Problems

I. Definition of the Subject and Its Importanc

Revisiting LFSMs

Linear Finite State Machines (LFSMs) are particular primitives widely used in information theory, coding theory and cryptography. Among those linear automata, a particular case of study is Linear Feedback Shift Registers (LFSRs) used in many cryptographic applications such as design of stream ciphers or pseudo-random generation. LFSRs could be seen as particular LFSMs without inputs. In this paper, we first recall the description of LFSMs using traditional matrices representation. Then, we introduce a new matrices representation with polynomial fractional coefficients. This new representation leads to sparse representations and implementations. As direct applications, we focus our work on the Windmill LFSRs case, used for example in the E0 stream cipher and on other general applications that use this new representation. In a second part, a new design criterion called diffusion delay for LFSRs is introduced and well compared with existing related notions. This criterion represents the diffusion capacity of an LFSR. Thus, using the matrices representation, we present a new algorithm to randomly pick LFSRs with good properties (including the new one) and sparse descriptions dedicated to hardware and software designs. We present some examples of LFSRs generated using our algorithm to show the relevance of our approach.Comment: Submitted to IEEE-I

Making dynamic modelling effective in economics

Mathematics has been extremely effective in physics, but not in economics beyond finance. To establish economics as science we should follow the Galilean method and try to deduce mathematical models of markets from empirical data, as has been done for financial markets. Financial markets are nonstationary. This means that 'value' is subjective. Nonstationarity also means that the form of the noise in a market cannot be postulated a priroi, but must be deduced from the empirical data. I discuss the essence of complexity in a market as unexpected events, and end with a biological speculation about market growth.Economics; fniancial markets; stochastic process; Markov process; complex systems

U(1) string tension

The long distance force between quarks in the U(1) approximation to quantum chromodynamics is calculated on a home made reduced instruction set computer optimized for that purpose. It is found that previous calculations were in error by as much as 85% due to contamination by the Coulomb interaction. The Coulomb constant, measured for the first time in this work, agrees with analytically obtained values

FPGA implementation of a LSTM Neural Network

Este trabalho pretende fazer uma implementação customizada, em Hardware, duma Rede Neuronal Long Short-Term Memory. O modelo python, assim como a descrição Verilog, e síntese RTL, encontram-se terminadas. Falta apenas fazer o benchmarking e a integração de um sistema de aprendizagem

Effects of regular use of scalable, technology enhanced solution for primary mathematics education

