INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
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Modelling of the carrier transport properties in nanostructured devices with applications in advanced logic technologies
Get PDFUltra-thin high-k oxides are widely used in todays advanced Complementary Metal-Oxide-Semiconductor technology to continue
scalability and to increase performance due to a large dielectric constant (k>8) and low leakage current. Understanding conduction mechanisms (CMs) through these oxides is important to accurately make predictions ensuring the long-term operation of these devices. Nevertheless, this task presents several challenges due to several physical and electronic considerations like: 1) precise atomic control of the high-k material in the ultra-thin regime (thickness, stoichiometry, dielectric constant, etc), 2) excessively large gate leakage current levels, 3) appearance of several conduction mechanisms which degrade the performance and reliability of the devices, 4) interfacial defects at the high-k/silicon interface and 5) low thermodynamic stability of the high-k materials. With the purpose to make accurate predictions of lifetime and/or reliability characteristics, this work reviews the conduction mechanisms of fabricated Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) devices using ultra-thin Al₂O₃, HfO₂, and TiO₂, (less than 10 nm in thickness for each dielectric) deposited by Atomic Layer Deposition (ALD). This deposition technique presents several advantages like: 1) high reproducibility and conformality, 2) outstanding control (to atomic level) on the thickness and stoichiometry, 3) good interface properties with the semiconductor substrate, and 4) low deposition temperature (T ≤ 250°C) for these metal oxides which enables enhanced performance and therefore, more accurate reliability predictions. After fabrication, MIS devices were electrically characterized using standard Ig-Vg, C-V, and Ig-Vg-temperature measurement to determine the precise carrier conduction mechanism for each dielectric under different conditions of passivation (SiOx) and post-metallization annealing. Physical and electronic parameters such as barrier height ᴃ, energy trap level ᴛ and effective mass m* were extracted and further validated using semi-empirical models in MATLAB and SILVACO and compared with those found in literature, having excellent agreement. From this study a simple but practical correlation between materials’ properties with device performance could be obtained and compared among these high-k oxides.Los dieléctricos ultra-delgados de alta constante son muy usados en la en la tecnología actual basada en el transistor de efecto de campo con el fin de continuar el escalamiento y mejorar el desempeño debido a que presentan una alta constante dieléctrica (k>8) y una baja corriente de fuga. Entender los mecanismos de conducción a través de estos óxidos es importante ya que podremos realizar predicciones precisas en cuanto al comportamiento a largo plazo de estos dispositivos. Sin embargo, esta tarea presenta varios retos debido a algunas consideraciones físicas y electrónicas como lo son 1) el control atómico preciso de estos óxidos en el régimen ultra-delgado (espesor, estequiometria, constante dieléctrica, etc.) 2) excesivas corrientes de fuga, 3) la aparición de diferentes mecanismos de conducción que degradan el dispositivo, 4) defectos en la interfaz entre el dieléctrico y el silicio y 5) baja estabilidad térmica.
Con el propósito de hacer predicciones precisas acerca del rendimiento y la confiabilidad de estos óxidos, en este trabajo hemos revisado y analizado los mecanismos de conducción de estructuras Metal-Aislante-Semiconductor (MIS) utilizando Al₂O₃, HfO₂ y TiO₂ como oxido de compuerta en el régimen ultra-delgado (>10 nm de espesor) depositados por Atomic Layer Deposition (ALD). Esta técnica de depósito presenta ventajas como lo son 1) alta reproducibilidad y depósito conformal, 2) excelente control en espesor y estequiometria, 3) excelentes propiedades en la interfaz oxido/semiconductor, y 4) baja temperatura de depósito (T ≤ 250°C), lo que permite un excelente desempeño y predicciones más precisas de confiabilidad.
