On the Exploration of FPGAs and High-Level Synthesis Capabilities on Multi-Gigabit-per-Second Networks

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Escuela Politécnica Superior, Departamento de Tecnología Electrónica y de las Comunicaciones. Fecha de lectura: 24-01-2020Traffic on computer networks has faced an exponential grown in recent years. Both links and communication equipment had to adapt in order to provide a minimum quality of service required for current needs. However, in recent years, a few factors have prevented commercial off-the-shelf hardware from being able to keep pace with this growth rate, consequently, some software tools are struggling to fulfill their tasks, especially at speeds higher than 10 Gbit/s. For this reason, Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) have arisen as an alternative to address the most demanding tasks without the need to design an application specific integrated circuit, this is in part to their flexibility and programmability in the field. Needless to say, developing for FPGAs is well-known to be complex. Therefore, in this thesis we tackle the use of FPGAs and High-Level Synthesis (HLS) languages in the context of computer networks. We focus on the use of FPGA both in computer network monitoring application and reliable data transmission at very high-speed. On the other hand, we intend to shed light on the use of high level synthesis languages and boost FPGA applicability in the context of computer networks so as to reduce development time and design complexity. In the first part of the thesis, devoted to computer network monitoring. We take advantage of the FPGA determinism in order to implement active monitoring probes, which consist on sending a train of packets which is later used to obtain network parameters. In this case, the determinism is key to reduce the uncertainty of the measurements. The results of our experiments show that the FPGA implementations are much more accurate and more precise than the software counterpart. At the same time, the FPGA implementation is scalable in terms of network speed — 1, 10 and 100 Gbit/s. In the context of passive monitoring, we leverage the FPGA architecture to implement algorithms able to thin cyphered traffic as well as removing duplicate packets. These two algorithms straightforward in principle, but very useful to help traditional network analysis tools to cope with their task at higher network speeds. On one hand, processing cyphered traffic bring little benefits, on the other hand, processing duplicate traffic impacts negatively in the performance of the software tools. In the second part of the thesis, devoted to the TCP/IP stack. We explore the current limitations of reliable data transmission using standard software at very high-speed. Nowadays, the network is becoming an important bottleneck to fulfill current needs, in particular in data centers. What is more, in recent years the deployment of 100 Gbit/s network links has started. Consequently, there has been an increase scrutiny of how networking functionality is deployed, furthermore, a wide range of approaches are currently being explored to increase the efficiency of networks and tailor its functionality to the actual needs of the application at hand. FPGAs arise as the perfect alternative to deal with this problem. For this reason, in this thesis we develop Limago an FPGA-based open-source implementation of a TCP/IP stack operating at 100 Gbit/s for Xilinx’s FPGAs. Limago not only provides an unprecedented throughput, but also, provides a tiny latency when compared to the software implementations, at least fifteen times. Limago is a key contribution in some of the hottest topic at the moment, for instance, network-attached FPGA and in-network data processing

Reduction and Acetylation of 2,4-Dinitrotoluene by a Pseudomonas aeruginosa Strain

Aerobic and anoxic biotransformation of 2,4-dinitrotoluene (DNT) was examined by using a Pseudomonas aeruginosa strain isolated from a plant treating propellant manufacturing wastewater. DNT biotransformation in the presence and absence of oxygen was mostly reductive and was representative of the type of cometabolic transformations that occur when a high concentration of an easily degradable carbon source is present. P. aeruginosa reduced both nitro groups on DNT, with the formation of mainly 4-amino-2-nitrotoluene and 2-amino-4-nitrotoluene and small quantities of 2,4-diaminotoluene. Acetylation of the arylamines was a significant reaction. 4-Acetamide-2-nitrotoluene and the novel compounds 2-acetamide-4-nitrotoluene, 4-acet-amide-2-aminotoluene, and 2,4-diacetamidetoluene were identified as DNT metabolites. The biotransformation of 2,4-diaminotoluene to 4-acetamide-2-aminotoluene was 24 times faster than abiotic transformation. 2-Ni-trotoluene and 4-nitrotoluene were also reduced to their corresponding toluidines and then acetylated. How-ever, the yield of 4-acetamidetoluene was much higher than that of 2-acetamidetoluene, demonstrating that acetylation at the position para to the methyl group was favored

Guarantee of the constitutional rights of indigenous peoples in multinationalism and neoconstitutionalism

The present article conducts a hermeneutic research that seeks to identify the presence of a multinational state in Colombia, as a neoconstitutional strategy developed from two constituted theories: the first one studies the theory of open constitutionalism by Gustav Zagreblesky, identified from two specific moments within the Colombian legal system: the proposal of a new constitution and the form of interpretation of the Constitution and the laws. The second theory is the multinational state within the theory of the constitutional guarantees by Luigi Ferrajoli. This theory proposes the link between the principle of self-determination and of peace as pillars of constitutional fundamentalism.El presente artículo desarrolla una investigación de tipo hermenéutico, que busca identificar la presencia de un Estado multinacional en Colombia, como una estrategia neoconstitucional, que se desarrolla a partir de dos teorías constituidas. La primera estudia la teoría del constitucionalismo abierto, expuesto por Gustav Zagrebelsky, que se identifica a partir de dos momentos específicos dentro del ordenamiento colombiano: la propuesta de una nueva constitución y la forma de interpretación de la Constitución y las leyes. La segunda teoría es el Estado multinacional dentro de la teoría del garantismo constitucional, expuesta por Luigi Ferrajoli, que propone la vinculación del principio de autodeterminación y de paz como pilares del fundamentalismo constitucional