Mathematics is one of the key subjects in any school curriculum and most teachers agree that mathematical skills are important for students to master. There is an abundance of research in learning mathematics and a consensus exists among researchers that technology can enhance the learning process. However, many factors need to be taken into consideration when introducing technology into teaching mathematics. Developing a more natural collaboration between learning technology experts, teachers, and students ensures all stakeholders are considered. Involving teachers early on helps develop enduring commitment to innovations and practical solutions. Moreover, creating a culture of collaboration between experts in the field and teachers brings to bear the best of what both worlds have to offer. This thesis synthesizes six papers and offers additional findings that focus on how technology experts can collaborate with elementary teachers to improve student learning outcomes. We focus on managing educational change in ways that improve the sustainability of innovations. We also explore how technical and teaching experts co-create effective lesson plans. In one of the six papers we collected and reported teachers’ responses to survey questions covering typical usage patterns on a platform. Teachers’ direct feedback was collected and incorporated to improve technical solutions. Moreover, one study was conducted abroad to measure the effect of culture on the teaching and learning process. Evidence of effectiveness of technologically enhanced lessons and corresponding homework was based on multiple studies in grades 1 - 3, covering 379 students. The effectiveness of educational technology was measured based on two variables: student performance in mathematics, based on the learning objectives specified in the curriculum, and arithmetic fluency measured by how rapidly and accurately students solved basic arithmetic operations. Statistically significant findings show that educational technology can improve two target variables when comparing students who did not use educational technology to students who did. An additional effect size analysis was conducted to verify and compare results with previous research. Based on these results, platform use produced the same or better effect than previous studies. Based on teacher feedback and user growth on the platform, we managed to integrate technology into the regular school classroom in meaningful and sustainable ways. We were clearly able to support teachers in their practice in a manner that resulted in noticeable student achievement gains. A survey revealed a need to emphasize new features that were introduced to the platform in teacher training programs. Teachers also reported having a positive attitude towards the platform and the initiative gained wide acceptance among their peers.Matematiikka on yksi tärkeimmistä kouluaineista pelkästään tuntimääräisesti mitattunakin. Matematiikan osaamista ja oppimista pidetään yleisesti tärkeänä ja arvostettuna taitona. Matematiikan oppimisesta on valtavasti tutkimusta ja tutkijoiden keskuudessa vallitsee yhteisymmärrys tietotekniikan positiivisista mahdollisuuksista edistää matematiikan oppimista. Tietotekniikan ja oppimisen vuorovaikutus on kuitenkin monisyinen vyyhti ja sen onnistunut hyödyntäminen vaatii tutkijoiden, opettajien ja oppilaiden välistä tiivistä ja vuorovaikutteista yhteistyötä. Uusien innovaatioiden ja kokeilujen onnistumiselle ja niihin sitoutumiselle luodaan vahva pohja, kun opettajat otetaan mukaan kehitystyöhön ensimetreiltä lähtien. Tällaisen tiiviin yhteistyökulttuurin vaaliminen mahdollistaa käytännön työn ja teorian vahvuuksien hyödyntämisen. Tämä väitöstyö koostuu kuudesta artikkelista. Artikkelit kuvaavat, kuinka tutkijat ja opettajat työskentelivät yhdessä parantaakseen oppilaiden matematiikan oppimista. Tavoitteenamme oli muuttaa koulun käytänteitä pitkäjänteisesti ja kestävällä tavalla. Tutkimme kuinka tutkijat ja opettajat pystyivät yhdessä luomaan onnistuneita ja tehokkaita oppimiskokonaisuuksia. Opettajat olivat koko ajan kehitystyön keskiössä. Yhdessä kuudesta artikkelista tutkittiin kyselytutkimuksen avulla opettajien kokemuksia ja käyttötottumuksia. Näitä vastauksia hyödynnettiin teknisessä kehitystyössä ja hyvien käytänteiden hiomisessa. Yksi väitöskirjan tutkimuksista tehtiin ulkomailla opetus- ja oppimiskulttuureista vaikutusten huomioimiseksi. Sähköisten oppituntien ja kotitehtävien vaikuttavuuden arviointi perustuu useisiin 1.-3. luokilla tehtyihin tutkimuksiin ja kaikkiaan 379 oppilaan vastauksiin. Sähköisten oppituntien vaikuttavuutta arvioitiin kahden eri mittarin perusteella. Ensin matematiikan taitojen perusteella, eli kuinka hyvin kunkin luokka-asteen oppimistavoitteet olivat täyttyneet ja myöhemmin myös laskusujuvuuden perusteella, eli kuinka nopeasti ja tarkasti oppilaat pystyivät laskemaan peruslaskutoimituksia. Tulokset osoittavat, että opetusteknologian avulla pystytään parantamaan oppilaiden suoriutumista edellä mainittujen osa-alueiden osalta verrattuna oppilaisiin, jotka eivät käyttäneet opetusteknologiaa. Tulokset olivat tilastollisesti merkitseviä. Näiden tulosten varmistamiseksi laskettiin vaikuttavuuden suuruus ja sitä verrattiin aiempiin alan tutkimuksiin. Tulosten perusteella sähköisillä oppitunneilla oli sama tai parempi vaikuttavuus kuin aiemmissa tutkimuksissa. Opettajien palautteiden ja kasvavan käyttäjämäärän perusteella voidaan sanoa, että onnistuimme tavoitteessamme integroida opetusteknologiaa mielekkäällä tavalla osaksi koulutyötä. Onnistuimme myös tukemaan ja auttamaan opettajia opetustyössään ja samalla merkittävästi parantamaan oppilaiden suoriutumista. Kyselytutkimuksen perusteella huomasimme, että uusien ominaisuuksien kouluttamiseen tulee kiinnittää enemmän huomiota. Samassa tutkimuksessa opettajat raportoivat olevansa tyytyväisiä alustaan ja sähköiset oppitunnit näyttävät saaneen vankan jalansijan suomalaisessa opettajakunnassa

Proceedings of the First International Workshop on Sustainable Ultrascale Computing Systems (NESUS 2014): Porto, Portugal

Proceedings of: First International Workshop on Sustainable Ultrascale Computing Systems (NESUS 2014). Porto (Portugal), August 27-28, 2014