983 research outputs found
LIPIcs, Volume 251, ITCS 2023, Complete Volume
LIPIcs, Volume 251, ITCS 2023, Complete Volum
Apuntes histórico-filológicos sobre la introducción de una carta del emperador Honorio al ejército (Epistula Honorii)
Un manuscrito del siglo X, compuesto en el ambiente cortesano del Reino de Pamplona, nos ha transmitido una carta del emperador Honorio a las tropas estacionadas en Pamplona. La breve introducción que precede a la carta propiamente dicha ofrece información crucial para la comprensión e interpretación del resto del texto. El artículo pretende reevaluar los estudios existentes sobre su contenido: en primer lugar, analizando la función de todo el texto dentro de la concepción y tradición del manuscrito; en segundo lugar, recurriendo a otras fuentes tardoantiguas y altomedievales para tratar de (re) contextualizar el prefacio. El argumento principal radica en atribuir a un autor anónimo del reino pamplonés su redacción o a los compiladores del códice el haberlo modificado para adaptarlo a sus propios intereses
Heterogeneous Acceleration for 5G New Radio Channel Modelling Using FPGAs and GPUs
L'abstract è presente nell'allegato / the abstract is in the attachmen
Approximate Computing Survey, Part II: Application-Specific & Architectural Approximation Techniques and Applications
The challenging deployment of compute-intensive applications from domains
such Artificial Intelligence (AI) and Digital Signal Processing (DSP), forces
the community of computing systems to explore new design approaches.
Approximate Computing appears as an emerging solution, allowing to tune the
quality of results in the design of a system in order to improve the energy
efficiency and/or performance. This radical paradigm shift has attracted
interest from both academia and industry, resulting in significant research on
approximation techniques and methodologies at different design layers (from
system down to integrated circuits). Motivated by the wide appeal of
Approximate Computing over the last 10 years, we conduct a two-part survey to
cover key aspects (e.g., terminology and applications) and review the
state-of-the art approximation techniques from all layers of the traditional
computing stack. In Part II of our survey, we classify and present the
technical details of application-specific and architectural approximation
techniques, which both target the design of resource-efficient
processors/accelerators & systems. Moreover, we present a detailed analysis of
the application spectrum of Approximate Computing and discuss open challenges
and future directions.Comment: Under Review at ACM Computing Survey
SoK: Signatures With Randomizable Keys
Digital signature schemes with specific properties have recently seen various real-world applications with a strong emphasis on privacy-enhancing technologies. They have been extensively used to develop anonymous credentials schemes and to achieve an even more comprehensive range of functionalities in the decentralized web.
Substantial work has been done to formalize different types of signatures where an allowable set of transformations can be applied to message-signature pairs to obtain new related pairs. Most of the previous work focused on transformations with respect to the message being signed, but little has been done to study what happens when transformations apply to the signing keys. A first attempt to thoroughly formalize such aspects was carried by Derler and Slamanig (ePrint \u2716, Designs, Codes and Cryptography \u2719), followed by the more recent efforts by Backes et. al (ASIACRYPT \u2718) and Eaton et. al (ePrint \u2723). However, the literature on the topic is vast and different terminology is used across contributions, which makes it difficult to compare related works and understand the range of applications covered by a given construction.
In this work, we present a unified view of signatures with randomizable keys and revisit their security properties. We focus on state-of-the-art constructions and related applications, identifying existing challenges. Our systematization allows us to highlight gaps, open questions and directions for future research on signatures with randomizable keys
Electronic Devices for the Combination of Electrically Controlled Drug Release, Electrostimulation, and Optogenetic Stimulation for Nerve Tissue Regeneration
[ES] La capacidad de las células madre para proliferar formando distintas células especializadas les otorga la potencialidad de servir de base para terapias efectivas para patologías cuyo tratamiento era inimaginable hasta hace apenas dos décadas. Sin embargo, esta capacidad se encuentra mediada por estímulos fisiológicos, químicos, y eléctricos, específicos y complejos, que dificultan su traslación a la rutina clínica. Por ello, las células madre representan un campo de estudio en el que se invierten amplios esfuerzos por parte de la comunidad científica.
