Fast, efficient and flexible particle accelerator optimisation using densely connected and invertible neural networks

Particle accelerators are enabling tools for scientific exploration and discovery in various disciplines. Finding optimized operation points for these complex machines is a challenging task, however, due to the large number of parameters involved and the underlying non-linear dynamics. Here, we introduce two families of data-driven surrogate models, based on deep and invertible neural networks, that can replace the expensive physics computer models. These models are employed in multi-objective optimisations to find Pareto optimal operation points for two fundamentally different types of particle accelerators. Our approach reduces the time-to-solution for a multi-objective accelerator optimisation up to a factor of 640 and the computational cost up to 98%. The framework established here should pave the way for future on-line and real-time multi-objective optimisation of particle accelerators

Educação (matemática) em tempos de pandemia: efeitos e resistências

O objetivo desse texto é discutir a educação em tempos de pandemia frente ao fato de que, de forma abrupta e sem qualquer planejamento prévio, nós, professores e alunos, fomos deslocados espacialmente de nossas costumeiras salas de aula para as salas e quartos de nossas casas. Como se não bastasse, nos vimos diante do desafio de rapidamente nos submetermos a novas formas de conviver, ensinar e aprender. A impotência frente a essa situação e a insegurança sobre o que fazer e como encaminhar as atividades acadêmicas, questões sobre o que fazer diante e como ensinar de forma remota tem ocupado grande parte de nosso tempo. A partir da perspectiva da filosofia da diferença e com apoio das leituras de autores como Deleuze, Gallo, Clareto, entre outros, advogamos nesse texto a emergência de que, apesar desse cenário caótico, é necessário criar espaços para buscarmos novos modos de pensar a educação para além da pandemia. O desafio posto então é pensar sobre como esse acontecimento que emerge com a pandemia pode ser potente para promover uma participação política capaz de gerar novas formas de governo da vida

JulianA: An automatic treatment planning platform for intensity-modulated proton therapy and its application to intra- and extracerebral neoplasms

Creating high quality treatment plans is crucial for a successful radiotherapy treatment. However, it demands substantial effort and special training for dosimetrists. Existing automated treatment planning systems typically require either an explicit prioritization of planning objectives, human-assigned objective weights, large amounts of historic plans to train an artificial intelligence or long planning times. Many of the existing auto-planning tools are difficult to extend to new planning goals. A new spot weight optimisation algorithm, called JulianA, was developed. The algorithm minimises a scalar loss function that is built only based on the prescribed dose to the tumour and organs at risk (OARs), but does not rely on historic plans. The objective weights in the loss function have default values that do not need to be changed for the patients in our dataset. The system is a versatile tool for researchers and clinicians without specialised programming skills. Extending it is as easy as adding an additional term to the loss function. JulianA was validated on a dataset of 19 patients with intra- and extracerebral neoplasms within the cranial region that had been treated at our institute. For each patient, a reference plan which was delivered to the cancer patient, was exported from our treatment database. Then JulianA created the auto plan using the same beam arrangement. The reference and auto plans were given to a blinded independent reviewer who assessed the acceptability of each plan, ranked the plans and assigned the human-/machine-made labels. The auto plans were considered acceptable in 16 out of 19 patients and at least as good as the reference plan for 11 patients. Whether a plan was crafted by a dosimetrist or JulianA was only recognised for 9 cases. The median time for the spot weight optimisation is approx. 2 min (range: 0.5 min - 7 min)

A unified generation-registration framework for improved MR-based CT synthesis in proton therapy.

