Enhanced bias stress stability of a-InGaZnO thin film transistors by inserting an ultra-thin interfacial InGaZnO:N layer

Amorphous indium-gallium-zinc oxide (a-IGZO) thin film transistors (TFTs) having an ultra-thin nitrogenated a-IGZO (a-IGZO:N) layer sandwiched at the channel/gate dielectric interface are fabricated. It is found that the device shows enhanced bias stress stability with significantly reduced threshold voltage drift under positive gate bias stress. Based on x-ray photoelectron spectroscopy measurement, the concentration of oxygen vacancies within the a-IGZO:N layer is suppressed due to the formation of N-Ga bonds. Meanwhile, low frequency noise analysis indicates that the average trap density near the channel/dielectric interface continuously drops as the nitrogen content within the a-IGZO:N layer increases. The improved interface quality upon nitrogen doping agrees with the enhanced bias stress stability of the a-IGZO TFTs.This work was supported in part by the State Key Program for Basic Research of China under Grant Nos. 2010CB327504, 2011CB922100, and 2011CB301900; in part by the National Natural Science Foundation of China under Grant Nos. 60936004 and 11104130; in part by the Natural Science Foundation of Jiangsu Province under Grant Nos. BK2011556 and BK2011050; and in part by the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions

WRHT: Efficient All-reduce for Distributed DNN Training in Optical Interconnect System

Communication efficiency plays an important role in accelerating the distributed training of Deep Neural Networks (DNN). All-reduce is the key communication primitive to reduce model parameters in distributed DNN training. Most existing all-reduce algorithms are designed for traditional electrical interconnect systems, which cannot meet the communication requirements for distributed training of large DNNs. One of the promising alternatives for electrical interconnect is optical interconnect, which can provide high bandwidth, low transmission delay, and low power cost. We propose an efficient scheme called WRHT (Wavelength Reused Hierarchical Tree) for implementing all-reduce operation in optical interconnect system, which can take advantage of WDM (Wavelength Division Multiplexing) to reduce the communication time of distributed data-parallel DNN training. We further derive the minimum number of communication steps and communication time to realize the all-reduce using WRHT. Simulation results show that the communication time of WRHT is reduced by 75.59%, 49.25%, and 70.1% respectively compared with three traditional all-reduce algorithms simulated in optical interconnect system. Simulation results also show that WRHT can reduce the communication time for all-reduce operation by 86.69% and 84.71% in comparison with two existing all-reduce algorithms in electrical interconnect system.Comment: This paper is under the submission of GLOBECOM 202