En el ámbito de la regeneración nerviosa, para modular su desarrollo y diferenciación el tratamiento farmacológico, la electroestimulación, y la estimulación optogenética son técnicas que están consiguiendo prometedores resultados. Es por ello por lo que en la presente tesis se ha desarrollado un conjunto de sistemas electrónicos para permitir la aplicación combinada de estas técnicas in vitro, con perspectiva a su aplicación in vivo.
Hemos diseñado una novedosa tecnología para la liberación eléctricamente controlada de fármacos. Esta tecnología está basada en nanopartículas de sílice mesoporosa y puertas moleculares de bipiridina-heparina. Las puertas moleculares son electroquímicamente reactivas, y encierran los fármacos en el interior de las nanopartículas, liberándolos ante un estímulo eléctrico. Hemos caracterizado esta tecnología, y la hemos validado mediante la liberación controlada de rodamina en cultivos celulares de HeLa. Para la combinación de liberación controlada de fármacos y electroestimulación hemos desarrollado dispositivos que permiten aplicar los estímulos eléctricos de forma configurable desde una interfaz gráfica de usuario. Además, hemos diseñado un módulo de expansión que permite multiplexar las señales eléctricas a diferentes cultivos celulares.
Además, hemos diseñado un dispositivo de estimulación optogenética. Este tipo de estimulación consiste en la modificación genética de las células para que sean sensibles a la radiación lumínica de determinada longitud de onda. En el ámbito de la regeneración de tejido mediante células precursoras neurales, es de interés poder inducir ondas de calcio, favoreciendo su diferenciación en neuronas y la formación de circuitos sinápticos. El dispositivo diseñado permite obtener imágenes en tiempo real mediante microscopía confocal de las respuestas transitorias de las células al ser irradiadas. El dispositivo se ha validado irradiando neuronas modificadas con luz pulsada de 100 ms. También hemos diseñado un dispositivo electrónico complementario de medida de irradiancia con el doble fin de permitir la calibración del equipo de irradiancia y medir la irradiancia en tiempo real durante los experimentos in vitro.
Los resultados del uso de los bioactuadores en procesos complejos y dinámicos, como la regeneración de tejido nervioso, son limitados en lazo abierto. Uno de los principales aspectos analizados es el desarrollo de biosensores que permitiesen la cuantización de ciertas biomoléculas para ajustar la estimulación suministrada en tiempo real. Por ejemplo, la segregación de serotonina es una respuesta identificada en la elongación de células precursoras neurales, pero hay otras biomoléculas de interés para la implementación de un control en lazo cerrado. Entre las tecnologías en el estado del arte, los biosensores basados en transistores de efecto de campo (FET) funcionalizados con aptámeros son realmente prometedores para esta aplicación. Sin embargo, esta tecnología no permitía la medición simultánea de más de una biomolécula objetivo en un volumen reducido debido a las interferencias entre los distintos FETs, cuyos terminales se encuentran inmersos en la solución. Por ello, hemos desarrollado instrumentación electrónica capaz de medir simultáneamente varios de estos biosensores, y la hemos validado mediante la medición simultánea de pH y la detección preliminar de serotonina y glutamato.[CA] La capacitat de les cèl·lules mare per a proliferar formant diferents cèl·lules especialitzades els atorga la potencialitat de servir de base per a teràpies efectives per a patologies el tractament de les quals era inimaginable fins fa a penes dues dècades. No obstant això, aquesta capacitat es troba mediada per estímuls fisiològics, químics, i elèctrics, específics i complexos, que dificulten la seua translació a la rutina clínica. Per això, les cèl·lules mare representen un camp d'estudi en el qual s'inverteixen amplis esforços per part de la comunitat científica.
En l'àmbit de la regeneració nerviosa, per a modular el seu desenvolupament i diferenciació el tractament farmacològic, l'electroestimulació, i l'estimulació optogenética són tècniques que estan aconseguint prometedors resultats. És per això que en la present tesi s'ha desenvolupat un conjunt de sistemes electrònics per a permetre l'aplicació combinada d'aquestes tècniques in vitro, amb perspectiva a la seua aplicació in vivo.