Estudio hidrológico de la cuenca del río Cauca con una posterior evaluación técnica de la PCH Patico La Cabrera

Trabajo de InvestigaciónEl presente trabajo de investigación propone un estudio de los lineamientos y parámetros hidráulicos e hidrológicos usados en el diseño y construcción de la Pequeña Central Hidroeléctrica Patico – La Cabrera ubicada en el departamento del Cauca (Colombia) , con el fin de establecer pautas que recalquen la viabilidad de este tipo de proyectos en zonas rurales las cuales por su bajo asentamiento poblacional y su ubicación no cuentan con una cobertura energética, de igual forma se pretende hacer un énfasis en este tipo de estructuras las cuales además de ser económicas tiene un impacto ambiental considerablemente menor comparados con los métodos tradicionales de obtención de energía. En el Desarrollo de la investigación se realiza la caracterización y evaluación de los parámetros usados en el momento del diseño y construcción de la PCH Patico- La Cabrera mostrando así una orientación conceptual basados en documentos y guías de diseño de PCHs, los mapas y datos de las estaciones limnigráficas, limnimétricas y pluviométricas las cuales fueron proporcionados por el IGAC y por el IDEAM, siendo estos documentos bases para consolidar el estudio aquí presentado. El análisis de los datos usados para el diseño y construcción de la PCH Patico la Cabrera, los estudios ambientales y las ventajas económicas en relación a los métodos más usados para la generación de energía se basan en la información existente de diferentes trabajos enfocados en este campo de investigación, esto permitió establecer lineamientos comparativos y explicativos de los procesos y elementos hidrológicos e hidráulicos usados en una PCH operante, lo cual posibilitó la identificación de los impactos que este tipo de estructuras tienen en el medio ambiente, la demanda hidrológica que requiere y el tipo de elementos usados, todo esto en aras de establecer parámetros que incentiven la creación de este tipo de estructuras en Colombia con el fin de reducir los niveles de déficit energético en zonas apartadas de las grandes ciudades.GLOSARIO RESUMEN 1.INTRODUCCIÓN 2.ANTECEDENTES 3.PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA OBJETIVOS 4.JUSTIFICACIÓN 5.MARCO DE REFERENCIA ESTRATEGIA METODOLÓGICA 6.REVISIÓN DE EQUIPOS MECÁNICOS Y ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIOGRAFÍA ANEXOSPregradoIngeniero Civi

Strong magnetic fields in nonlocal chiral quark models

We study the behavior of strongly interacting matter under a uniform intense external magnetic field in the context of nonlocal extensions of the Polyakov-Nambu-Jona-Lasinio model. A detailed description of the formalism is presented, considering the cases of zero and finite temperature. In particular, we analyze the effect of the magnetic field on the chiral restoration and deconfinement transitions, which are found to occur at approximately the same critical temperatures. Our results show that these models offer a natural framework to account for the phenomenon of inverse magnetic catalysis found in lattice QCD calculations.Fil: Gomez Dumm, Daniel Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Izzo Villafañe, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Noguera, S.. Universidad de Valencia; EspañaFil: Pagura, Valeria Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Valencia; EspañaFil: Scoccola, Norberto Nerio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Favaloro; Argentin

Disseny d'una planta fotovoltaica d'autoconsum

El presente proyecto tiene como objetivo, el estudio de la viabilidad tanto técnica como económica de una instalación fotovoltaica para autoconsumo o venta de esta energía, en la fábrica SENSOFAR GROUP, situada en el recinto del Parque Audiovisual de Terrassa. Debido a la evolución y reducción de costes que ha experimentado esta tecnología, cada vez son más empresas y usuarios particulares que optan por implementar estos sistemas en sus edificios y hogares, con el fin de reducir los costes por consumo eléctrico, y promover e impulsar una transición tecnológica verde. Para el correcto dimensionado de la instalación que se llevará a cabo, se utilizarán una serie de análisis y cálculos que ayudaran a escoger los componentes eléctricos y electrónicos, entre otros, así como una correcta colocación y distribución de los paneles fotovoltaicos, que maximice la producción y a su vez, que se minimicen las pérdidas por sombreado. Conjuntamente, se analizará el emplazamiento y lugar geográfico, clima de la zona mediante bases de datos e históricos hasta la actualidad, y se construirá un modelo 3D del edificio que nos permita elaborar un estudio de sombras. Todos estos cálculos y estudios se respaldarán por simulaciones, a través del software especializado PVsyst, el cual generará un informe con el que podremos comprobar de forma mucho más extensa diferentes parámetros y características del sistema planteado. Dichos resultados serán de gran ayuda para consolidar las decisiones y cálculos, que se habrán desarrollado a lo largo del proyecto. Finalmente, se implementará un estudio económico, donde se mostrará la rentabilidad económica del proyecto, de la mano de presupuestos y balances económicos

Metabolic network analysis reveals microbial community interactions in anammox granules.