Screw-semantic content analysis for repair and evaluation of web accessibility

Tese de mestrado, Informática, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017A Internet tem continuamente vindo a ser integrada no nosso quotidiano, tanto num ambiente profissional, como num de entretenimento. Tornou-se um recurso importante para as nossas atividades diárias, desde o trabalho à recreação. Isto significa que cada vez mais as pessoas navegam na WWW. Contudo, existem muitos tipos de utilizadores e alguns deles sofrem de deficiências, restringindo a sua experiência de utilização. Isto leva a que haja uma procura por umaWeb mais acessível para todos os tipos de utilizadores. No entanto, este processo seria mais difícil se não houvessem normas que recomendassem especificações para os sites seguirem e cumprirem, a fim de torná-los mais acessíveis. Felizmente, há uma organização designada pelas siglas WAI, Web Accessibility Initiative, que estabelece essas especificações como um conjunto de diretrizes (por exemplo, WCAG, Web Content Accessibility Guidelines), afim de ajudar no desenvolvimento das páginas web. Para ajudar os desenvolvedores, há também ferramentas como QualWeb, TotalValidator, entre outras, que permitem que os sites sejam avaliados de acordo com as diretrizes mencionadas acima, fornecendo resultados específicos. No entanto, a maioria destas ferramentas não obtém resultados com base na semântica de uma página e só conseguem fazer avaliações de sintaxe. Por exemplo, essas aplicações não avaliam se as descrições das imagens são realmente descritoras das mesmas. Nestes casos, a maioria das ferramentas pede ao desenvolvedor/utilizador para verificar manualmente. Além disso, nenhuma ferramenta conhecida consegue executar avaliações de acessibilidade Web e reparação automática. A reparação automática ajuda os utilizadores e programadoresWeb a navegar sem restrições, reparando no mesmo instante, e a transcrever de uma forma mais acessível o código, respetivamente. Assim, o principal tópico desta pesquisa é a análise de conteúdo Web semântico para melhorar a acessibilidade da Web e a sua reparação automática. Cada etapa de desenvolvimento, descrita nesta tese, será integrada no Qualweb, um avaliador de acessibilidade Web que pode realizar análise de conteúdo dinâmico. Neste documento é apresentado, primeiramente, um estudo sobre as tecnologias e metodologias existentes para a avaliação semântica e reparação de código nas páginas Web e algumas noções necessárias para o entendimento do trabalho que foi realizado. É também descrito como funciona o Qualweb e a sua arquitetura, pelo que é a ferramenta principal a beneficiar deste estudo. Relativamente ao trabalho, é apresentada uma ferramenta capaz de efetuar avaliações semânticas e geração de descrições sob conteúdo da Web, para fins de acessibilidade web, designada por Screw. Estes conteúdos irão corresponder a elementos de uma página Web que, resumidamente, poderão ser conteúdos textuais, referências a imagens e elementos/atributos do DOM que descrevam estas informações. Desta forma irão haver dois tipos de entrada no sistema, o elemento a ser descrito e a sua descrição. Este elemento poderá ser textual ou uma imagem, no entanto para verificar a semalhança semântica entre dois tipos de contéudos diferentes (imagem e texto) é necessário converter a imagem para texto, através de interpretadores que oferecem um conjunto de conceitos, que de alguma forma descrevem a imagem. Após este processo, para cada conceito é retirada a relação semântica com a descrição e com um conjunto de domínios existentes no sistema e o mesmo acontece entre a descrição e os mesmos domínios. Estes domínios são uma componente importante do sistema, pois oferecem um conjunto de dados que contextualizam tanto os conceitos como a descrição. Isto é, se a descrição e um conceito estiverem semânticamente relacionados com um mesmo domínio, então existe uma probabilidade de estes dois estarem também semanticamente relacionados. Isto irá fortalecer a relação semântica entre o conteúdo a ser descrito e a descrição. Após obter estes valores é aplicado um algoritmo que irá ditar se a descrição descreve ou não o contéudo. Para cada conceito e domínio existe, então, um valor semântico que os relaciona. Se a descrição tive algum valor relacional com esse mesmo domínio, então é aplicada uma fórmula de máximo entre, o valor da relação entre o conceito e o domínio e o valor da relação entre o conceito e a descrição. Após efetuar isto para todos os conceitos, é feita uma média de todos os valores acima de 0, isto é, que sejam positivos. Esta média irá corresponder à relação semântica entre a descrição e o conteúdo a ser descrito. Para além disto, é contado o número de vezes em que não existe relação entre os conceitos e a descrição, se este número estiver acima de um percentil, 0.6, então significa que não existe relação semântica entre a descrição e a imagem. A descrição é considerada boa ou má, se o valor obtido, pela média, está acima ou abaixo de um limite, 0.14. No fim, este algoritmo irá retornar a média e o veredito,“true” para uma boa descrição ou “false’ para uma má descrição. A estrutura de Screw é constituída por um conjunto de módulos distintos, distribuídos pelos dois processos principais, avaliação e reparação. O sistema baseia-se num Web service, permitindo interoperabilidade para ser usado não só pelo Qualweb, mas também por outras ferramentas. Além desta característica, a modularidade foi outro aspeto relevante no desenvolvimento do sistema, evitando dependências entre módulos e facilitando os desenvolvimentos sobre este. O algoritmo apresentado é distribuído pelos módulos da avaliação: Processador de Recuperação de Informações Semânticas (SIRP), Gestor de Domínio (DM) e Inspetor de Relações (RI). O SIRP é