15 research outputs found
Advantages and Disadvantages of Electronic Cigarettes
Electronic cigarettes (ECs) have been present on the consumer market for over a decade, and the number of related scientific publications in the PubMed database has now exceeded seven thousand. Despite the number of publications, there is still no consensus in the scientific community regarding their safety. However, it should be emphasized that a comparison of equivalent quantities of tobacco smoke and the aerosol produced from e-cigarettes showed that there was a significantly lower quantity of toxic compounds in the aerosol compared with the tobacco smoke. Therefore, the use of ECs could be seen as a way of reducing the health damage to cigarette smokers who cannot or are unwilling to quit using conventional methods. In addition, randomized studies are emerging suggesting that ECs could be useful in smoking cessation. On the other hand, ECs are now widely used among adolescents and may pose a serious risk of future nicotine dependence and health problems in this population, as they counteract their advantages in the population gained from smokers who quit using them. Therefore, as most authors stress, further research that will convincingly resolve the current controversies is needed. Clinicians urgently need evidence-based knowledge to better inform their patients about the use of these emerging tobacco products as a harm-reduction strategy, and regulators should regulate these products in ways that best serve public health, especially taking the youth population into account
Industrial Robotics
This book covers a wide range of topics relating to advanced industrial robotics, sensors and automation technologies. Although being highly technical and complex in nature, the papers presented in this book represent some of the latest cutting edge technologies and advancements in industrial robotics technology. This book covers topics such as networking, properties of manipulators, forward and inverse robot arm kinematics, motion path-planning, machine vision and many other practical topics too numerous to list here. The authors and editor of this book wish to inspire people, especially young ones, to get involved with robotic and mechatronic engineering technology and to develop new and exciting practical applications, perhaps using the ideas and concepts presented herein
Implicit Incremental Model Analyses and Transformations
When models of a system change, analyses based on them have to be reevaluated in order for the results to stay meaningful. In many cases, the time to get updated analysis results is critical. This thesis proposes multiple, combinable approaches and a new formalism based on category theory for implicitly incremental model analyses and transformations. The advantages of the implementation are validated using seven case studies, partially drawn from the Transformation Tool Contest (TTC)
Design and optimization of approximate multipliers and dividers for integer and floating-point arithmetic
The dawn of the twenty-first century has witnessed an explosion in the number of digital devices and data. While the emerging deep learning algorithms to extract information from this vast sea of data are becoming increasingly compute-intensive, traditional means of improving computing power are no longer yielding gains at the same rate due to the diminishing returns from traditional technology scaling. To minimize the increasing gap between computational demands and the available resources, the paradigm of approximate computing is emerging as one of the potential solutions. Specifically, the resource-efficient approximate arithmetic units promise overall system efficiency, since most of the compute-intensive applications are dominated by arithmetic operations.
This thesis primarily presents design techniques for approximate hardware multipliers and dividers. The thesis presents the design of two approximate integer multipliers and an approximate integer divider. These are: an error-configurable minimally-biased approximate integer multiplier (MBM), an error-configurable reduced-error approximate log based multiplier (REALM), and error-configurable integer divider INZeD. The two multiplier designs and the divider designs are based on the coupling of novel mathematically formulated error-reduction mechanisms in the classical approximate log based multiplier and dividers, respectively. They exhibit very low error bias and offer Pareto-optimal error vs. resource-efficiency trade-offs when compared with the state-of-the-art approximate integer multipliers/dividers. Further, the thesis also presents design of approximate floating-point multipliers and dividers. These designs utilize the optimized versions of the proposed MBM and REALM multipliers for mantissa multiplications and the proposed INZeD divider for mantissa division, and offer better design trade-offs than traditional precision scaling.
The existing approximate integer dividers as well as the proposed INZeD suffer from unreasonably high worst-case error. This thesis presents WEID, which is a novel light-weight method for reducing worst-case error in approximate dividers. Finally, the thesis presents a methodology for selection of approximate arithmetic units for a given application. The methodology is based on a novel selection algorithm and utilizes the subrange error characterization of approximate arithmetic units, which performs error characterization independently in different segments of the input range
Implicit Incremental Model Analyses and Transformations
In vielen Ingenieursdisziplinen werden Modelle verwendet, um Systeme verschiedenster Art auf einem hohen Abstraktionsgrad zu beschreiben. Auf diesem Abstraktionsgrad ist es häufig einfacher, Aussagen über den
Zustand des Systems zu treffen.