BACKGROUND The use of magnetic resonance (MR) imaging for proton therapy treatment planning is gaining attention as a highly effective method for guidance. At the core of this approach is the generation of computed tomography (CT) images from MR scans. However, the critical issue in this process is accurately aligning the MR and CT images, a task that becomes particularly challenging in frequently moving body areas, such as the head-and-neck. Misalignments in these images can result in blurred synthetic CT (sCT) images, adversely affecting the precision and effectiveness of the treatment planning. PURPOSE This study introduces a novel network that cohesively unifies image generation and registration processes to enhance the quality and anatomical fidelity of sCTs derived from better-aligned MR images. METHODS The approach synergizes a generation network (G) with a deformable registration network (R), optimizing them jointly in MR-to-CT synthesis. This goal is achieved by alternately minimizing the discrepancies between the generated/registered CT images and their corresponding reference CT counterparts. The generation network employs a UNet architecture, while the registration network leverages an implicit neural representation (INR) of the displacement vector fields (DVFs). We validated this method on a dataset comprising 60 head-and-neck patients, reserving 12 cases for holdout testing. RESULTS Compared to the baseline Pix2Pix method with MAE 124.95 30.74 HU, the proposed technique demonstrated 80.98 7.55 HU. The unified translation-registration network produced sharper and more anatomically congruent outputs, showing superior efficacy in converting MR images to sCTs. Additionally, from a dosimetric perspective, the plan recalculated on the resulting sCTs resulted in a remarkably reduced discrepancy to the reference proton plans. CONCLUSIONS This study conclusively demonstrates that a holistic MR-based CT synthesis approach, integrating both image-to-image translation and deformable registration, significantly improves the precision and quality of sCT generation, particularly for the challenging body area with varied anatomic changes between corresponding MR and CT

A Unified Generation-Registration Framework for Improved MR-based CT Synthesis in Proton Therapy

Background: In MR-guided proton therapy planning, aligning MR and CT images is key for MR-based CT synthesis, especially in mobile regions like the head-and-neck. Misalignments here can lead to less accurate synthetic CT (sCT) images, impacting treatment precision. Purpose: This study introduces a novel network that cohesively unifies image generation and registration processes to enhance the quality and anatomical fidelity of sCTs derived from better-aligned MR images. Methods: The approach synergizes a generation network (G) with a deformable registration network (R), optimizing them jointly in MR-to-CT synthesis. This goal is achieved by alternately minimizing the discrepancies between the generated/registered CT images and their corresponding reference CT counterparts. The generation network employs a UNet architecture, while the registration network leverages an implicit neural representation of the Deformable Vector Fields (DVFs). We validated this method on a dataset comprising 60 Head-and-Neck patients, reserving 12 cases for holdout testing. Results: Compared to the baseline Pix2Pix method with MAE 124.95\pm 30.74 HU, the proposed technique demonstrated 80.98\pm 7.55 HU. The unified translation-registration network produced sharper and more anatomically congruent outputs, showing superior efficacy in converting MR images to sCTs. Additionally, from a dosimetric perspective, the plan recalculated on the resulting sCTs resulted in a remarkably reduced discrepancy to the reference proton plans. Conclusions: This study conclusively demonstrates that a holistic MR-based CT synthesis approach, integrating both image-to-image translation and deformable registration, significantly improves the precision and quality of sCT generation, particularly for the challenging body area with varied anatomic changes between corresponding MR and CT

EDUCAÇÃO NÃO ESCOLAR, EDUCAÇÃO NO CAMPO, JUVENTUDE E IMAGINÁRIO DA VIOLÊNCIA

This paper discusses the relevance of both formal and non-formal education in formation of young people who are sometimes targeted by social violence imaginary. In the first part, it discusses concept and context for non-formal education in Brazil, especially, in São Paulo state, in some cities in Campinas area. In the second part, it discusses the informal education at urban and rural communities in Brazil. In the third part, it discusses why some characteristics of Young and Adult Education students’ discourses are similar in some cities of São Paulo state. It outlines relevant aspects concerning the age group of both school dropouts and those who return to the classrooms. Based on some speeches of Young and Adult Education students, this paper also analyzes problems that cause dropping out the school system and the problems faced by the students which return to their studiesEste artigo objetiva discutir a relevância da educação formal e não formal na formação de jovens que são, por vezes, alvo do imaginário da violência social. Na primeira parte, discutem-se a conceituação e o contexto da educação não formal no Brasil, especialmente, no estado de São Paulo, em algumas cidades da região de Campinas. Na segunda parte, discute-se a educação não escolar trabalhada nas comunidades urbanas e rurais do Brasil. Na terceira parte, discute-se por que algumas caraterísticas são semelhantes nos discursos dos alunos que envolvem os cursos da EJA de algumas cidades do estado de São Paulo. Delineiam-se aspectos relevantes à faixa etária da desistência da Escola e aspectos relevantes para a faixa etária do retorno à sala de aula. Analisam-se, também, os problemas que acarretaram a desistência da escolarização e os problemas enfrentados pelos estudantes da EJA para retornarem aos estudos – análise de algumas falas de alunos da EJ

Diretriz da Sociedade Brasileira de Cardiologia sobre Diagnóstico e Tratamento de Pacientes com Cardiomiopatia da Doença de Chagas

This guideline aimed to update the concepts and formulate the standards of conduct and scientific evidence that support them, regarding the diagnosis and treatment of the Cardiomyopathy of Chagas disease, with special emphasis on the rationality base that supported it.  Chagas disease in the 21st century maintains an epidemiological pattern of endemicity in 21 Latin American countries. Researchers and managers from endemic and non-endemic countries point to the need to adopt comprehensive public health policies to effectively control the interhuman transmission of T. cruzi infection, and to obtain an optimized level of care for already infected individuals, focusing on diagnostic and therapeutic opportunistic opportunities.   Pathogenic and pathophysiological mechanisms of the Cardiomyopathy of Chagas disease were revisited after in-depth updating and the notion that necrosis and fibrosis are stimulated by tissue parasitic persistence and adverse immune reaction, as fundamental mechanisms, assisted by autonomic and microvascular disorders, was well established. Some of them have recently formed potential targets of therapies.  The natural history of the acute and chronic phases was reviewed, with enhancement for oral transmission, indeterminate form and chronic syndromes. Recent meta-analyses of observational studies have estimated the risk of evolution from acute and indeterminate forms and mortality after chronic cardiomyopathy. Therapeutic approaches applicable to individuals with Indeterminate form of Chagas disease were specifically addressed. All methods to detect structural and/or functional alterations with various cardiac imaging techniques were also reviewed, with recommendations for use in various clinical scenarios. Mortality risk stratification based on the Rassi score, with recent studies of its application, was complemented by methods that detect myocardial fibrosis.  The current methodology for etiological diagnosis and the consequent implications of trypanonomic treatment deserved a comprehensive and in-depth approach. Also the treatment of patients at risk or with heart failure, arrhythmias and thromboembolic events, based on pharmacological and complementary resources, received special attention. Additional chapters supported the conducts applicable to several special contexts, including t. cruzi/HIV co-infection, risk during surgeries, in pregnant women, in the reactivation of infection after heart transplantation, and others.     Finally, two chapters of great social significance, addressing the structuring of specialized services to care for individuals with the Cardiomyopathy of Chagas disease, and reviewing the concepts of severe heart disease and its medical-labor implications completed this guideline.Esta diretriz teve como objetivo principal atualizar os conceitos e formular as normas de conduta e evidências científicas que as suportam, quanto ao diagnóstico e tratamento da CDC, com especial ênfase na base de racionalidade que a embasou. A DC no século XXI mantém padrão epidemiológico de endemicidade em 21 países da América Latina. Investigadores e gestores de países endêmicos e não endêmicos indigitam a necessidade de se adotarem políticas abrangentes, de saúde pública, para controle eficaz da transmissão inter-humanos da infecção pelo T. cruzi, e obter-se nível otimizado de atendimento aos indivíduos já infectados, com foco em oportunização diagnóstica e terapêutica. Mecanismos patogênicos e fisiopatológicos da CDC foram revisitados após atualização aprofundada e ficou bem consolidada a noção de que necrose e fibrose sejam estimuladas pela persistência parasitária tissular e reação imune adversa, como mecanismos fundamentais, coadjuvados por distúrbios autonômicos e microvasculares. Alguns deles recentemente constituíram alvos potenciais de terapêuticas. A história natural das fases aguda e crônica foi revista, com realce para a transmissão oral, a forma indeterminada e as síndromes crônicas. Metanálises recentes de estudos observacionais estimaram o risco de evolução a partir das formas aguda e indeterminada e de mortalidade após instalação da cardiomiopatia crônica. Condutas terapêuticas aplicáveis aos indivíduos com a FIDC foram abordadas especificamente. Todos os métodos para detectar alterações estruturais e/ou funcionais com variadas técnicas de imageamento cardíaco também foram revisados, com recomendações de uso nos vários cenários clínicos. Estratificação de risco de mortalidade fundamentada no escore de Rassi, com estudos recentes de sua aplicação, foi complementada por métodos que detectam fibrose miocárdica. A metodologia atual para diagnóstico etiológico e as consequentes implicações do tratamento tripanossomicida mereceram enfoque abrangente e aprofundado. Também o tratamento de pacientes em risco ou com insuficiência cardíaca, arritmias e eventos tromboembólicos, baseado em recursos farmacológicos e complementares, recebeu especial atenção. Capítulos suplementares subsidiaram as condutas aplicáveis a diversos contextos especiais, entre eles o da co-infecção por T. cruzi/HIV, risco durante cirurgias, em grávidas, na reativação da infecção após transplante cardíacos, e outros.    Por fim, dois capítulos de grande significado social, abordando a estruturação de serviços especializados para atendimento aos indivíduos com a CDC, e revisando os conceitos de cardiopatia grave e suas implicações médico-trabalhistas completaram esta diretriz.&nbsp

