901 research outputs found

    Intelligent Management and Efficient Operation of Big Data

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    This chapter details how Big Data can be used and implemented in networking and computing infrastructures. Specifically, it addresses three main aspects: the timely extraction of relevant knowledge from heterogeneous, and very often unstructured large data sources, the enhancement on the performance of processing and networking (cloud) infrastructures that are the most important foundational pillars of Big Data applications or services, and novel ways to efficiently manage network infrastructures with high-level composed policies for supporting the transmission of large amounts of data with distinct requisites (video vs. non-video). A case study involving an intelligent management solution to route data traffic with diverse requirements in a wide area Internet Exchange Point is presented, discussed in the context of Big Data, and evaluated.Comment: In book Handbook of Research on Trends and Future Directions in Big Data and Web Intelligence, IGI Global, 201

    The Fifth NASA Symposium on VLSI Design

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    The fifth annual NASA Symposium on VLSI Design had 13 sessions including Radiation Effects, Architectures, Mixed Signal, Design Techniques, Fault Testing, Synthesis, Signal Processing, and other Featured Presentations. The symposium provides insights into developments in VLSI and digital systems which can be used to increase data systems performance. The presentations share insights into next generation advances that will serve as a basis for future VLSI design

    2nd Symposium on Management of Future motorway and urban Traffic Systems (MFTS 2018): Booklet of abstracts: Ispra, 11-12 June 2018

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    The Symposium focuses on future traffic management systems, covering the subjects of traffic control, estimation, and modelling of motorway and urban networks, with particular emphasis on the presence of advanced vehicle communication and automation technologies. As connectivity and automation are being progressively introduced in our transport and mobility systems, there is indeed a growing need to understand the implications and opportunities for an enhanced traffic management as well as to identify innovative ways and tools to optimise traffic efficiency. In particular the debate on centralised versus decentralised traffic management in the presence of connected and automated vehicles has started attracting the attention of the research community. In this context, the Symposium provides a remarkable opportunity to share novel ideas and discuss future research directions.JRC.C.4-Sustainable Transpor

    Complexity in Developmental Systems: Toward an Integrated Understanding of Organ Formation

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    During animal development, embryonic cells assemble into intricately structured organs by working together in organized groups capable of implementing tightly coordinated collective behaviors, including patterning, morphogenesis and migration. Although many of the molecular components and basic mechanisms underlying such collective phenomena are known, the complexity emerging from their interplay still represents a major challenge for developmental biology. Here, we first clarify the nature of this challenge and outline three key strategies for addressing it: precision perturbation, synthetic developmental biology, and data-driven inference. We then present the results of our effort to develop a set of tools rooted in two of these strategies and to apply them to uncover new mechanisms and principles underlying the coordination of collective cell behaviors during organogenesis, using the zebrafish posterior lateral line primordium as a model system. To enable precision perturbation of migration and morphogenesis, we sought to adapt optogenetic tools to control chemokine and actin signaling. This endeavor proved far from trivial and we were ultimately unable to derive functional optogenetic constructs. However, our work toward this goal led to a useful new way of perturbing cortical contractility, which in turn revealed a potential role for cell surface tension in lateral line organogenesis. Independently, we hypothesized that the lateral line primordium might employ plithotaxis to coordinate organ formation with collective migration. We tested this hypothesis using a novel optical tool that allows targeted arrest of cell migration, finding that contrary to previous assumptions plithotaxis does not substantially contribute to primordium guidance. Finally, we developed a computational framework for automated single-cell segmentation, latent feature extraction and quantitative analysis of cellular architecture. We identified the key factors defining shape heterogeneity across primordium cells and went on to use this shape space as a reference for mapping the results of multiple experiments into a quantitative atlas of primordium cell architecture. We also propose a number of data-driven approaches to help bridge the gap from big data to mechanistic models. Overall, this study presents several conceptual and methodological advances toward an integrated understanding of complex multi-cellular systems

    Experimental and Data-driven Workflows for Microstructure-based Damage Prediction