Wenn sich Modelle eines Systems ändern – beispielsweise, weil sich das System selbst geändert hat – müssen Analysen auf Grundlage dieses Modells jedoch neu berechnet werden, um weiterhin gültig zu sein. In vielen Fällen ist diese Neuberechnung der Analyseergebnisse zeitkritisch. Da sich oft nur kleine Teile des Modells ändern, könnten zwar große Teile des letzten Analysedurchlaufs durch eine inkrementelle Ausführung der Analyse wiederverwendet werden, in der Praxis ist eine solche Inkrementalisierung aber nicht trivial und oft fehleranfällig.
Eine Lösungsmöglichkeit für dieses Problem bietet der Ansatz der impliziten Inkrementalisierung, bei der ein inkrementeller Algorithmus für eine gegebene Analyse aus der Batch-Spezifikation abgeleitet wird. Aus der Spezifikation wird ein dynamischer Abhängigkeitsgraph konstruiert, der es erlaubt, nur die Teile einer Analyse neu auszuwerten, die von einer Änderung tatsächlich betroffen sind. Damit lassen sich Vorteile einer Inkrementalisierung nutzen, ohne dass der Code angepasst werden muss und die Lesbarkeit des Analysecodes leidet.
Leider unterstützen derzeitige Verfahren für implizite Inkrementalisierung nur eine bestimmte Klasse von Analysen, sind auf eine Inkrementalisierung auf Ebene von einzelnen Instruktionen beschränkt oder benötigen eine explizite Zustandsverwaltung. Auch mit diesen Verbesserungen ist unklar, in welchen Fällen eine Inkrementalisierung Vorteile bringt, da in einigen Szenarien Änderungen Schmetterlingseffekte verursachen können und eine Wiederverwertung des letzten Analysedurchlaufs keinerlei Beschleunigungspotential hat.
Diese Dissertation behandelt diese Probleme bei impliziter Inkrementalisierung von Modellanalysen mittels mehrerer Verfahren, die größtenteils kombinierbar sind. Desweiteren wird ein neuer Formalismus vorgestellt,
mit dessen Hilfe Inkrementalisierungssysteme auch für uni- oder bidirektionale Modelltransformationen einsetzbar sind. Um die Korrektheit der entstehenden inkrementellen Modellanalysen zu definieren und zu zeigen,
wird Inkrementalisierung in Kategorientheorie als Funktor beschrieben.
Ein erstes Verfahren ermöglicht als direkte Konsequenz der formalen Darstellung die Inkrementalisierung auf Ebene von Methodenaufrufen, sodass für häufig verwendete Operatoren eine optimierte Inkrementalisierung zur Verfügung gestellt werden kann. Durch Erweiterung des Funktors auf Verteilung lassen sich auf ähnliche Weise auch etwaige Speicherprobleme lösen.
Ein zweites Verfahren vereinfacht die entstehenden dynamischen Abhängigkeitsgraphen, indem Teile der Analyse durch eine generalisierte Betrachtung von Modelländerungen mit mehreren Strategien zusammengefasst werden können. Die Auswahl der Strategien ermöglicht dem Entwickler eine Anpassung der Inkrementalisierung auf einen konkreten Anwendungsfall. Alternativ kann für ein gegebenes Szenario auch durch automatische Entwurfsraumexploration eine (Pareto-) optimale Konfiguration hinsichtlich Speicherverbrauch und Antwortzeit der Aktualisierung eines Analyseergebnisses nach einer Modelländerung gefunden werden.
Die Kombination dieser Verfahren ermöglicht es, die Performanz von Inkrementalisierungen so zu verbessern, dass diese bis auf einmalige Initialisierung nie schlechter ist als die batchmäßige Wiederholung der Analyse, in vielen Fällen aber teils deutlich schneller sein kann. Generische Operatoren, die in vielen Modellanalysen wiederverwendet werden, können für die Inkrementalisierung durch geeignete Algorithmen spezifisch optimiert werden, während komplexe Domänenlogik durch das System optimiert werden kann. Durch den impliziten Ansatz geschehen diese Verbesserungen
vollautomatisch und transparent für den Entwickler der Modellanalyse.