Microbial communities mediating anaerobic ammonium oxidation (anammox) represent one of the most energy-efficient environmental biotechnologies for nitrogen removal from wastewater. However, little is known about the functional role heterotrophic bacteria play in anammox granules. Here, we use genome-centric metagenomics to recover 17 draft genomes of anammox and heterotrophic bacteria from a laboratory-scale anammox bioreactor. We combine metabolic network reconstruction with metatranscriptomics to examine the gene expression of anammox and heterotrophic bacteria and to identify their potential interactions. We find that Chlorobi-affiliated bacteria may be highly active protein degraders, catabolizing extracellular peptides while recycling nitrate to nitrite. Other heterotrophs may also contribute to scavenging of detritus and peptides produced by anammox bacteria, and potentially use alternative electron donors, such as H2, acetate and formate. Our findings improve the understanding of metabolic activities and interactions between anammox and heterotrophic bacteria and offer the first transcriptional insights on ecosystem function in anammox granules

η-γ and η′-γ transition form factors in a nonlocal NJL model

We study the η and η′ distribution amplitudes (DAs) in the context of a nonlocal SU(3)L - SU(3)R chiral quark model. The corresponding Lagrangian allows us to reproduce the phenomenological values of pseudoscalar meson masses and decay constants, as well as the momentum dependence of the quark propagator arising from lattice calculations. It is found that the obtained DAs have two symmetric maxima, which arise from new contributions generated by the nonlocal character of the interactions. These DAs are then applied to the calculation of the η-γ and η′-γ transition form factors. Implications of our results regarding higher twist corrections and/or contributions to the transition form factors originated by gluon-gluon components in the η and η′ mesons are discussed.Instituto de Física La PlataConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnica

The effect of age at the first mating and herd size on the lifetime productivity of sows

The effect of age at the first mating and herd size were evaluated in the reference Spanish Databank (BDporc) of 37 698 sows born between 1991 and 1995 and with individual lifetime records. The data included dates of births at entrance and culling, first mating, repetitive mating and conception, first farrowing and weaning records. Individual records were validated before the analysis by screening them through a tolerance “filter” in order to eliminate the extreme values from the analysis. The total database of the sows was classified in 7 classes according to age at the first mating ( 270 days) and in 6 classes of herd size ( 800 sows). The total number of litters and number of weaned piglets obtained from each sow during the lifetime production were significantly (P 800 sow-herds. Furthermore, a significant (P < 0.001) interaction between age at the first mating and herd size was detected and can be associated with a particular pattern for the herd size class 401–600 sows with the best performances obtained for the sows first mated at less than 200 days. For the other herd sizes, the results indicated that sows mated for the first time at the right age, 221–240 days, are more productive, both in the number and size of the parities throughout lifetime production

Límites Jurídicos al extractivismo minero en las constituciones de los países de la CAN, en relación a la protección del ambiente

Este escrito, pretende poner en evidencia la falta de límites jurídicos a la actual política económica extractiva en los países de la comunidad andina (CAN), actividad impulsada por los actuales gobiernos, quienes sin duda dan mayor importancia al modelo de desarrollo capitalista que a su propia riqueza ambiental, cultural y social; factores gravemente amenazados por el neoextractivismo que recientemente ha generado diferentes tensiones y disputas a nivel jurídico-ambiental; por tanto, esta investigación invita a reflexionar sobre este tipo de problemáticas y sobre la necesidad de cambiar la perspectiva materialista y consumista que envuelve actualmente a nuestra sociedad. En este sentido, se abordará la evolución histórica del Derecho Internacional Ambiental, con el fin contextualizar estos principios en los ordenamientos jurídicos de Perú, Ecuador, Colombia y Bolivia y así dilucidar los problemas que existen en estos países frente a la falta de protección de sus recursos naturales, provocados por la escasez de garantías legales y la permisividad que existe por parte de los gobiernos en lo que a minería y problemas ambientales respecta. Se describe además de forma genral las diferentes dificultades legales que el extractivismo ha generado en cada país analizado, pues cada uno cuenta con particularidades ambientales y normativas que hace difícil abordar a profundidad cada problemáticas en esta investigación, sin embargo se plantean diferentes estrategias que los estados deberían conocer y aplicar para reducir el impacto socio-ambiental que está generando la actual política económica. Cabe resaltar que en esta tesis no se abordarán perspectivas políticas ni sociológicas, pues se limita a realizar un análisis jurídico de los posibles problemas que tendría la legislación actual frente al neoextractivismo (minería a gran escala), que afecta los diferentes territorios biodiversos que se encuentran en inminente peligro por los proyectos económicos que estos gobiernos desean implementar