Los dispositivos fabricados fueron caracterizados utilizando técnicas de medición estándar Ig-Vg, C-V e Ig-Vg-T para determinar los mecanismos de conducción asociados a cada uno de ellos bajo diferentes variaciones de proceso (pasivados y tratamiento térmico). De estas mediciones, parámetros físicos y electrónicos como lo son la altura de barrera ᴃ, el nivel energético de trampas ᴛ y la masa efectiva m* fueron obtenidos y validados usando simulaciones en MATLAB y SILVACO, para después comparar los valores obtenidos con literatura, donde hubo una gran concordancia. De este estudio, una relación entre propiedades de materiales y desempeño de dispositivos puede analizarse
Análisis de cambio de fase local por polarización implementando un SLM
Get PDFEn este trabajo se muestra la implementación de una pantalla de cristal líquido (LCD por sus siglas en inglés) utilizada como elemento para medir de forma indirecta los defectos locales y globales en espejos montados en un brazo de un interferómetro tipo Twyman Green. Se muestra los pasos realizados para la caracterización de una LCD modelo XGA2P01 marca CRL-Opto, así como los diferentes estados de polarización obtenidos. El procedimiento realizado fue seleccionar la longitud de onda a la cual la LCD tuviera un mayor comportamiento lineal, esto se realizó de forma experimental haciendo incidir cuatro diferentes longitudes de onda: rojo (633 nm), naranja (612 nm), violeta (405 nm) y verde (550 nm) y midiendo con un detector de la marca Thorlabs las diferentes intensidades producidas por cada laser al desplegar diferentes niveles de gris en el LCD. Después se determinó de forma experimental la relación entre los niveles de gris y el cambio de fase del LCD al hacer incidir luz linealmente polarizada. El método empleado fue interferómetria de desplazamiento de fase. En la LCD se desplegaron imágenes manteniendo un nivel de gris fijo en la mitad superior y en la mitad inferior el nivel de gris fue variando, posteriormente se realizó un procesado de la imagen e implementando un algoritmo se obtuvo la curva “Desplazamiento de fase vs nivel de gris”. Para ello la LCD se montó en uno de los brazos de un interferómetro Twyman Green y antes de obtener la curva característica de la LCD fue necesario la calibración del interferómetro eliminado la lente colimadora e iluminándolo con luz blanca convirtiéndolo en un interferómetro de Michelson con el objetivo de comprobar que los cambios de fase observados en los patrones de interferencia fueran producidos únicamente por el despliegue de los diferentes niveles de gris y no debido al espesor de la LCD. De los resultados obtenidos, se observa que la técnica propuesta funciona correctamente para corregir defectos locales en la superficie bajo prueba, que produzcan desplazamientos de fase de hasta 1.5π
Adaptación de dominio para la detección automática de textos engañosos
Get PDFDeception refers to the deliberate a.empt to induce another person to form a belief that the deceiver considers false. Frequently, its consequences are serious at different levels, for example, in trials, social networks, financial reports, etc. Due to its importance, there are many studies of deception in psychology, philosophy, and criminology. Recently, computational works have focused on its automatic detection, because the deceiver reflects vocal, physiological, and verbal cues to deceit.
The present study faces the automatic deceptive text detection, for which the supervised learning methods are frequently used. Supervised learning is one that requires a set of training examples labeled as deceptive or truthful. In this sense, the mostly designed methods are more effective than human detectors, however, such methods face the problem of data labeling. Labeling data as deceptive is an expensive, subjective, and difficult task, but overall, ensuring the certainty of a text is a more challenging question.
This thesis proposes a method for deception detection in domains that do not have labeled examples. Previous works have proposed their methods to train a classifier in a domain with labeled examples and evaluate it in the same domain (single-domain problem), or in a different domain (cross-domain problem). In any case, there is evidence to confirm that the main problem for the detection is that there are no universal cues to deception. The main aim of our work is to deal with the cross-domain problem; for this purpose, we design a domain adaptation method that uses information from labeled data of a domain (source domain) and unlabeled data of our domain of interest (target domain).
The proposed method takes up techniques used in sentiment analysis and authorship attribution. Considering that domains are essentially separated by their contents, the strategy consists of masking the content-related information, getting texts more neutral to their contents, and maintaining words and structures common to both domains, where the style used to deceive or be honest remains.