Educação (matemática) em tempos de pandemia: : efeitos e resistências

This text aims to discuss education in times of pandemic in the face of the fact that abruptly and without any prior planning, we, teachers and students, were spatially displaced from our usual classrooms to the rooms and rooms of our homes. As if that were not enough, we were faced with the challenge of quickly submitting to new ways of agreeing, teaching, and learning. Impotence in the face of this situation, and insecurity about what to do, and how to conduct academic activities, questions about what to do and how to teach remotely has occupied a large part of our time. From the perspective of the philosophy of difference and with the support of readings by authors such as Deleuze, Gallo, Clareto, among others, we advocate in this text that despite this chaotic scenario, it is necessary to create spaces to seek new ways of thinking about education beyond the pandemic. The challenge then is to think about how this event that emerges with the pandemic can be powerful in promoting political participation capable of generating new forms of government of life.O objetivo desse texto é discutir a educação em tempos de pandemia frente ao fato de que, de forma abrupta e sem qualquer planejamento prévio, nós, professores e alunos, fomos deslocados espacialmente de nossas costumeiras salas de aula para as salas e quartos de nossas casas. Como se não bastasse, nos vimos diante do desafio de rapidamente nos submetermos a novas formas de conviver, ensinar e aprender. A impotência frente a essa situação e a insegurança sobre o que fazer e como encaminhar as atividades acadêmicas, questões sobre o que fazer diante e como ensinar de forma remota tem ocupado grande parte de nosso tempo. A partir da perspectiva da filosofia da diferença e com apoio das leituras de autores como Deleuze, Gallo, Clareto, entre outros, advogamos nesse texto a emergência de que, apesar desse cenário caótico, é necessário criar espaços para buscarmos novos modos de pensar a educação para além da pandemia. O desafio posto então é pensar sobre como esse acontecimento que emerge com a pandemia pode ser potente para promover uma participação política capaz de gerar novas formas de governo da vida

Educación (matemáticas) en tiempos de pandemia: efectos y resistencias

O objetivo desse texto é discutir a educação em tempos de pandemia frente ao fato de que, de forma abrupta e sem qualquer planejamento prévio, nós, professores e alunos, fomos deslocados espacialmente de nossas costumeiras salas de aula para as salas e quartos de nossas casas. Como se não bastasse, nos vimos diante do desafio de rapidamente nos submetermos a novas formas de conviver, ensinar e aprender. A impotência frente a essa situação e a insegurança sobre o que fazer e como encaminhar as atividades acadêmicas, questões sobre o que fazer diante e como ensinar de forma remota tem ocupado grande parte de nosso tempo. A partir da perspectiva da filosofia da diferença e com apoio das leituras de autores como Deleuze, Gallo, Clareto, entre outros, advogamos nesse texto a emergência de que, apesar desse cenário caótico, é necessário criar espaços para buscarmos novos modos de pensar a educação para além da pandemia. O desafio posto então é pensar sobre como esse acontecimento que emerge com a pandemia pode ser potente para promover uma participação política capaz de gerar novas formas de governo da vida13

