Architecture and Design of Medical Processor Units for Medical Networks

This paper introduces analogical and deductive methodologies for the design medical processor units (MPUs). From the study of evolution of numerous earlier processors, we derive the basis for the architecture of MPUs. These specialized processors perform unique medical functions encoded as medical operational codes (mopcs). From a pragmatic perspective, MPUs function very close to CPUs. Both processors have unique operation codes that command the hardware to perform a distinct chain of subprocesses upon operands and generate a specific result unique to the opcode and the operand(s). In medical environments, MPU decodes the mopcs and executes a series of medical sub-processes and sends out secondary commands to the medical machine. Whereas operands in a typical computer system are numerical and logical entities, the operands in medical machine are objects such as such as patients, blood samples, tissues, operating rooms, medical staff, medical bills, patient payments, etc. We follow the functional overlap between the two processes and evolve the design of medical computer systems and networks.Comment: 17 page

Unleashing textual descriptions of business processes

Textual descriptions of processes are ubiquitous in organizations, so that documentation of the important processes can be accessible to anyone involved. Unfortunately, the value of this rich data source is hampered by the challenge of analyzing unstructured information. In this paper we propose a framework to overcome the current limitations on dealing with textual descriptions of processes. This framework considers extraction and analysis and connects to process mining via simulation. The framework is grounded in the notion of annotated textual descriptions of processes, which represents a middle-ground between formalization and accessibility, and which accounts for different modeling styles, ranging from purely imperative to purely declarative. The contributions of this paper are implemented in several tools, and case studies are highlighted.This work has been supported by MINECO and FEDER funds under grant TIN2017-86727-C2-1-R.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Pacific Symposium on Biocomputing 2023

The Pacific Symposium on Biocomputing (PSB) 2023 is an international, multidisciplinary conference for the presentation and discussion of current research in the theory and application of computational methods in problems of biological significance. Presentations are rigorously peer reviewed and are published in an archival proceedings volume. PSB 2023 will be held on January 3-7, 2023 in Kohala Coast, Hawaii. Tutorials and workshops will be offered prior to the start of the conference.PSB 2023 will bring together top researchers from the US, the Asian Pacific nations, and around the world to exchange research results and address open issues in all aspects of computational biology. It is a forum for the presentation of work in databases, algorithms, interfaces, visualization, modeling, and other computational methods, as applied to biological problems, with emphasis on applications in data-rich areas of molecular biology.The PSB has been designed to be responsive to the need for critical mass in sub-disciplines within biocomputing. For that reason, it is the only meeting whose sessions are defined dynamically each year in response to specific proposals. PSB sessions are organized by leaders of research in biocomputing's 'hot topics.' In this way, the meeting provides an early forum for serious examination of emerging methods and approaches in this rapidly changing field

Effective applications of microcomputer-based management information and decision support systems for small and medium sized enterprises

This thesis was submitted for the degree of Doctor of Philosophy and awarded by Brunel University.Firstly, this thesis reviews the literature on the application of microcomputer-based Management Information Systems (MISs) and Decision Support Systems (DSS) to Small and Medium sized Enterprises (SMEs). It is found that the hardware platform today is already sufficient for SMEs. However, information regarding successful implementation of MISs for SMEs is scarce and largely fragmented. DSS requires more focused and dedicated use of information to support managerial decision making. Unfortunately, the development of DSSs for SMEs is even more backward. Yet, there is an emerging need for SMEs today because business operations have become more sophisticated under intensified competition. With this scenario in mind, the author undertook intensive questionnaire and case surveys to find out the current development and trends for the effective applications of MISs and DSSs. In 1987, the author was awarded the Oshikawa Fellowship by Asian Productivity Organisation in Tokyo and started the present research. 446 completed questionnaire survey sheets from U.K. and Hang Kong have been received and analysed. 67 SMEs and related organisations in 6 developing/developed countries were also visited. This forms the knowledge for the development of expert systems (ES) for effective applications of MIS. The approach for DSS is based on a carefully selected business game which has most of the common business decision parameters. Intensive experiment with over 100 subjects was conducted in running the game, with an average time contribution of about 20 hours/person. The findings are again consolidated and structured into an ES. Longitudinal research was conducted in 5 representative SMEs. With the use of action learning and participation of the researcher, more in-depth firsthand information were obtained and analysed. These form part of the input to the ES as well. Both ES have been validated and further improved. The experimenters find these as keys to develop MIS/DSS for SMEs. A marketing plan is suggested to launch these two products so that they can become more easily available. Finally, recommendations are made on the effective use of the ES and for further development

Medical Device Artificial Intelligence: The New Tort Frontier

The medical device industry and new technology start-ups have dramatically increased investment in artificial intelligence (AI) applications, including diagnostic tools and AI-enabled devices. These technologies have been positioned to reduce climbing health costs while simultaneously improving health outcomes. Technologies like AI-enabled surgical robots, AI-enabled insulin pumps, and cancer detection applications hold tremendous promise, yet without appropriate oversight, they will likely pose major safety issues. While preventative safety measures may reduce risk to patients using these technologies, effective regulatory-tort regimes also permit recovery when preventative solutions are insufficient. The Food and Drug Administration (FDA), the administrative agency responsible for overseeing the safety and efficacy of medical devices, has not effectively addressed AI system safety issues for its clearance processes. If the FDA cannot reasonably reduce the risk of injury for AI-enabled medical devices, injured patients should be able to rely on ex post recovery options, as in products liability cases. However, the Medical Device Amendments Act (MDA) of 1976 introduced an express preemption clause that the U.S. Supreme Court has interpreted to nearly foreclose liability claims, based almost completely on the comprehensiveness of FDA clearance review processes. At its inception, MDA preemption aimed to balance consumer interests in safe medical devices with efficient, consistent regulation to promote innovation and reduce costs. Although preemption remains an important mechanism for balancing injury risks with device availability, the introduction of AI software dramatically changes the risk profile for medical devices. Due to the inherent opacity and changeability of AI algorithms powering AI machines, it is nearly impossible to predict all potential safety hazards a faulty AI system might pose to patients. This Article identifies key preemption issues for AI machines as they affect ex ante and ex post regulatory-tort allocation, including actual FDA review for parallel claims, bifurcation of software and device reviews, and dynamics of the technology itself that may enable plaintiffs to avoid preemption. This Author then recommends an alternative conception of the regulatory-tort allocation for AI machines that will create a more comprehensive and complementary safety and compensatory model

Dirofilaria immitis and Angiostrongylus vasorum : epidemiology and impact of major heartworms in carnivores in Portugal

Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias, Especialidade de Sanidade AnimalCardiopulmonary nematodes, Dirofilaria immitis and Angiostrongylus vasorum, are severe and life-threatening parasites that are increasingly reported throughout Europe. However, in Portugal, accurate data on both illnesses is scarce, hampering the awareness and the implementation of effective prevention and control strategies. A multidisciplinary study was therefore designed to characterize and assess the current situation regarding dirofilariosis and angiostrongylosis in carnivores from Portugal. A national survey was conducted to assess the prevalence and distribution of D. immitis and A. vasorum in canine and red fox populations in Portugal, confirming the occurrence of both diseases in canids either from northern, central and southern regions. An overall prevalence of 11.9% and 0.7% dogs, and 8.5% and 12.7% foxes were positive to D. immitis and A. vasorum, respectively. Additionally, a high prevalence of D. immitis was found in pinnipeds kept at an oceanographic park in the Algarve region where the South African fur seal was also reported as a new host for D. immitis infection. DNA of the endosymbiont bacterium Wolbachia pipientis was detected in dogs naturally infected with D. immitis in Portugal. The transmission risk period for Dirofilaria spp. in Portugal was estimated, showing that although transmission is markedly seasonal, the necessary climatic factors are starting earlier and lasting longer than the summer. A new minimally invasive surgical technique was developed to extract D. immitis adult worms from the hearts of dogs through transjugular catheterization with a non-traumatic snare. A questionnaire conducted on Portuguese pet owners showed that the majority deworm their dogs at irregular and consequently ineffective intervals and their level of knowledge about parasites and parasitic diseases is low. Although exposure may differ depending on the region of Portugal, the likelihood of cardiopulmonary dirofilariosis and angiostrongylosis is considerable nationwide. Active surveillance, increasing awareness and regular preventive measures are crucial to control cardiopulmonary parasitic diseases in carnivores in the country.RESUMO - Dirofilaria immitis e Angiostrongylus vasorum: epidemiologia e impacto dos principais nemátodes cardiopulmonares em carnívoros em Portugal - A dirofilariose e a angiostrongilose são doenças parasitárias crescentemente notificadas em toda a Europa, representando uma ameaça grave para a saúde animal. São causadas respetivamente pelos nemátodes cardiopulmonares Dirofilaria immitis (agente transmitido por mosquitos culicídeos) e Angiostrongylus vasorum (agente transmitido por moluscos gastrópodes). Os fatores subjacentes a esta expansão são diversos, destacando-se a globalização, as alterações climáticas, a conjuntura socioeconómica, espécies invasoras com capacidade vetorial, urbanização de hospedeiros silvestres, bem como novos métodos de diagnóstico. Dados concretos sobre a prevalência e distribuição são cruciais para o controle de doenças animais e, no caso de D. immitis e Dirofilaria repens, também para o controlo de doenças potencialmente zoonóticas. Contudo, em Portugal, a informação existente à data de início deste trabalho era escassa e pontual. Com o intuito de clarificar esta situação e colmatar esta lacuna, foi delineado o presente trabalho para caracterizar a situação da dirofilariose e da angiostrongilose em Portugal. Como primeiro objetivo pretendeu-se avaliar a prevalência atual e áreas de distribuição de Dirofilaria spp. e A. vasorum em canídeos domésticos e selvagens em Portugal. Relativamente à dirofilariose, foram testados 696 canídeos domésticos de três distritos do centro de Portugal (Coimbra, Santarém e Setúbal), durante 2011, 2012 e 2013. Para avaliação das espécies de Dirofilaria circulantes, foram utilizadas técnicas parasitológicas diretas, serológicas e moleculares. Setúbal registou a maior prevalência (24,8%), seguido de Coimbra (13,8%) e Santarém (13,2%), observando-se uma prevalência média global de 15,1%. A espécie D. immitis foi detetada nos três distritos, durante os três anos de estudo, com uma prevalência crescente. Em 2014, dada a escassez de dados epidemiológicos nas regiões transfronteiriças de Portugal e Espanha, este estudo foi alargado a mais sete distritos (i.e., Beja, Bragança, Castelo Branco, Évora, Faro, Guarda e Portalegre), envolvendo mais 248 canídeos. Beja foi o distrito que registou maior número de casos de infeção por D. immitis (8.9%), seguido pela Guarda (6,7%), Faro (2,7%) e Castelo Branco (2,5%). Não foram registados casos positivos de infeção por D. immitis em Bragança, Évora e Portalegre, e não foram observadas outras espécies de Dirofilaria em todo o País. No total observou-se uma prevalência global de 11,9% de cães positivos a D. immitis nos dez distritos, um valor superior comparativamente ao reportado anteriormente. No que respeita à angiostrongilose, foi efetuado o primeiro rastreio serológico nacional de infeção por A. vasorum. Foram testados 906 canídeos domésticos provenientes de 16 distritos (i.e., Beja, Braga, Bragança, Castelo Branco, Coimbra, Évora, Faro, Guarda, Lisboa, Portalegre, Porto, Santarém, Setúbal, Viana do Castelo, Vila Real e Viseu). Foi utilizada a nova técnica de imunoabsorção enzimática (ELISA) de elevada sensibilidade para deteção de antigénios circulantes de A. vasorum e de anticorpos específicos contra este parasita. Observou-se um total de 0,7% de animais positivos simultaneamente para antigénio e anticorpo, dispersos pelas zonas norte, centro e sul de Portugal, indicando a presença de infeções ativas de A. vasorum distribuídas pelo País. Adicionalmente observou-se 1,3% de animais positivos apenas para anticorpo de A. vasorum, sugerindo uma exposição prévia ao parasita. No geral, esta prevalência foi semelhante à registada noutros países europeus. Este rastreio permitiu não só confirmar a endemicidade de A. vasorum em cães de diferentes zonas geográficas de Portugal, como colmatar a lacuna de conhecimento deste parasita em Portugal. Atendendo ao facto de os cães militares constituírem um grupo de risco de exposição a doenças transmitidas por vetores pela natureza da sua atividade e longos períodos de permanência no exterior, foi efetuado um rastreio de infeção por D. immitis e A. vasorum à população de canídeos da Força Aérea Portuguesa. Foram testados 100 animais, mantidos em bases militares localizadas em Aveiro, Beja, Leiria, Lisboa, Setúbal, Madeira e Açores. Dos animais testados, 5% apresentaram anticorpos específicos contra A. vasorum (Aveiro, Lisboa e Setúbal) e 1% antigénios circulantes de A. vasorum. Não foram observados casos de infeção para D. immitis. Este rastreio permitiu alargar a informação sobre a presença e distribuição geográfica de D. immitis e A. vasorum em Portugal. Com o objetivo de avaliar a prevalência de D. immitis e A. vasorum em canídeos silvestres, foi efetuado um rastreio serológico a 118 raposas (Vulpes vulpes) abatidas durante a época oficial de caça, provenientes de oito distritos de Portugal, distribuídos por duas regiões: Norte (Aveiro, Braga, Bragança, Porto, Viana do Castelo e Vila Real) e Sul (Évora e Setúbal). Observou-se uma prevalência de 8,5% de animais positivos para D. immitis. Adicionalmente, foi encontrada uma prevalência de 12,7% de animais positivos para A. vasorum, dos quais 5,9% simultaneamente positivos para antigénios e anticorpos de A. vasorum, 5,1% positivos exclusivamente para antigénios de A. vasorum e 1,7% positivos exclusivamente para anticorpos de A. vasorum. Os animais positivos para dirofilariose cardiopulmonar e angiostrongilose foram detetados nas regiões Norte e Sul de Portugal, ampliando a distribuição destes agentes a nível silvestre e destacando o seu potencial papel como reservatório para carnívoros domésticos. Embora os hospedeiros definitivos da dirofilariose sejam principalmente canídeos domésticos e selvagens, D. immitis apresenta baixa especificidade de hospedeiro vertebrado, sendo capaz de infetar outras espécies de mamíferos silvestres, incluindo aquáticos. Durante a execução deste trabalho, surgiu a possibilidade de rastrear uma população de pinípedes mantidos num parque oceanográfico no Algarve. Foi encontrado DNA de D. immitis em três espécies distintas (focas comuns, leões-marinhos Californianos e Otárias Sul-Africanas), com uma prevalência global de 43.8%, e foi pela primeira vez documentada a Otária Sul Africana (Arctocephalus pusillus pusillus) como hospedeiro de D. immitis. Tendo em conta as múltiplas implicações da bactéria Wolbachia spp. na patogénese da dirofilariose, outro dos objetivos deste projeto consistiu na pesquisa deste agente em canídeos domésticos, naturalmente infetados com D. immitis em Portugal. Utilizando métodos de deteção molecular, foi encontrado DNA de Wolbachia pipientis em 52,6% de amostras testadas, tendo-se deste modo efetuado a descrição deste endosimbionte em populações caninas em Portugal. Adicionalmente, foram utilizadas ferramentas geoespaciais para avaliação do risco de transmissão de dirofilariose em Portugal, utilizando o modelo graus-dia. Recorreu-se aos valores médios diários de temperaturas registados na última década (de 2003 a 2013), em cinco estações meteorológicas: Faro, Funchal, Lisboa, Porto e São Miguel. Consideraram-se como pré-requisitos um limiar de temperatura de 14°C, 130 unidades de desenvolvimento de Dirofilaria spp., e uma expetativa máxima de vida dos vetores de 30 dias. A região da Madeira foi a que registou um maior número de dias com condições compatíveis à transmissão de D. immitis (média de 209,9 dias/ano), seguida de Faro (175,2 dias/ano), Lisboa (163,5 dias/ano), Açores (140 dias/ano) e Porto (117,2 dias/ano). Observou-se também na última década um período médio de risco de transmissão desta parasitose de 8 meses/ano na Madeira, 6,9 meses/ano em Faro, 6,4 meses/ano em Lisboa, 5,6 meses/ano nos Açores e de 5 meses/ano no Porto. Dada a elevada virulência de D. immitis e complicações tromboembólicas associadas, outro dos objetivos deste estudo consistiu na elaboração de uma nova abordagem terapêutica minimamente invasiva. Para isso, desenvolveu-se um método não traumático de remoção percutânea de vermes adultos de D. immitis, baseado na utilização de fio coronário para extração de espécimes de vermes da artéria pulmonar e ventrículo direito, que se revelou eficaz. Outros dos objetivos deste trabalho consistiu em caracterizar as práticas de desparasitação e o conhecimento dos proprietários de animais de companhia sobre doenças parasitárias, tendo sido efetuado um questionário aos utentes do Hospital da Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade de Lisboa. Observou-se que apesar da generalidade dos proprietários desparasitar o seu animal, esta prática é efetuada a intervalos irregulares e consequentemente ineficazes: apenas 11,8% dos cães são desparasitados internamente com a periodicidade aconselhada (i.e., mínimo trimestral) e apenas 28,4% estão protegidos continuamente ao longo do ano contra artrópodes. Adicionalmente 37% refere não efetuar a recolha de dejetos dos seus cães em todos os locais públicos, contribuindo para a contaminação ambiental. O nível de conhecimento público sobre parasitas e doenças parasitárias ainda é reduzido no País, com 88% dos donos afirmando nunca ter ouviu falar de "verme do coração" e 85% de "zoonose". Como corolário deste trabalho, foi efetuada uma caracterização da situação epidemiológica nacional da dirofilariose e da angiostrongilose cardiopulmonar em canídeos nos últimos vinte anos. Conclui-se que apesar do risco de exposição dos carnívoros ser variável de acordo com a região geográfica de Portugal, a probabilidade de infeção por D. immitis e A. vasorum é considerável em todo o País, ainda que se observe uma prevalência de D. immitis muito superior à de A. vasorum. Tendo em conta as atuais alterações climáticas e sociodemográficas, prevê-se um aumento do risco de infeção por estes agentes em áreas endémicas e não endémicas. Atendendo à gravidade da patologia provocada por D. immitis e A. vasorum e considerando o potencial zoonótico e impacto em saúde pública da Dirofilaria spp., estes dados alertam para a necessidade de sensibilização da comunidade médico-veterinária e da população em geral, para a realização de uma profilaxia anti-parasitária dirigida e regular em animais de companhia em Portugal.Institut für Parasitologie, Universität Zürich, as well as from Instituto de Higiene e Medicina Tropical, Universidade Nova de Lisboa, for laboratory materials and reagents.N/

Distributed Particle Filters for Data Assimilation in Simulation of Large Scale Spatial Temporal Systems

Assimilating real time sensor into a running simulation model can improve simulation results for simulating large-scale spatial temporal systems such as wildfire, road traffic and flood. Particle filters are important methods to support data assimilation. While particle filters can work effectively with sophisticated simulation models, they have high computation cost due to the large number of particles needed in order to converge to the true system state. This is especially true for large-scale spatial temporal simulation systems that have high dimensional state space and high computation cost by themselves. To address the performance issue of particle filter-based data assimilation, this dissertation developed distributed particle filters and applied them to large-scale spatial temporal systems. We first implemented a particle filter-based data assimilation framework and carried out data assimilation to estimate system state and model parameters based on an application of wildfire spread simulation. We then developed advanced particle routing methods in distributed particle filters to route particles among the Processing Units (PUs) after resampling in effective and efficient manners. In particular, for distributed particle filters with centralized resampling, we developed two routing policies named minimal transfer particle routing policy and maximal balance particle routing policy. For distributed PF with decentralized resampling, we developed a hybrid particle routing approach that combines the global routing with the local routing to take advantage of both. The developed routing policies are evaluated from the aspects of communication cost and data assimilation accuracy based on the application of data assimilation for large-scale wildfire spread simulations. Moreover, as cloud computing is gaining more and more popularity; we developed a parallel and distributed particle filter based on Hadoop & MapReduce to support large-scale data assimilation

Eastern Washington State College general catalog, 1975-1976

The Eastern Washington State College catalog for the 1975-1976 academic year.https://dc.ewu.edu/catalogs/1077/thumbnail.jp