It was possible to conclude, from the experiments, that the proposed method improved the classification by using data from both domains, particularly, this approach obtains a representation that diminishes the differences between the source and the target domains, by masking content-related information.El engaño se puede considerar como el intento de liberado de inducir a otra persona a formarse una creencia que el propio engañador considera falsa. Sus consecuencias pueden ser graves a distintos niveles, por ejemplo, en juicios legales, redes sociales, reportes financieros, etc. Por su importancia, ha sido objeto de estudio en la psicología, filosofía, criminología, y más recientemente, se ha investigado su detección automática, debido a que el engañador manifiesta indicios de engaño en la voz, en las expresiones corporales, y en el contenido de lo que él dice. Este trabajo se enfoca en la detección automática de engaño en textos, tarea que ha sido abordada principalmente empleando técnicas de aprendizaje supervisado. Dichas técnicas, re- quieren un corpus de ejemplos etiquetados previamente como engañosos o no .A pesar de ser más efectivos que los detectores humanos, los métodos diseñados se enfrentan al problema del etiquetado de datos. Etiquetar datos con engaño, además de costoso, es subjetivo y difícil, sobre todo, el asegurar que un texto es completamente genuino.
Esta tesis propone un método para la detección de engaño en dominios que no tienen ejemplos etiquetados. Recientemente, se han diseñado algunos métodos para entrenar un clasificador en un dominio con ejemplos etiquetados, evaluándose en dicho dominio (single-domain), o en un dominio diferente (cross-domain). En cualquier caso, se ha confirmado que el principal problema para la detección es que no existe algún indicador universal de engaño. El método que se propone en esta tesis, utiliza un enfoque de adaptación de dominio para enfrentar el problema cross-domain, empleando información de los datos etiquetados de un dominio fuente, e información de los datos no etiquetados del dominio de interés, o dominio objetivo.
El método propuesto en este trabajo retoma técnicas empleadas en tareas como el análisis de sentimientos y la atribución de autoría. Partiendo del supuesto de que los dominios se diferencian principalmente por su contenido, la estrategia consiste en ocultar palabras especıficas a cada dominio, obteniendo textos más neutrales a sus contenidos, y manteniendo palabras y estructuras comunes a ambos, donde figure esencialmente el estilo usado para engañar o para ser sincero
Simulaciones numéricas de sistemas dinámicos caóticos oscilatorios que conservan su caos
Get PDFThe use of numerical simulations for studying the dynamic of chaotic systems has some associated shortcomings including chaos suppression for true chaotic systems, or the induction of chaos in otherwise non chaotic systems. In consequence, numerical simulations results may substantially depart from the true solution. Although many numerical simulations from Euler or Runge-Ku.a family employ numerical strategies to contain error, they often do not contemplate the special characteristics of chaotic systems. One of these particularities occurs when chaotic systems are oscillatory and hence, their solutions span over many frequencies. In this work, we propose the application of numerical methods based on trigonometric polynomials over traditional choices because they are able to capture oscillatory behaviours. We hypothesize that such choice shall result
in the preservation of true chaotic behaviour during longer simulations. Specifically, we show that simulations of chaotic systems based on Gautschi method preserve the chaos for simulations of at least 50,000 time units, comparatively surpassing the performance of other traditional choices. Numerical simulation families considered here for comparison include Euler, Runge-Kutta, Adams-Bashforth and Adams-Moulton strategies. Three experiments were carried out. The first two experiments provided empirical evidence of chaos suppression in chaotic systems with the backward Euler method, and chaos generation in non-chaotic systems with forward Euler method, justifying the need of consider chaotic systems particularities. The third experiment showed that the Gautschi method satisfactorily simulates the test chaotic systems. During evaluation, numerical results were assessed qualitatively through their phase space and periodogram and quantitatively evaluated in terms of the Lyapunov exponents, the Kolmogorov-Sinai entropy and the number of evaluations performed by the numerical method at each step to the model representing the chaotic system as a proxy of computational cost.El uso de