Hem dissenyat una nova tecnologia per a l'alliberament elèctricament controlat de fàrmacs. Aquesta tecnologia està basada en nanopartícules de sílice mesoporosa i portes moleculars de bipiridina-heparina. Les portes moleculars són electroquímicament reactives, i tanquen els fàrmacs a l'interior de les nanopartícules, alliberant-los davant un estímul elèctric. Hem caracteritzat aquesta tecnologia, i l'hem validada mitjançant l'alliberament controlat de rodamina en cultius cel·lulars de HeLa. Per a la combinació d'alliberament controlat de fàrmacs i electroestimulació hem desenvolupat dispositius que permeten aplicar els estímuls elèctrics de manera configurable des d'una interfície gràfica d'usuari. A més, hem dissenyat un mòdul d'expansió que permet multiplexar els senyals elèctrics a diferents cultius cel·lulars.
A més, hem dissenyat un dispositiu d'estimulació optogenètica. Aquest tipus d'estimulació consisteix en la modificació genètica de les cèl·lules perquè siguen sensibles a la radiació lumínica de determinada longitud d'ona. En l'àmbit de la regeneració de teixit mitjançant cèl·lules precursores neurals, és d'interés poder induir ones de calci, afavorint la seua diferenciació en neurones i la formació de circuits sinàptics. El dispositiu dissenyat permet obtindré imatges en temps real mitjançant microscòpia confocal de les respostes transitòries de les cèl·lules en ser irradiades. El dispositiu s'ha validat irradiant neurones modificades amb llum polsada de 100 ms. També hem dissenyat un dispositiu electrònic complementari de mesura d'irradiància amb el doble fi de permetre el calibratge de l'equip d'irradiància i mesurar la irradiància en temps real durant els experiments in vitro.
Els resultats de l'ús dels bioactuadors en processos complexos i dinàmics, com la regeneració de teixit nerviós, són limitats en llaç obert. Un dels principals aspectes analitzats és el desenvolupament de biosensors que permeteren la quantització de certes biomolècules per a ajustar l'estimulació subministrada en temps real. Per exemple, la segregació de serotonina és una resposta identificada amb l'elongació de les cèl·lules precursores neurals, però hi ha altres biomolècules d'interés per a la implementació d'un control en llaç tancat. Entre les tecnologies en l'estat de l'art, els biosensors basats en transistors d'efecte de camp (FET) funcionalitzats amb aptàmers són realment prometedors per a aquesta aplicació. No obstant això, aquesta tecnologia no permetia el mesurament simultani de més d'una biomolècula objectiu en un volum reduït a causa de les interferències entre els diferents FETs, els terminals dels quals es troben immersos en la solució. Per això, hem desenvolupat instrumentació electrònica capaç de mesurar simultàniament diversos d'aquests biosensors i els hem validat amb mesurament simultani del pH i la detecció preliminar de serotonina i glutamat.[EN] The stem cells' ability to proliferate to form different specialized cells gives them the potential to serve as the basis for effective therapies for pathologies whose treatment was unimaginable until just two decades ago. However, this capacity is mediated by specific and complex physiological, chemical, and electrical stimuli that complicate their translation to clinical routine. For this reason, stem cells represent a field of study in which the scientific community is investing a great deal of effort.
In the field of nerve regeneration, to modulate their development and differentiation, pharmacological treatment, electrostimulation, and optogenetic stimulation are techniques that are achieving promising results. For this reason, we have developed a set of electronic systems to allow the combined application of these techniques in vitro, with a view to their application in vivo.
We have designed a novel technology for the electrically controlled release of drugs. This technology is based on mesoporous silica nanoparticles and bipyridine-heparin molecular gates. The molecular gates are electrochemically reactive and entrap the drugs inside the nanoparticles, releasing them upon electrical stimulus. We have characterized this technology and validated it by controlled release of rhodamine in HeLa cell cultures. For combining electrostimulation and controlled drug release we have developed devices that allow applying the different electrical stimuli in a configurable way from a graphical user interface. In addition, we have designed an expansion module that allows multiplexing electrical signals to different cell cultures.