responsável por colecionar informações resumidas sobre o conteúdo, isto é, através de interpretadores e sumarizadores é fornecido um conjunto de conceitos que representam o conteúdo em palavras, no caso das imagens, ou versões resumidas, no caso de texto. O DM é responsável por obter a aproximação semântica entre domínios com a descrição e com os conceitos fornecidos pelo SIRP. Os domínios são uma componente importante do sistema, pois valorizam a relação entre os parâmetros avaliados, no sentido em que, se um dado conceito está relacionado com um certo domínio e a descrição também, então o domínio reforça a relação semântica destes dois. O RI dá a aproximação semântica entre a descrição e os conceitos, relacionando-os também com os valores obtidos no DM. O último passo da avaliação é oferecer o resultado final por meio dos módulos anteriores. O descritor do conteúdo será positivo ou negativo de acordo com o valor obtido pelo algoritmo, caso seja maior ou menor que um determinado limite, respetivamente. Na parte de reparação existem duas fases: a fase de obtenção de novas descrições e a fase de avaliação e comparação de valores. A primeira fase reúne uma série de frases geradas por serviços externos ao sistema (atualmente); a segunda fase, avalia cada uma das novas descrições com o módulo de avaliação do Screw e compara os valores de cada um com todos os valores existentes, até encontrar o melhor valor que seja acima do mesmo limite do algoritmo. Caso não haja nenhuma descrição cujo o valor seja positivo, é gerada uma descrição estática com os três melhores conceitos retirados do SIRP e que representam a imagem. A operação das interpretações, sumarizações, aproximação semântica e geração de novas descrições é suportada por um conjunto de serviços externos ao sistema, nomeadamente Clarifai, Indico e Swoogle. Estes serviços não são estacionários, isto é, podem ser alterados de acordo com a necessidade do desenvolvimento, beneficiando da modularidade do sistema. Foram realizados dois estudos neste trabalho, através de questionários online, os quais permitiram definir os melhores parâmetros do algoritmo, de forma a otimizar o seu melhor desempenho. Para além disso, estes serviram para entender a qualidade das avaliações feitas pelo sistema e também serviram para entender a qualidade das descrições de imagens atualmente naWeb. Esses estudos basearam-se em avaliações humanas sobre um conjunto de imagens e os seus textos alternativos (relativo ao atributo “alt”), para comparação entre as suas classificações e os resultados do sistema. O primeiro estudo permitiu afinar o algoritmo até atingir a melhor correlação possível, sendo que o melhor caso atingiu os 0,58, o que significa que é uma associação forte. No mesmo estudo são fornecidas os cinco melhores conceitos fornecidos pelo SIRP e a conclusão é que estas palavras nem sempre representam as imagens em questão. No segundo estudo, foram avaliadas todas as descrições geradas pelo módulo de reparação, no qual revelou que as frases geradas pelo sistema são no geral insuficientes como alternativas à descrição original. Por outro lado, no contexto da Web, existem muitas situações em que não existe qualquer tipo de descrição das imagens, o que afeta a leitura efetuada pelos leitores de ecrã. Apesar do valor não ser muito positivo, este módulo consegue gerar descrições que podem ser inseridas em atributos que não existem. Por fim, esta framework acabou por ser incluída no Qualweb, para integrar novas perspetivas de avaliação da acessibilidade Web providas de avaliações semânticas. Isto é, como foi mencionado o Qualweb só realizava avaliações sintáticas e esta integração permitiu introduzir e/ou melhorar técnicas relativas a estes problemas, como por exemplo a identificação e descrição dos “alts” nas imagens. Para além desta ferramenta, foi desenvolvido um plugin para o Google Chrome, que através dos resultados tanto do Qualweb como do Screw, concretiza reparações às páginas Web relativas às técnicas que exigem avaliação semântica de imagens.The Internet has continuously found its way into our everyday lives, both in a professional setting as well as in entertainment. It has become an important resource for our daily activities, from work to recreation. This means that increasingly more people are browsing theWWW. There are many types of users and some of them suffer from impairments, constraining their user experience. This leads to the pursuit of an accessible Web for all types of users. This process is aided with a set of guidelines (e.g. WCAG) established by a organization, W3C. These guidelines aside from being a useful guide for Web developers, they are also used byWeb accessibility tools that evaluateWeb pages in order to check issues. However most of these tools cannot resort to a page’s semantics and can only make syntactic evaluations. Also, they are not capable to repairing them. Therefore, this two subjects are the main objectives covered in this study: semantic evaluation and repair for web accessibility. For this purpose a tool called Screw is presented, which performs semantic evaluations to verify the relation between Web content (text and images) and their descriptions, applying an algorithm. For the repair mechanism, it generates new descriptions when the originals are considered bad by the tool. To support this development, two studies were carried, one for the algorithm’s optimization and the other one to verify the quality of Screw’s assessments, after the algorithm has been adjusted. For Web accessibility, Screw is integrated in Qualweb, a Web accessibility evaluator, in order to improve its evaluations to a new stage with semantic evaluation. Additionally, a plugin for Google Chrome browser was developed to repairWeb pages in real time, according to Qualweb and Screw’s results