simulaciones numéricas para estudiar la dinámica de los sistemas caóticos tiene algunas deficiencias asociadas que incluyen la supresión del caos para los sistemas caóticos verdaderos, o la inducción del caos en sistemas que de otra manera no serían caóticos. En consecuencia, los resultados de las simulaciones numéricas pueden apartarse sustancialmente de la verdadera solución. Aunque muchas simulaciones numéricas de la familia Euler o Runge-Kutta emplean estrategias numéricas para contener el error, a menudo no contemplan las características especiales de los sistemas caóticos. Una de estas particularidades ocurre cuando los sistemas caóticos son oscilatorios y, por lo tanto, sus soluciones abarcan muchas frecuencias. En este trabajo, proponemos la aplicación de métodos numéricos basados en polinomios trigonométricos sobre las elecciones tradicionales porque son capaces de capturar comportamientos oscilatorios. Nuestra hipótesis es que tal elección resultaría en la preservación del verdadero comportamiento caótico durante simulaciones más largas. Específicamente, mostramos que las simulaciones de sistemas caóticos basados en el método de Gautschi preservan el caos para simulaciones
de al menos 50,000 unidades de tiempo, superando comparativamente el desempeño de otras opciones tradicionales. Las familias de simulación numérica consideradas aquí para comparación incluyen las estrategias de Euler, Runge-Kutta, Adams-Bashforth y Adams-Moulton. Tres experimentos se llevaron a cabo. Los dos primeros proporcionaron evidencia empٕírica de la supresión del caos en los sistemas caóticos con el método de Euler hacia atrás, y la generación del caos en los sistemas no caóticos con el método de Euler hacia adelante, justificando la necesidad de considerar las particularidades de los sistemas caóticos. El tercer experimento mostró que el método de Gautschi simula satisfactoriamente los sistemas caóticos de prueba
Learning robotic manipulation tasks using relational reinforcement learning and human demonstrations
Get PDFAutonomy in robots depends to a large extent on their ability to learn to perform new tasks as they are required. The current techniques for learning tasks strongly depend on information given by expert users and often, for a robot, what is learned is hardly reusable on new or similar tasks. In this research, we propose a method for a robot to learn simple multi-step pick and place tasks using information of humans instructors demonstrating different tasks, ensuring that what it is learned can be used under different initial configurations of the given task. To do that, we use a precise camera system for demonstration perception to capture the spatial relations between the involved objects while focusing on goal and sub-goals identification for the given task. Then, we use a state-action representation based on relative positions and distances in combination with a traditional Reinforcement Learning algorithm to learn an off-line policy for pick and place a single object. Finally, we use a Constraint Satisfaction Problem Solver to determine a feasible positions for involved objects that meet all spatial relations at the goal state, and used the goal and sub-goals information in combination with the learned policy to reproduce the given task step by step. Our method reduce the dependency of the robot on demonstration quality, reduce learning times in comparison with traditional state-actions representations, and is capable of learning to perform a task from different starting points from a single user demonstration. To test our method, we used both, a simulator and a real manipulator robot, to reproduce thir-teen tasks (seven predefined and six open-ended created by instructors) under different initial configurations. We obtain an average accuracy of 80% for predefined tasks and 65% for open-ended tasks. In most cases, failures are produced by aspects such as the grip, which were not the focus of the current implementation. The results provide a good starting point to work on some specific aspects that would make our method even more natural, such as automatic grip pose identification, human feedback during the repetition phase and the use of a practical vision system for demonstration perception.La autonomía en los robots depende en gran parte de su capacidad para aprender a realizar nuevas tareas a medida que éstas se requieran. Las técnicas actuales para el aprendizaje de nuevas tareas dependen en gran medida de la información proporcionada por usuarios expertos en el área y, a menudo, para un robot, lo aprendido es difícilmente reutilizable en tareas nuevas o similares. En esta investigación proponemos un método para que un robot aprenda tareas sencillas de