X das amostras diminuíram à medida em que o tratamento se tornou mais vigoroso, enquanto a Mv aumentou. O procedimento 2 foi o mais viável por eliminar a etapa de despigmentação, pois originou amostras com tonalidade mais clara e fáceis de pulverizar. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-11-11T11:16:35Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-11-11T11:16:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho serão apresentados novos métodos baseados na geração e controle de comprimento de onda em lasers aleatórios e lasers de diodo. Na primeira parte do trabalho será demonstrado um laser aleatório com realimentação localizada em filmes em biopolímeros dopado com corante. O filme é constituído por um ácido desoxirribonucleico e cloreto de cetiltrimetilamônio (DNA-CTMA) dopado com DCM. No dispositivo proposto, a realimentação óptica para o laser aleatório é dada por centros de dispersão posicionados aleatoriamente ao longo das bordas da área ativa. Os elementos de dispersão são nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2) ou defeitos aleatórios na interface entre o polímero ativo e ar. Diferentes espectros de emissão são observados, dependendo da geometria da área excitada. Um único ressonador aleatório com dimensões de 2.6 x 0.65 mm2 foi fabricado com emissão aleatória com realimentação obtida pela excitação do dispositivo por completo. A segunda parte deste trabalho apresenta um novo método para a geração e manipulação de franjas de contorno por meio de interferometria speckle com comprimento de onda sintética, usando um único laser de diodo com cavidade externa. A cavidade externa permite sintonizar duas emissões simultaneamente, o que por sua vez muda o intervalo entre as franjas de contorno do interferômetro, além de aumentar a estabilidade do laser. Uma análise de Fourier é proposta como alternativa para medir o comprimento de onda sintético resultante das duas emissões do laser. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP