A Mobile Computing Architecture for Numerical Simulation

The domain of numerical simulation is a place where the parallelization of numerical code is common. The definition of a numerical context means the configuration of resources such as memory, processor load and communication graph, with an evolving feature: the resources availability. A feature is often missing: the adaptability. It is not predictable and the adaptable aspect is essential. Without calling into question these implementations of these codes, we create an adaptive use of these implementations. Because the execution has to be driven by the availability of main resources, the components of a numeric computation have to react when their context changes. This paper offers a new architecture, a mobile computing architecture, based on mobile agents and JavaSpace. At the end of this paper, we apply our architecture to several case studies and obtain our first results

Localized state and charge transfer in nitrogen-doped graphene

Nitrogen-doped epitaxial graphene grown on SiC(000?1) was prepared by exposing the surface to an atomic nitrogen flux. Using Scanning Tunneling Microscopy (STM) and Spectroscopy (STS), supported by Density Functional Theory (DFT) calculations, the simple substitution of carbon by nitrogen atoms has been identified as the most common doping configuration. High-resolution images reveal a reduction of local charge density on top of the nitrogen atoms, indicating a charge transfer to the neighboring carbon atoms. For the first time, local STS spectra clearly evidenced the energy levels associated with the chemical doping by nitrogen, localized in the conduction band. Various other nitrogen-related defects have been observed. The bias dependence of their topographic signatures demonstrates the presence of structural configurations more complex than substitution as well as hole-doping.Comment: 5 pages, accepted in PR

Expérience de lévitation électromagnétique sous rayonnement synchrotron

La lévitation électromagnétique est utilisée lors de l’élaboration, à haut degré de pureté, et de la mesure de propriétés thermophysiques d’alliages métalliques. La validation des modèles numériques existants est entravée par l'absence de données expérimentales relatives aux vitesses d'écoulement à l'intérieur de l’alliage fondu. À l'aide d'une technique d'imagerie rayons X (ESRF-faisceau ID15A), nous voulons mesurer les vitesses dans une goutte de métal en lévitation

Green Edge ice camp campaigns : understanding the processes controlling the under-ice Arctic phytoplankton spring bloom

The Green Edge initiative was developed to investigate the processes controlling the primary productivity and fate of organic matter produced during the Arctic phytoplankton spring bloom (PSB) and to determine its role in the ecosystem. Two field campaigns were conducted in 2015 and 2016 at an ice camp located on landfast sea ice southeast of Qikiqtarjuaq Island in Baffin Bay (67.4797∘ N, 63.7895∘ W). During both expeditions, a large suite of physical, chemical and biological variables was measured beneath a consolidated sea-ice cover from the surface to the bottom (at 360 m depth) to better understand the factors driving the PSB. Key variables, such as conservative temperature, absolute salinity, radiance, irradiance, nutrient concentrations, chlorophyll a concentration, bacteria, phytoplankton and zooplankton abundance and taxonomy, and carbon stocks and fluxes were routinely measured at the ice camp. Meteorological and snow-relevant variables were also monitored. Here, we present the results of a joint effort to tidy and standardize the collected datasets, which will facilitate their reuse in other Arctic studies

Mobile Agent System dedicated to adaptable numerical architecture

Ce travail appartient au domaine de la simulation numérique sur des plates-formes d'exécution distribuées hétérogènes telles que des grilles de calcul. Ce type de plate-forme se caractérise par des possibles changements de condition d'exécution et par une probabilité importante de défaillance de certains composants. Une application qui s'exécute dans un tel environnement se doit d'être adaptable à son contexte d'exécution et tolérante aux pannes. Face à la complexité croissante de la mise en place de cas de calcul sur des grilles de calcul, nous proposons une plateforme logicielle pour la résolution de cas de calcul numérique dans un environnement distribué hétérogène. Nos travaux apportent une solution qui se base sur un système d'agents mobiles, ce qui permet à une application de s'adapter au changement de son environnement d'exécution. Dans un premier temps, nous utilisons le langage pi calcul d'ordre supérieur pour spécifier une « ferme de travailleurs » capable de participer à la résolution de tout type de cas de calcul. Ensuite, nous énonçons des propriétés qui caractérisent le bon fonctionnement de ce système avec une logique temporelle TCTL. Pour cela, nous souhaitons modéliser notre système à l'aide d'automates temporisés à partir des termes définis par la spécification formelle en pi calcul. Dans ce but, nous définissons une transformation de termes écrits en pi calcul en automates temporisés. Les propriétés sont alors vérifiées avec l'outil UppAal. Pour valider ce travail de modélisation, nous avons réalisé le framework MCA (pour Mobile Computing Architecture). Celui-ci propose un ensemble d'outils facilitant la mise en place de composants sur un environnement distribué hétérogène dans le but d'effectuer la résolution de cas de calcul. La librairie avec laquelle sont développés ces composants, qu'ils soient mobiles ou non, est implantée en Java et se base les technologies Jini et JavaSpaces. Enfin, nous réalisons l'évaluation du framework MCA en procédant à la résolution de trois cas de calcul différents. Chacune de ces expériences, réalisées sur une grappe de 20 noeuds, nous permet de montrer les caractéristiques essentielles de notre framework : une simplicité de programmation, un faible surcoût en temps d'exécution sans l'activation de la tolérance aux pannes et une tolérance aux pannes efficaceThis work belongs to the domain of numerical simulation on heterogeneous distributed platforms such as grids. This type of platform is characterized by possible changes in execution conditions and a significant probability of some components failure. An application running in such an environment must be adaptable to its execution context and fault tolerant. Facing the growing complexity of implementing computation cases on grid computing, we propose a software platform which solves numerical computation cases in a distributed heterogeneous environment. Our work provides a solution based on a mobile agent system, which allows an application to adapt to change in its execution environment. At first, we use the higher-order pi calculus language to specify a « farm of workers » able to take part in solving any type of computation case. Then we set the properties that characterize the system's correct execution with a temporal logic TCTL. In order to do this, we perform a temporal modeling system based on terms defined by the formal specification in pi calculus. To achieve this transformation, we define a translation of terms written in pi calculus into timed automata. The properties are verified with the UppAal tool. To validate this modeling work, we develop the MCA (for Mobile Computing Architecture) framework. It offers a set of tools which facilitate the implementation of distributed heterogeneous components in order to solve computation cases. These components, mobile or not, are developed with a library written in Java and which uses Jini and JavaSpaces technologies. Finally, our framework is evaluated through the resolution of three different computation cases. Each of these experiments, performed on a 20 node cluster allow us to highlight our framework's main characteristics : programming simplicity, low overhead in execution time without the fault tolerance activation and efficient fault toleranc

Simulations and experimental studies of transformation surfaces of CuZnAl and NiTi

M.S.David L. McDowel

Système d'agents mobiles pour les architectures de calculs auto-adaptatifs

This work belongs to the domain of numerical simulation on heterogeneous distributed platforms such as grids. This type of platform is characterized by possible changes in execution conditions and a significant probability of some components failure. An application running in such an environment must be adaptable to its execution context and fault tolerant. Facing the growing complexity of implementing computation cases on grid computing, we propose a software platform which solves numerical computation cases in a distributed heterogeneous environment. Our work provides a solution based on a mobile agent system, which allows an application to adapt to change in its execution environment. At first, we use the higher-order pi calculus language to specify a « farm of workers » able to take part in solving any type of computation case. Then we set the properties that characterize the system's correct execution with a temporal logic TCTL. In order to do this, we perform a temporal modeling system based on terms defined by the formal specification in pi calculus. To achieve this transformation, we define a translation of terms written in pi calculus into timed automata. The properties are verified with the UppAal tool. To validate this modeling work, we develop the MCA (for Mobile Computing Architecture) framework. It offers a set of tools which facilitate the implementation of distributed heterogeneous components in order to solve computation cases. These components, mobile or not, are developed with a library written in Java and which uses Jini and JavaSpaces technologies. Finally, our framework is evaluated through the resolution of three different computation cases. Each of these experiments, performed on a 20 node cluster allow us to highlight our framework's main characteristics : programming simplicity, low overhead in execution time without the fault tolerance activation and efficient fault toleranceCe travail appartient au domaine de la simulation numérique sur des plates-formes d'exécution distribuées hétérogènes telles que des grilles de calcul. Ce type de plate-forme se caractérise par des possibles changements de condition d'exécution et par une probabilité importante de défaillance de certains composants. Une application qui s'exécute dans un tel environnement se doit d'être adaptable à son contexte d'exécution et tolérante aux pannes. Face à la complexité croissante de la mise en place de cas de calcul sur des grilles de calcul, nous proposons une plateforme logicielle pour la résolution de cas de calcul numérique dans un environnement distribué hétérogène. Nos travaux apportent une solution qui se base sur un système d'agents mobiles, ce qui permet à une application de s'adapter au changement de son environnement d'exécution. Dans un premier temps, nous utilisons le langage pi calcul d'ordre supérieur pour spécifier une « ferme de travailleurs » capable de participer à la résolution de tout type de cas de calcul. Ensuite, nous énonçons des propriétés qui caractérisent le bon fonctionnement de ce système avec une logique temporelle TCTL. Pour cela, nous souhaitons modéliser notre système à l'aide d'automates temporisés à partir des termes définis par la spécification formelle en pi calcul. Dans ce but, nous définissons une transformation de termes écrits en pi calcul en automates temporisés. Les propriétés sont alors vérifiées avec l'outil UppAal. Pour valider ce travail de modélisation, nous avons réalisé le framework MCA (pour Mobile Computing Architecture). Celui-ci propose un ensemble d'outils facilitant la mise en place de composants sur un environnement distribué hétérogène dans le but d'effectuer la résolution de cas de calcul. La librairie avec laquelle sont développés ces composants, qu'ils soient mobiles ou non, est implantée en Java et se base les technologies Jini et JavaSpaces. Enfin, nous réalisons l'évaluation du framework MCA en procédant à la résolution de trois cas de calcul différents. Chacune de ces expériences, réalisées sur une grappe de 20 noeuds, nous permet de montrer les caractéristiques essentielles de notre framework : une simplicité de programmation, un faible surcoût en temps d'exécution sans l'activation de la tolérance aux pannes et une tolérance aux pannes efficac

Space based architecture for numerical solving

Numerical simulation using computers or computational simulation has become a very important approach for solving complex practical problems in engineering and science. Numerical simulation translates important aspects of a physical problem into a discrete form of mathematical description, recreates and solves the problem on a computer and reveals phenomena virtually according to the requirements of the analysts. Rather than adopting the traditional theoretical practice of constructing layers of assumptions and approximations, numerical approach attacks the original problems in all detail without making too many assumptions. This is an alternative tool for engineers but numerical techniques are not enough in a case where the computing environment is heterogeneous and unreliable. Mobile agent is a software technology which allows engineer to add new properties to a numerical computing. Mobile agent means a piece of code which can move from one node of the network to another one. This code is a part of a more complex computing aphal-00378342