selección y colocación de objetos en múltiples pasos usando la información de demostraciones de humanos realizando distintas tareas, asegurando que lo que se aprende se puede usar bajo diferentes configuraciones iniciales de la tarea dada. Para hacer eso, usamos un sistema de cámaras muy preciso para la percepción de la demostración que permite capturar las relaciones espaciales entre los objetos involucrados mientras nos enfocamos en la identificación de meta y las sub-metas de la tarea demostrada. Luego, utilizamos una representación de estado-acción basada en posiciones y distancias relativas en combinación con un algoritmo de aprendizaje de refuerzo tradicional para aprender una política fuera de línea para seleccionar y colocar un solo objeto. Finalmente, utilizamos un solucionador de problemas de satisfacción de restricciones para determinar las posiciones factibles para los objetos involucrados que cumplan con todas las relaciones espaciales en el estado meta y utilizamos la información de las metas y las sub-metas identificadas previamente en combinación con la política aprendida para reproducir la tarea determinada paso a paso. Nuestro método reduce la dependencia del robot de la calidad de la demostración, reduce los tiempos de aprendizaje en comparación con la representación tradicional de estados y acciones y es capaz de aprender a realizar una tarea desde diferentes puntos iniciales a partir de una sola demostración del usuario. Para probar nuestro método, utilizamos tanto un simulador como un robot manipulador real, para reproducir trece tareas (siete predefinidas y seis creadas por instructores de final abierto) bajo diferentes configuraciones iniciales. Obtenemos una precisión promedio de 80% para tareas predefinidas y 65% para las tareas de final abierto. En la mayoría de los casos, las fallas se producen por aspectos como el agarre, que no estaban en el foco de la implementación actual
An adaptive pixel value ordering based reversiblewatermarking scheme for image authentication
Get PDFProtecting information within communication systems is quite important since a digital content may be manipulated by unauthorized people during transmission. Image watermarking is a hiding information technique that has been thoroughly investigated by the cybersecurity community in recent years. A traditional watermarking scheme permanently distorts an image in order to hide information, which is why reversible watermarking schemes (RWS) emerged for application domains where original image is compulsory when involving decision making at the receiver end of the communication. Reversible watermarking schemes have the capability to extract the hidden information and remove the introduced distortion, such that original image is recovered. In this work, a reversible watermarking scheme for images authentication called PVO-GA (Pixel Value Ordering Genetic Algorithm), which is based on pixel value ordering technique to embed the watermark is developed. The proposed scheme improves the two important characteristics in reversible watermarking, such as imperceptibility and embedding capacity reported in state of the art works. A fine grained genetic algorithm is incorporated in order to optimize the insertion process since solutions space is expanded. The proposed genetic algorithm finds the optimal/near optimal PVO-GA parameters, which provide an effective trade-off between imperceptibility and embedding capacity properties.La protección de información dentro de un sistema de comunicación es de suma importancia ya que un contenido digital puede caer en manos no autorizadas durante su transmisión. El uso de marcas de agua para ocultar información en imágenes es un tema por el que los investigadores han apostado durante los últimos años. Un esquema de marca de agua convencional distorsiona permanentemente la imagen que se utiliza para transportar la información oculta. Proponer esquemas reversibles se vuelve importante en aplicaciones donde el uso de la imagen original es indispensable para la toma de decisiones en el extremo receptor de la comunicación, ya que proporcionan la ventaja de extraer la información oculta y eliminar la distorsión introducida, recuperando la imagen original usada para transportarla. En este trabajo se desarrolla PVO-GA (Pixel Value Ordering Genetic Algorithm), un esquema de marca de agua reversible para la autenticación de imágenes usando la técnica de ordenamiento de pixeles para la inserción de la marca de agua. El esquema propuesto mejora las dos características que deben considerarse en la evaluación de un esquema reversible: imperceptibilidad y capacidad de inserción, respecto a trabajos en el estado del arte. Dado que el espacio de soluciones es expandido, se integra un algoritmo genético evolutivo para la búsqueda de los parámetros adecuados del esquema propuesto
