Highly-parallelized simulation of a pixelated LArTPC on a GPU

The rapid development of general-purpose computing on graphics processing units (GPGPU) is allowing the implementation of highly-parallelized Monte Carlo simulation chains for particle physics experiments. This technique is particularly suitable for the simulation of a pixelated charge readout for time projection chambers, given the large number of channels that this technology employs. Here we present the first implementation of a full microphysical simulator of a liquid argon time projection chamber (LArTPC) equipped with light readout and pixelated charge readout, developed for the DUNE Near Detector. The software is implemented with an end-to-end set of GPU-optimized algorithms. The algorithms have been written in Python and translated into CUDA kernels using Numba, a just-in-time compiler for a subset of Python and NumPy instructions. The GPU implementation achieves a speed up of four orders of magnitude compared with the equivalent CPU version. The simulation of the current induced on 10^3 pixels takes around 1 ms on the GPU, compared with approximately 10 s on the CPU. The results of the simulation are compared against data from a pixel-readout LArTPC prototype

Bacteriorhodopsin and its mutants for light-induced anisotropy and dinamic holography recording

We present our results on the optimization of light-induced anisotropy characteristics and holography recording on the films of genetically and chemically modified bacteriorhodopsin (BR), the photochromic retinal protein. Gelatin films with chemically modified D96N and D96E BR mutants might be promising for both optical data storage and spatial light modulators. We were the first to show that E204Q BR films (wherein the proton release complex in the protein is affected), exhibit a considerable increase in the diffraction efficiency and initial peak sharpness in the holography recording kinetics as compared to wild type BR and D96N BR. The E204Q BR is the only known holographic reversible material where such sharpness of the initial transient process is observed in dynamic recording by low-intensity red light from a cw He—Ne laser

ВОССТАНОВЛЕНИЕ БАЛАНСА ПОСЛЕ ЗАДНЕГО СЕЛЕКТИВНОГО ГРУДО-ПОЯСНИЧНОГО/ПОЯСНИЧНОГО СПОНДИЛОДЕЗА ПРИ ПОДРОСТКОВОМ ИДИОПАТИЧЕСКОМ СКОЛИОЗЕ

Objective. To evaluate the effect of non-fused segments in reconstruction the trunk balance after a posterior selective thoraco-lumbar/lumbar fusion in patients with adolescent idiopathic scoliosis. Materials and methods. Retrospectively analyzed radiographic data of patients with idiopathic scoliosis operated by posterior selective TL/L spondylodesis in the orthopedic department of the Scientific and Practical Center for Child Psychoneurology from 2011 to 2017. During the observation period, changes in the balance of the trunk were studied, and multiple linear analysis was performed to determine the correlation of the body balance with changes in the upper and lower thoracic non-fixed arcs, changes in the angles of the fixed segments, angle of the distal non-fixed segments and sacral inclination. Results. 86 patients were included in the study. Preoperative and direct radiographs showed trunk shifts of 21.1 mm and 18.7 mm, respectively, without revealing statistically significant differences (P=0.205). At the last examination there was a compensation up to 9 mm, which confirmed significant differences (P<0.01). A regressive analysis of all patients showed that changes in the frontal displacement of the trunk correlate only with changes in the angle of the distal non-fixed segments. Subgroup analysis based on the difference in the preoperative curvature of the thoracic curve showed that only the distal non-fixed segments affect the recovery of the frontal balance. However, subgroup analysis based on the flexibility of the thorax pre-operative curve showed that both the proximal non-fixed thoracic segments and the distal, non-fixed lumbar segments contributed to the compensation of the frontal balance in patients with a mobility more than 70%. Conclusion. Recovery of the frontal balance specifically compensated by the distal non-fixed segments after selective posterior spondylodesis of TL/L idiopathic scoliosis. Effect of non-fixed thoracic segments in the restoration of the front balance largely depended on the curves mobility.Цель - оценить эффект нефиксированных сегментов при восстановлении баланса туловища после заднего селективного грудо-поясничного/поясничного спондилодеза при подростковом идиопатическом сколиозе. Введение. В современной литературе есть предположение, что после селективного TL/L спондилодеза происходят компенсационные изменения. До настоящего времени роль нефиксированных уровней в восстановлении фронтального баланса не до конца изучена. Материалы и методы. Ретроспективно проанализированы рентгенографические данные пациентов с идиопатическим сколиозом, которым выполнили задний селективный TL/L спондилодез на базе Научно-практического центра детской психоневрологии с 2011 по 2017 год. В период наблюдения были изучены изменения баланса туловища, а также проведен множественный линейный анализ для определения корреляции баланса тела с изменениями верхней и нижней грудных нефиксированных дуг, изменениями углов фиксированных сегментов, углом дистальных нефиксированных сегментов и крестцовым наклоном. Результаты. В исследование были включены 86 пациентов. На рентгенограммах, выполненных в прямой проекции, обнаружено отклонение туловища: 21,1 мм и 18,7 мм, соответственно. При последнем осмотре происходила компенсация до 9 мм, что подтвердило значимые различия (P<0,01). Регрессивный анализ всех пациентов показал, что изменения фронтального смещения туловища коррелирует только с изменениями угла дистальных нефиксированных сегментов. Анализ подгрупп, основанный на разнице предоперационного искривления грудного отдела, показал, что только дистальные нефиксированные сегменты оказывают влияние на восстановление фронтального баланса. Однако анализ подгрупп, основанный на гибкости предоперационной дуги грудного отдела, показал, что и проксимальные нефиксированные сегменты грудного отдела, и дистальные нефиксированные сегменты поясничного отдела способствовали компенсации фронтального баланса у пациентов с уровнем мобильности более 70%. Заключение. Восстановление фронтального баланса главным образом компенсируется дистальными нефиксированными сегментами после селективного заднего спондилодеза на TL/L уровне. Эффект нефиксированных сегментов грудного отдела при восстановлении фронтального баланса в основном зависел от мобильности дуг