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    Materialermüdung ist die häufigste Ursache für mechanisches Versagen. Die Degradationsmechanismen, welche die Lebensdauer von Bauteilen bei vergleichsweise ausgeprägten zyklischen Belastungen bestimmen, sind gut bekannt. Bei Belastungen im makroskopisch elastischen Bereich hingegen, der (sehr) hochzyklischen Ermüdung, bestimmen die innere Struktur eines Werkstoffs und die Wechselwirkung kristallografischer Defekte die Lebensdauer. Unter diesen Umständen sind die inneren Degradationsphänomene auf der mikroskopischen Skala weitgehend reversibel und führen nicht zur Bildung kritischer Schädigungen, die kontinuierlich wachsen können. Allerdings sind einige Kornensembles in polykristallinen Metallen, je nach den lokalen mikrostrukturellen Gegebenheiten, anfällig für Schädigungsinitiierung, Rissbildung und -wachstum und wirken daher als Schwachstellen. Daher weisen Bauteile, die solchen Belastungen ausgesetzt sind, oft eine ausgeprägte Lebensdauerstreuung auf. Die Tatsache, dass ein umfassendes mechanistisches Verständnis für diese Degradationsprozesse in verschiedenen Werkstoffen nicht vorliegt, hat zur Folge, dass die derzeitigen Modellierungsbemühungen die mittlere Lebensdauer und ihre Varianz in der Regel nur mit unbefriedigender Genauigkeit vorhersagen. Dies wiederum erschwert die Bauteilauslegung und macht die Nutzung von Sicherheitsfaktoren während des Dimensionierungsprozesses erforderlich. Abhilfe kann geschaffen werden, indem umfangreiche Daten zu Einflussfaktoren und deren Wirkung auf die Bildung initialer Ermüdungsschädigungen erhoben werden. Die Datenknappheit wirkt sich nach wie vor negativ auf Datenwissenschaftler und Modellierungsexperten aus, die versuchen, trotz geringer Stichprobengröße und unvollständigen Merkmalsräumen, mikrostrukturelle Abhängigkeiten abzuleiten, datengetriebene Vorhersagemodelle zu trainieren oder physikalische, regelbasierte Modelle zu parametrisieren. Die Tatsache, dass nur wenige kritische Schädigungen bezogen auf das gesamte Probenvolumen auftreten und die hochzyklische Ermüdung eine Vielzahl unterschiedlicher Abhängigkeiten aufweist, impliziert einige Anforderungen an die Datenerfassung und -verarbeitung. Am wichtigsten ist, dass die Messtechniken so empfindlich sind, dass nuancierte Schwankungen im Probenzustand erfasst werden können, dass die gesamte Routine effizient ist und dass die korrelative Mikroskopie räumliche Informationen aus verschiedenen Messungen miteinander verbindet. Das Hauptziel dieser Arbeit besteht darin, einen Workflow zu etablieren, der den Datenmangel behebt, so dass die zukünftige virtuelle Auslegung von Komponenten effizienter, zuverlässiger und nachhaltiger gestaltet werden kann. Zu diesem Zweck wird in dieser Arbeit ein kombinierter experimenteller und datenverarbeitender Workflow vorgeschlagen, um multimodale Datensätze zu Ermüdungsschädigungen zu erzeugen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Auftreten von lokalen Gleitbändern, der Rissinitiierung und dem Wachstum mikrostrukturell kurzer Risse. Der Workflow vereint die Ermüdungsprüfung von mesoskaligen Proben, um die Empfindlichkeit der Schädigungsdetektion zu erhöhen, die ergänzende Charakterisierung, die multimodale Registrierung und Datenfusion der heterogenen Daten, sowie die bildverarbeitungsbasierte Schädigungslokalisierung und -bewertung. Mesoskalige Biegeresonanzprüfung ermöglicht das Erreichen des hochzyklischen Ermüdungszustands in vergleichsweise kurzen Zeitspannen bei gleichzeitig verbessertem Auflösungsvermögen der Schädigungsentwicklung. Je nach Komplexität der einzelnen Bildverarbeitungsaufgaben und Datenverfügbarkeit werden entweder regelbasierte Bildverarbeitungsverfahren oder Repräsentationslernen gezielt eingesetzt. So sorgt beispielsweise die semantische Segmentierung von Schädigungsstellen dafür, dass wichtige Ermüdungsmerkmale aus mikroskopischen Abbildungen extrahiert werden können. Entlang des Workflows wird auf einen hohen Automatisierungsgrad Wert gelegt. Wann immer möglich, wurde die Generalisierbarkeit einzelner Workflow-Elemente untersucht. Dieser Workflow wird auf einen ferritischen Stahl (EN 1.4003) angewendet. Der resultierende Datensatz verknüpft unter anderem große verzerrungskorrigierte Mikrostrukturdaten mit der Schädigungslokalisierung und deren zyklischer Entwicklung. Im Zuge der Arbeit wird der Datensatz wird im Hinblick auf seinen Informationsgehalt untersucht, indem detaillierte, analytische Studien zur einzelnen Schädigungsbildung durchgeführt werden. Auf diese Weise konnten unter anderem neuartige, quantitative Erkenntnisse über mikrostrukturinduzierte plastische Verformungs- und Rissstopmechanismen gewonnen werden. Darüber hinaus werden aus dem Datensatz abgeleitete kornweise Merkmalsvektoren und binäre Schädigungskategorien verwendet, um einen Random-Forest-Klassifikator zu trainieren und dessen Vorhersagegüte zu bewerten. Der vorgeschlagene Workflow hat das Potenzial, die Grundlage für künftiges Data Mining und datengetriebene Modellierung mikrostrukturempfindlicher Ermüdung zu legen. Er erlaubt die effiziente Erhebung statistisch repräsentativer Datensätze mit gleichzeitig hohem Informationsgehalt und kann auf eine Vielzahl von Werkstoffen ausgeweitet werden
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