Properties of giant extragalactic HII regions and the Hubble constant
Get PDFThe relationship between the integrated Hβ line luminosity and the velocity dispersión of the ionized gas of HII galaxies (HIIGs) and giant HII regions (GHIIRs) represents an exciting standard candle that with present instrumentation can be used up to redshifts z ∼3:5. Locally it is used to obtain precise measurements of the Hubble constant by combining the slope of the relation obtained from nearby (z ≤ 0.2) HIIGs with the zero point determined from GHIIRs. This thesis aims to contribute with a new calibration of the zero point of the L⎯ σ relation in order to obtain a determination of the local Hubble constant through a detailed analysis of the posible systematic effects associated with the L(Hβ) ⎯ σ relation and their impact in the value of the Hubble constant. We have tested the possibility of using the sizes of HIIGs as a second parameter in order to reduce the scatter of this correlation. We present a morphological classification according to the emission line profiles of these objects. We also estimated the dynamical and photometric masses and compared them to test the gravity scenario as the origin of the supersonic motions in these massive star forming regions. Finally, we compared the existing relation between absolute blue magnitude and velocity dispersion (MB ⎯ σ ) for HIIGs and GHIIRs, with that followed by old stellar systems as globular clusters, elliptical galaxies and bulges of spiral galaxies. To this end we have evolved the relation MB ⎯ σ during 12 Gyrs and we found that after dynamic and stellar evolution is taken into account, all systems follow the same relation suggesting a possible parentage line. In general, we analysed a possible scenario of the origin of the L(Hβ) ⎯ σ relation followed by HIIGs and GHIIRs and its use to determine locally the value of H₀. At the end of the Thesis I have added two appendices: A, based on the literature, summarizes the methods normally used for determining distances, and for calculating the Hubble constant; B pertains to the data used for this work and shows the spectra obtained for my sample of objects and their images in Hα taken from NASA/IPAC Extragalactic Database.La relación entre la luminosidad integrada de la línea de Hβ y la dispersión de velocidades del gas ionizado de galaxias HII (GsHII) y regiones HII gigantes (RsHIIG), representa una excitante candela estándar que puede ser usada con la instrumentación actual hasta corrimientos al rojo z ∼ 3:5. Localmente es usada para obtener medidas precisas de la constante de Hubble combinando la pendiente de la relación obtenida de GsHII cercanas (z ≤ 0.2) y el punto cero determinado de las RsHIIG. Esta tesis pretende contribuir con una nueva calibración del punto zero de la relación L(Hβ) ⎯ σ con el fin de obtener una determinación local de la constante de Hubble a través de un análisis detallado de los posibles efectos sistemáticos asociados con la relación L(Hβ) ⎯ σ y su impacto en el valor de H₀. Hemos probado la validez de los tamaños de las galaxias HII como un segundo parámetro que reduce la dispersión de esta correlación. Presentamos también una clasificación morfológica y de acuerdo a los perfiles en las líneas de emisión de estos objetos. También estimamos las masas dinámicas y fotométricas y las comparamos para probar el escenario gravitacional como el origen de los movimientos supersónicos en estas regiones masivas de formación estelar. Finalmente, comparamos la relación existente entre la magnitud absoluta en el azul y la dispersión de velocidades (MB ⎯ σ) para galaxias HII y regiones HII gigantes con aquella seguida por sistemas estelares viejos como cúmulos globulares, galaxias elípticas y bulbos de galaxias espirales. Hemos evolucionado la relación MB ⎯ σ durante 12 Giga-años y encontramos que después de la evolución dinámica y estelar todos los sistemas siguen igual relación sugiriendo una posible conexión evolutiva. En general, analizamos un posible escenario del origen de la correlación L(Hβ) ⎯ σ seguida por GsHII y RsHIIG y su uso para determinar localmente el valor de la constante de Hubble. Al final de la Tesis, he agregado dos apéndices; A: donde resumo los métodos normalmente utilizados para determinar la constante de Hubble. B: se refiere a los datos utilizados para este trabajo donde muestro los espectros obtenidos para mi muestra y sus imágenes en Hα tomadas de NED
Estimación de parámetros de un motor de inducción usando redes neuronales y sistemas neurodifusos