Em foco uma escola pública paulista de educação básica discussing on school failure in view of Bernard Charlot: in focus a public school of basic education paulista

This article is the result of a research project funded by CNPq / CAPES period of 2013-2014, developed in a school serving students from elementary education II and high school. The project aims to understand aspects of the training of readers and writers in the elementary school,  since it is concerned with the admission of students not literate in the sixth year. As part of the wider project developed a research project to understand how Bernard Charlot comprises a school, place of training of young people, since for him is in relation with the knowledge that subjects participating in different modes of the process social reproduction signifying their school experience and transforming itself. Methodologically, the Lessons Collective Pedagogical Work with teachers and classes that involved working with reading and writing were audio recorded during the year 2013 so they could be analyzed. We also take as material for analysis electronic correspondence exchanged between teachers and researchers, as well as the materials posted on social networks of which we were part. In this paper, we question the subtle interface between assessments and large-scale production of school failure relating it to media fanfare. Points to resistance from educators to current accountability policies in education, which cross the pedagogical work "tying" the curriculum does not always mean a certain school communities to certain contents. It is noteworthy, in this process, the importance of collective work in lieu of the prescriptive official eterminations.Este artigo é fruto de um projeto de pesquisa financiado pelo CNPq/CAPES com período de vigência 2013-2014, desenvolvido em uma escola que atende alunos do ensino fundamental II e ensino médio. O projeto tem como objetivo compreender aspectos relativos à formação de leitores e escritores na escola básica, uma vez que preocupa-se com o ingresso de alunos ainda não alfabetizados no sexto ano. Como parte do projeto mais amplo desenvolvemos um projeto de iniciação científica a fim de compreender como Bernard Charlot compreende a escola, lugar de formação dos jovens, uma vez que para ele é na relação com o saber que os sujeitos participam de modos diferenciados do processo de reprodução social significando sua experiência escolar e transformando a si próprio. Metodologicamente, as Aulas de Trabalho Pedagógico Coletivo com os professores e aulas que envolviam o trabalho com leitura e escrita foram audiogravadas durante o ano de 2013 para que pudessem ser analisadas. Tomamos também como material de análise as correspondências eletrônicas trocadas entre os professores e os pesquisadores, bem como os materiais postados em redes sociais das quais fazíamos parte. Neste texto, problematizaremos a sutil interface entre as avaliações de larga escala e a produção do fracasso escolar relacionando-a ao alarde midiatico. Aponta-se a resistência dos educadores às atuais políticas de responsabilização em educação, as quais atravessam o trabalho pedagógico "amarrando" o currículo a certos conteúdos nem sempre significativo à determinadas comunidades escolares. Ressalta-se, nesse processo, a relevância do trabalho coletivo em detrimento às determinações oficiais prescritivas.Este artículo es el resultado de un proyecto de investigación financiado por el CNPq /CAPES (2013-2014), desarrollado en una escuela que atiende a los estudiantes desde la primaria y educación de escuela secundaria. El proyecto tiene como objetivo comprender los aspectos de la  formación de lectores y escritores en la escuela primaria, ya que se refiere a la admisión de los estudiantes no alfabetizadas en el sexto año. Como parte del proyecto más amplio desarrollado un proyecto de investigación para entender cómo Bernard Charlot comprende a escuela, ya que para él es en relación con el conocimiento de que los sujetos que participan en los diferentes modos de proceso reproducción social que significa su experiencia escolar y transformándose. Metodológicamente, las Lecciones Colectivas de Trabajo Pedagógico con los profesores y las clases que participan el trabajo con la lectura y la escritura eran de audio grabado en el año 2013. También tomamos como material la correspondencia electrónica intercambiada entre los profesores e investigadores, así como los materiales publicados en las redes sociales. En este trabajo, nos cuestionamos la interfaz sutil entre las evaluaciones a gran escala y la producción de fracaso escolar en relación a fanfarria los medios de comunicación. Apunta a la resistencia de los educadores a las políticas de rendición de cuentas corrientes en la educación, que cruzan el trabajo pedagógico "empatando" el plan de estudios a determinados contenidos. Es de destacar, en este proceso, la importancia del trabajo colectivo en lugar de las determinaciones oficiales prescriptivos