In addition, we have designed an optogenetic stimulation device. This type of stimulation consists of genetically modifying cells to make them sensitive to light radiation of a specific wavelength. In tissue regeneration using neural precursor cells, it is interesting to be able to induce calcium waves, favoring the cell differentiation into neurons and the formation of synaptic circuits. The designed device enable the obtention of real-time images through confocal microscopy of the transient responses of cells upon irradiation. The device has been validated by irradiating modified neurons with 100 ms pulsed light stimulation. We have also designed a complementary electronic irradiance measurement device to allow calibration of the irradiator equipment and measuring irradiance in real time during in vitro experiments.
The results of using bioactuators in complex and dynamic processes, such as nerve tissue regeneration, are limited in an open loop. One of the main aspects analyzed is the development of biosensors that would allow quantifying of specific biomolecules to adjust the stimulation provided in real time. For instance, serotonin secretion is an identified response of neural precursor cells elongation, among other biomolecules of interest for the implementation of a closed-loop control. Among the state-of-the-art technologies, biosensors based on field effect transistors (FETs) functionalized with aptamers are promising for this application. However, this technology did not allow the simultaneous measurement of more than one target biomolecule in a small volume due to interferences between the different FETs, whose terminals are immersed in the solution. This is why we have developed electronic instrumentation capable of simultaneously measuring several of these biosensors, and we have validated it with the simultaneous pH measurement and the preliminary detection of serotonin and glutamate.Monreal Trigo, J. (2023). Electronic Devices for the Combination of Electrically Controlled Drug Release, Electrostimulation, and Optogenetic Stimulation for Nerve Tissue Regeneration [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/19384
Choral: Object-Oriented Choreographic Programming
We present Choral, the first choreographic programming language based on
mainstream abstractions. The key idea in Choral is a new notion of data type,
which allows for expressing that data is distributed over different roles. We
use this idea to reconstruct the paradigm of choreographic programming through
object-oriented abstractions. Choreographies are classes, and instances of
choreographies are objects with states and behaviours implemented
collaboratively by roles.
Choral comes with a compiler that, given a choreography, generates an
implementation for each of its roles. These implementations are libraries in
pure Java, whose types are under the control of the Choral programmer.
Developers can then modularly compose these libraries in their own programs, in
order to participate correctly in choreographies. Choral is the first
incarnation of choreographic programming offering such modularity, which
finally connects more than a decade of research on the paradigm to practical
software development.
The integration of choreographic and object-oriented programming yields other
powerful advantages, where the features of one paradigm benefit the other in
ways that go beyond the sum of the parts. The high-level abstractions and
static checks from the world of choreographies can be used to write concurrent
and distributed object-oriented software more concisely and correctly. We
obtain a much more expressive choreographic language from object-oriented
abstractions than in previous work. For example, object passing makes Choral
the first higher-order choreographic programming language, whereby
choreographies can be parameterised over other choreographies without any need
for central coordination. Together with subtyping and generics, this allows
Choral to elegantly support user-defined communication mechanisms and
middleware
CMOS + stochastic nanomagnets: heterogeneous computers for probabilistic inference and learning
Extending Moore's law by augmenting complementary-metal-oxide semiconductor
(CMOS) transistors with emerging nanotechnologies (X) has become increasingly
important. Accelerating Monte Carlo algorithms that rely on random sampling
with such CMOS+X technologies could have significant impact on a large number
of fields from probabilistic machine learning, optimization to quantum
simulation. In this paper, we show the combination of stochastic magnetic
tunnel junction (sMTJ)-based probabilistic bits (p-bits) with versatile Field
Programmable Gate Arrays (FPGA) to design a CMOS + X (X = sMTJ) prototype. Our
approach enables high-quality true randomness that is essential for Monte Carlo
based probabilistic sampling and learning. Our heterogeneous computer
successfully performs probabilistic inference and asynchronous Boltzmann
learning, despite device-to-device variations in sMTJs. A comprehensive
comparison using a CMOS predictive process design kit (PDK) reveals that
compact sMTJ-based p-bits replace 10,000 transistors while dissipating two
orders of magnitude of less energy (2 fJ per random bit), compared to digital
CMOS p-bits. Scaled and integrated versions of our CMOS + stochastic nanomagnet
approach can significantly advance probabilistic computing and its applications
in various domains by providing massively parallel and truly random numbers
with extremely high throughput and energy-efficiency
- …