Get PDFThis thesis presents the estimation of parameters of an induction motor using neural networks and neurofuzzy systems; such parameters are the rotor ux, the position of the rotor ux and the motor speed. These parameters are indispensable for a vector control scheme. The methodology is based on the search of architectures that can estimate these parameters through the training of neural networks and neurofuzzy systems. The selection of the architectures is based on a heuristic reasoning, making tests and observing the behavior of the root mean square error. Once the architectures were obtained, they were described in High-Level Synthesis, using Vivado HLS, a tool of Xilinx. This description was accomplished in C++, where results of the use of hardware utilization and latency are presented, for a later implementation on a FPGA. The validation of the architectures was analyzed by System Generator, which allows the modeling in Simulink in order to explore the operation without the use of tracing the design to hardware.En esta tesis se presenta la estimación de parámetros de un motor de inducción usando redes neuronales y sistemas neurodifusos; tales parámetros son el flujo del rotor, la posición del flujo del rotor y la velocidad del motor. Estos parámetros son indispensables para un esquema de control vectorial. La metodología se basa en la búsqueda de arquitecturas que puedan estimar estos parámetros mediante el entrenamiento de redes neuronales y sistemas neurodifusos. La elección de las arquitecturas se basa en un razonamiento de tipo heurístico, realizando pruebas y observando el comportamiento del error medio cuadrático. Una vez obtenidas las arquitecturas, se llevo a cabo la descripción de ellas en Síntesis de Alto Nivel, usando la herramienta Vivado HLS de Xilinx. Tal descripción se realizó en C++, donde se pudieron observar resultados del uso de recursos de hardware y de latencia, para una posterior implementación en FPGA. Se analizó la validación de las arquitecturas por medio de System Generator, que permite el modelado en Simulink con el fin de explorar el funcionamiento sin el uso de trasladar el diseño a hardware
Design of 2-D CMOS processors
Get PDFSolid State Sensors play a significant role among technology applications. Advances on Image Sensors (also called Imagers) on technologies such as Charge Coupled Devicess (CCDs), Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) and Silicon on insulator (SOI) have been remarkable in the last pair of decades. Moreover, there are currently several applications in various fields such as medicine, astronomy, biology and security where other kinds of 2-D processor arrays are implemented; one of the sensors most commonly implemented in such arrays is the Ion-sensitive Field Effect Transistor (ISFET). Depending on the application, the 2-D sensor arrays may have different features, e.g. spatial resolution, which is the number of Processing Elements (PEs), Dynamic Range (DR) (number of amplitude resolution levels of each pixel), noise floor and Frames-per-second (fps). However, high accuracy and precision are two of the most desirable parameters in every 2-D sensor array, no matter the application nor fabrication technology.
This work proposes a set of processing elements at pixel level in order to obtain high precision and high accuracy of any generic 2-D sensor array. This is achieved by means of pre-processing (pixel-level processing) techniques, consisting in the use of different Order Statistic and Nonlinear Filters designed and fabricated in CMOS technologies, applied to di_erent 2-D sensor arrays: a 3x3 cells array fabricated in 0.35m AMI Opto CMOS technology, sensitive to visible electromagnetic spectrum (400-700nm), basic cells sensitive to medium Ultraviolet (UV) (0.5m ON Semi CMOS technology) electromagnetic spectrum (200-400nm) and a 2-D ISFET array (0.5m ON Semi CMOS technology). Another kind of statistical filters, Rank Order Filters (ROFs), are presented as proof of concept for future kernel implementation on 2-D arrays. Rank Order Filters presented in this work are actually two di_erent analog topologies and the experimental results will be also presented. Finally, multi-level filters are applied to a case of compressed sensing imaging, where a previously reported architecture of a 64x64 pixels is described. This compressed sensing technique requires both a compress stage and a reconstruction stage; since the Structural Similarity Index Module (SSIM) is a good quality measure of image reconstruction, this parameter is also described in Chapter 1. The described architecture represent a State-of-the-art proposal for Compressed Sensing (CS); therefo
Dependability for ESB systems in critical environments based on self-healing and checkpointing principles.