Broad bandwidth of perceptual learning in second-order contrast modulation detection

Comparing characteristics of learning in first- and second-order systems might inform us about different neural plasticity in the two systems. In the current study, we aim to determine the properties of perceptual learning in second-order contrast modulation detection in normal adults. We trained nine observers to detect second-order gratings at an envelope modulation spatial frequency of 8 cycles/8 with their nondominant eyes. We found that, although training generated the largest improvements around the trained frequency, contrast sensitivity over a broad range of spatial frequencies also improved, with a 4.09-octave bandwidth of perceptual learning, exhibiting specificity to the trained spatial frequency as well as a relatively large degree of generalization. The improvements in the modulation sensitivity function (MSF) were not significantly different between the trained and untrained eyes. Furthermore, training did not significantly change subjects' ability in detecting firstorder gratings. Our results suggest that perceptual learning in second-order detection might occur at the postchannel level in binocular neurons, possibly through reducing the internal noise of the visual system

Electrical instability of amorphous indium-gallium-zinc oxide thin film transistors under monochromatic light illumination

The electrical instability behaviors of a positive-gate-bias-stressed amorphous indium-gallium-zinc oxide (a-IGZO) thin film transistor(TFT) are studied under monochromatic light illumination. It is found that as the wavelength of incident light reduces from 750 nm to 450 nm, the threshold voltage of the illuminated TFT shows a continuous negative shift, which is caused by photo-excitation of trapped electrons at the channel/dielectric interface. Meanwhile, an increase of the sub-threshold swing (SS) is observed when the illumination wavelength is below 625 nm (∼2.0 eV). The SS degradation is accompanied by a simultaneous increase of the field effect mobility (μFE) of the TFT, which then decreases at even shorter wavelength beyond 540 nm (∼2.3 eV). The variation of SS and μFE is explained by a physical model based on generation of singly ionized oxygen vacancies (Vo⁺) and double ionized oxygen vacancies (Vo²⁺) within the a-IGZO active layer by high energy photons, which would form trap states near the mid-gap and the conduction band edge, respectively.This work was supported by the State Key Program for Basic Research of China under Grant Nos. 2010CB327504, 2011CB922100, 2011CB301900; the National Natural Science Foundation of China under Grant Nos. 60825401, 60936004, 11104130, BK2011556, and BK2011050

Effectively control negative thermal expansion of single-phase ferroelectrics of PbTiO3-(Bi,La)FeO3 over a giant range

Control of negative thermal expansion is a fundamentally interesting topic in the negative thermal expansion materials in order for the future applications. However, it is a challenge to control the negative thermal expansion in individual pure materials over a large scale. Here, we report an effective way to control the coefficient of thermal expansion from a giant negative to a near zero thermal expansion by means of adjusting the spontaneous volume ferroelectrostriction (SVFS) in the system of PbTiO3-(Bi,La) FeO3 ferroelectrics. The adjustable range of thermal expansion contains most negative thermal expansion materials. The abnormal property of negative or zero thermal expansion previously observed in ferroelectrics is well understood according to the present new concept of spontaneous volume ferroelectrostriction. The present studies could be useful to control of thermal expansion of ferroelectrics, and could be extended to multiferroic materials whose properties of both ferroelectricity and magnetism are coupled with thermal expansion

Film-through large perovskite grains formation via a combination of sequential thermal and solvent treatment

Organic–inorganic halide perovskites have recently attracted strong research interest for fabrication of high-performance, lowcost photovoltaic devices. Recently, we reported a highly reproducible procedure to fabricate high-performance organic–inorganic halide perovskite solar cells. This procedure, based on a onestep, solvent-induced, fast deposition-crystallization method, involves the use of sec-butyl alcohol as a new solvent to induce the CH3NH3PbI3 fast crystallization deposition. In the present study, we propose a reproducible fabrication method to prepare both flat and large-grain perovskite film by adding a pre-annealing step to strengthen the perovskite nucleation, aiming to facilitate the excess CH3NH3I and solvent removal in the sec-butyl alcohol soaking process, in which all films with thickness between 420 nm and 1µm performed uniformly. The best performing planar device obtained with this procedure had an efficiency of 17.2% under AM 1.5G illumination and an average power conversion efficiency of 16.2 ± 0.5%. We also analyzed the efficiency of halide perovskite planar solar cells as a function of the perovskite film thickness; the efficiency dropped only slightly to 15.7% when the perovskite film thickness was increased to 1µm

What Are the New Challenges of the Current Cancer Biomarkers?

Biomarkers are emerging research filed in the past decade. Even though numerous biomarkers were reported, the efficiency of cancer therapy remains low. So the question emerges as to how much can we trust the current biomarkers on cancer therapy? In this upcoming chapter, we would like to illustrate the outcomes of classical cancer therapies on advanced pancreatic cancer disclosed successful, neutral and failed in clinical trials. The analysis will be carried on the perspective interdisciplinary on the biomarkers including anatomy, physiology, pharmacology, biochemistry, history path and development of pharmacy. Particular in-depth insight may open a window for new researches and lighting the therapies