Obwohl der so geschaffene Ansatz Turing-mächtig und somit universell einsetzbar ist, gibt es doch gerade in der modellgetriebenen Entwicklung
eine Klasse von Artefakten, die eine besondere Betrachtung erfordern, da sie sich im Allgemeinen nur schwer mit gewöhnlichen objekt-orientierten Sprachen beschreiben lassen: Modelltransformationen. Daher wird in dieser Dissertation ein neuer Formalismus und eine darauf aufbauende Sprache vorgestellt, die Modelltransformationen so beschreiben, dass diese leicht mit Hilfe eines Inkrementalisierungssystems inkrementell ausgeführt werden
können. Die Synchronisierung einer Modelländerung ist hierbei bewiesen korrekt und hippokratisch.
Alle Verfahren wurden implementiert und in das .NET Modeling Framework integriert, welches Entwickler auf der .NET Plattform bei der modellgetriebenen Entwicklung unterstützen soll. Die entstandenen Vorteile aller Verfahren hinsichtlich Performanz werden anhand von sieben Fallstudien in verschiedenen Domänen validiert. Insbesondere werden hierzu fünf Fallstudien des Transformation Tool Contests (TTC) der Jahre 2015 bis 2017 herangezogen, für die auch mit anderen Ansätzen verfasste Lösungen zur Verfügung stehen. Die Ausdrucksmächtigkeit der Modelltransformationssprache wird durch eine Transformation der in der modellgetriebenen Entwicklung weit verbreiteten Transformationssprache ATL in die neu geschaffene Transformationssprache validiert. Mithilfe dieser Transformation
wird weiterhin die Ausführungsgeschwindigkeit von Modelltransformationen mit der von ATL in einigen Modelltransformationen verglichen.
Die Ergebnisse aus den Fallstudien zeigen gerade bei der Anwendung des Inkrementalisierungssystems auf Modelltransformationen deutliche Performance-Steigerungen im Vergleich zu herkömmlichen Modelltransformationen, aber auch gegenüber anderen inkrementellen Modelltransformationssprachen zeigt der vorgestellte Ansatz deutliche Beschleunigungen, teils um mehrere Größenordnungen. Insbesondere weisen die Fallstudien darauf hin, dass die benötigte Zeit für die Propagation von Änderungen des Eingabemodells in vielen Fällen unabhängig von der Größe des Eingabemodells ist. Gerade bei großen Eingabemodellen kommen so sehr hohe Beschleunigungen zustande.
Die Inkrementalisierung einer Analyse ist dabei immer an das Metamodell gebunden. In der Praxis verwenden aber die meisten eingesetzten Metamodelle nur den eingeschränkten Modellierungsstandard EMOF, der teilweise
zu einer unnötigen Komplexität des Metamodells führt und viele Analysen überhaupt erst notwendig macht. Eine Erweiterung des Modellierungsstandards kann hier einige Klassen von Modellanalysen komplett überflüssig
machen und andere Analysen deutlich vereinfachen, sowie auch die Performance der entsprechenden Analyse beschleunigen
Provable Run Time Safety Assurance for a Non-Linear System
Systems that are modeled by non-linear continuous-time differential equations with uncertain parameters have proven to be exceptionally difficult to formally verify. The past few decades have produced a number of useful verification tools which can be applied to such systems but each is applicable to only a subset of possible verification scenarios. The Level Sets Toolbox (LST) is one such tool which is directly applicable to non-linear systems, however, it is limited to systems of relatively small continuous state space dimension. Other tools such as PHAVer and the SpaceEx invariant of the Le Guernic-Girard (LGG) support function algorithm are specifically designed for hybrid systems with linear dynamics and linear constraints but can accommodate hundreds of continuous states. The application of these linear reachability tools to non-linear models has been achieved by approximating non-linear systems as linear hybrid automata (LHA). Unfortunately, the practical applicability and limitations of this approach are not yet well documented. The purpose of this thesis is to evaluate the performance and dimensionality limitations of PHAVer and the LGG support function algorithm when applied to a LHA approximation of a particular non-linear system. A collision avoidance scenario with autonomous differential drive robots is used as a case study to demonstrate that an over-approximated reachable set boundary can be generated and implemented as a run time safety assurance mechanism
Proceedings of Sinn und Bedeutung 21
TesisSe realizó un análisis clínico-electrocardiográfico integral de los hemibloqueos comprendiendo incidencia, edad, etiología, evaluación cuantitativa de los criterios diagnósticos, relación con los trastornos de conducción aurículo-ventricular, y pronóstico. Con tal motivo se estudiaron 221hemibloqueos encontrados en 7,130 pacientes adultos de sexo masculino en un servicio de cardiología y medicina. Los hemibloqueos fueron diagnosticados mediante los criterios señalados por Rosenbaum, Castellanos, y Prior y Blount