Get PDFEnsuring dependability for computer systems based on fault tolerance is an open challenge.
Due to the complexity and heterogeneity of the interactions and services, offered by distributed systems, they make the administration and management of resources in highly dynamic environments exceed the capabilities of more experienced network administrators. As a consequence, new paradigms emerge (autonomic computing) and the Service-Oriented Architecture (SOA). In this dissertation, on the one hand, autonomic computing is focused on solving the complexity of monitoring and diagnosing the behavior of the systems with low resources and little human intervention. On the other hand, to consider the heterogeneity of the systems, the SOA paradigm and the Enterprise Service Bus (ESB) were used for their integration. Applications and systems are needed to intercommunicate with each other, often in unreliable environments such as the nature of the Internet. There are sophisticated solutions, such as replication of services, rollback recovery, and self-healing, which increase the systems' reliability. However, these approaches have drawbacks; for example, they affect the performance of the system, have high implementation costs and/or can endanger its scalability. On the other hand, to facilitate the self-management of the systems, in this dissertation, we implement the Monitoring, Analysis, Planning and Execution (MAPE) control cycle. An open challenge for the MAPE cycle is to effciently carry out the diagnostic and decision-making processes, collecting data from which the system can detect, diagnose and repair potential problems, that is, increase the dependability of the systems specifically with fault tolerant mechanisms. A useful tool for this purpose is through the implementation of communication-induced checkpointing (CiC) mechanism. The experimental results support the viability of our proposals.Garantizar la confiabilidad (dependability) para sistemas computacionales basados en tolerancia a fallos es un reto que representa un desafío, aún abierto. Debido a la complejidad y heterogeneidad de las interacciones de los servicios ofrecidos por los sistemas distribuidos, estos hacen que la administración y el manejo de los recursos en entornos altamente dinámicos excedan las capacidades incluso de los administradores de red más experimentados. Como consecuencia, surgen nuevos paradigmas: el cómputo autonómico (autonomic computing) y el de la arquitectura orientada al servicio (SOA, Service-Oriented Architecture). En esta disertación, por un lado, enfocamos al cómputo autonómico para resolver la complejidad de monitorizar y diagnosticar con bajos recursos y poca intervención humana el comportamiento de los sistemas. Por otro lado, para considerar la heterogeneidad de los sistemas se utilizó el paradigma SOA y el bus de servicios empresariales (ESB, Enterprise Service Bus) para su integración. Las aplicaciones y sistemas se necesitan intercomunicar entre sí, muchas veces en ambientes no confiables como lo es la naturaleza del Internet. Existen soluciones sofisticadas, tales como: replicación de servicios, regresión en reversión, y auto-sanación, que aumentan la confiabilidad del sistema. Sin embargo, esos enfoques tienen inconvenientes; por ejemplo, afectan el rendimiento del sistema, tienen altos costos de implementación y/o pueden poner
en peligro su escalabilidad. En contraparte, para facilitar la autogestión de los sistemas, en esta disertación, implementamos el ciclo de control de Monitoreo, Análisis, Planificación y Ejecución (MAPE). Un desafío abierto para el ciclo MAPE es llevar a cabo de manera eficiente los procesos de diagnóstico y toma de decisiones, recolectando datos de los cuales el sistema puede detectar, diagnosticar y reparar problemas potenciales, es decir, incrementar la confiabilidad de los sistemas específicamente con mecanismos tolerantes a fallas. Una herramienta útil para este propósito es mediante la implementación de puntos de control inducidos por comunicación (CiC, communication-induced checkpointing). Los resultados experimentales respaldan la viabilidad de nuestras propuestas