Evolving from inferences to decisions in the interpretation of scientific evidence

Le travail d'un(e) expert(e) en science forensique exige que ce dernier (cette dernière) prenne une série de décisions. Ces décisions sont difficiles parce qu'elles doivent être prises dans l'inévitable présence d'incertitude, dans le contexte unique des circonstances qui entourent la décision, et, parfois, parce qu'elles sont complexes suite à de nombreuse variables aléatoires et dépendantes les unes des autres. Etant donné que ces décisions peuvent aboutir à des conséquences sérieuses dans l'administration de la justice, la prise de décisions en science forensique devrait être soutenue par un cadre robuste qui fait des inférences en présence d'incertitudes et des décisions sur la base de ces inférences. L'objectif de cette thèse est de répondre à ce besoin en présentant un cadre théorique pour faire des choix rationnels dans des problèmes de décisions rencontrés par les experts dans un laboratoire de science forensique. L'inférence et la théorie de la décision bayésienne satisfont les conditions nécessaires pour un tel cadre théorique. Pour atteindre son objectif, cette thèse consiste de trois propositions, recommandant l'utilisation (1) de la théorie de la décision, (2) des réseaux bayésiens, et (3) des réseaux bayésiens de décision pour gérer des problèmes d'inférence et de décision forensiques. Les résultats présentent un cadre uniforme et cohérent pour faire des inférences et des décisions en science forensique qui utilise les concepts théoriques ci-dessus. Ils décrivent comment organiser chaque type de problème en le décomposant dans ses différents éléments, et comment trouver le meilleur plan d'action en faisant la distinction entre des problèmes de décision en une étape et des problèmes de décision en deux étapes et en y appliquant le principe de la maximisation de l'utilité espérée. Pour illustrer l'application de ce cadre à des problèmes rencontrés par les experts dans un laboratoire de science forensique, des études de cas théoriques appliquent la théorie de la décision, les réseaux bayésiens et les réseaux bayésiens de décision à une sélection de différents types de problèmes d'inférence et de décision impliquant différentes catégories de traces. Deux études du problème des deux traces illustrent comment la construction de réseaux bayésiens permet de gérer des problèmes d'inférence complexes, et ainsi surmonter l'obstacle de la complexité qui peut être présent dans des problèmes de décision. Trois études-une sur ce qu'il faut conclure d'une recherche dans une banque de données qui fournit exactement une correspondance, une sur quel génotype il faut rechercher dans une banque de données sur la base des observations faites sur des résultats de profilage d'ADN, et une sur s'il faut soumettre une trace digitale à un processus qui compare la trace avec des empreintes de sources potentielles-expliquent l'application de la théorie de la décision et des réseaux bayésiens de décision à chacune de ces décisions. Les résultats des études des cas théoriques soutiennent les trois propositions avancées dans cette thèse. Ainsi, cette thèse présente un cadre uniforme pour organiser et trouver le plan d'action le plus rationnel dans des problèmes de décisions rencontrés par les experts dans un laboratoire de science forensique. Le cadre proposé est un outil interactif et exploratoire qui permet de mieux comprendre un problème de décision afin que cette compréhension puisse aboutir à des choix qui sont mieux informés. - Forensic science casework involves making a sériés of choices. The difficulty in making these choices lies in the inévitable presence of uncertainty, the unique context of circumstances surrounding each décision and, in some cases, the complexity due to numerous, interrelated random variables. Given that these décisions can lead to serious conséquences in the admin-istration of justice, forensic décision making should be supported by a robust framework that makes inferences under uncertainty and décisions based on these inferences. The objective of this thesis is to respond to this need by presenting a framework for making rational choices in décision problems encountered by scientists in forensic science laboratories. Bayesian inference and décision theory meets the requirements for such a framework. To attain its objective, this thesis consists of three propositions, advocating the use of (1) décision theory, (2) Bayesian networks, and (3) influence diagrams for handling forensic inference and décision problems. The results present a uniform and coherent framework for making inferences and décisions in forensic science using the above theoretical concepts. They describe how to organize each type of problem by breaking it down into its différent elements, and how to find the most rational course of action by distinguishing between one-stage and two-stage décision problems and applying the principle of expected utility maximization. To illustrate the framework's application to the problems encountered by scientists in forensic science laboratories, theoretical case studies apply décision theory, Bayesian net-works and influence diagrams to a selection of différent types of inference and décision problems dealing with différent catégories of trace evidence. Two studies of the two-trace problem illustrate how the construction of Bayesian networks can handle complex inference problems, and thus overcome the hurdle of complexity that can be present in décision prob-lems. Three studies-one on what to conclude when a database search provides exactly one hit, one on what genotype to search for in a database based on the observations made on DNA typing results, and one on whether to submit a fingermark to the process of comparing it with prints of its potential sources-explain the application of décision theory and influ¬ence diagrams to each of these décisions. The results of the theoretical case studies support the thesis's three propositions. Hence, this thesis présents a uniform framework for organizing and finding the most rational course of action in décision problems encountered by scientists in forensic science laboratories. The proposed framework is an interactive and exploratory tool for better understanding a décision problem so that this understanding may lead to better informed choices.

La "Génération Sandwich" en Suisse romande: mieux comprendre les facteurs associés avec la santé perçue afin de mieux agir en promotion de la santé

La coexistence des charges professionnelles, familiales, et d'aide à des ascendants expose la Génération Sandwich (GS) à des risques potentiels pour sa santé. Toutefois, les connaissances sur la GS sont insuffisantes pour permettre aux infirmières du secteur de la santé au travail de développer des interventions en promotion de la santé basées sur des preuves. La présente étude vise à dresser le portrait des travailleurs de la GS en examinant les liens entre leurs caractéristiques, leurs charges co-existantes et leur santé perçue. Cette recherche repose sur un devis descriptif corrélationnel multivarié. Un questionnaire électronique a permis de récolter les données de 844 employés d'une administration publique suisse. L'examen montre que 23 % de l'échantillon appartient à la GS. Cette appartenance dépend essentiellement de l'âge des ascendants, de la co-résidence avec ces derniers, de la présence d'enfants dans le ménage. Les scores de santé physique des membres de la GS sont meilleurs que ceux de santé mentale. L'hétérogénéité de leurs caractéristiques transparaît dans trois clusters. Enfin, seul le score de santé physique diffère selon le sexe et les groupes. Cette étude fournit des connaissances sur la GS pour fonder des interventions préventives ciblées.

Validation de la version française de l'échelle de contrôle de Levenson (IPC), influence de variables démographiques et de la personnalité

We have examined the internal validity of the Levenson's locus of control scales (IPC, Internal, Powerful others and Chances), translated by Loas et al. (1994). The impact of different demographic variables on the Levenson's locus of control scales was assessed. After, we studied the relation between the IPC scales and the NEO PI R, personality inventory that measures the big five. A large sample (n=200) of subjects of different age, gender and profession and a sample of Swiss students (n=161) responding anonymously were used. The reliability of the IPC scale is acceptable. The analyses of the impact of the demographic variables show that gender and level of education have an influence on the I (intern) scale. Age, gender, level of education and profession have an impact on the P (powerful others) scale. The analyses of the relationship between locus of control and personality showed that there was a negative correlation between I (intern) and Neuroticism and a positive correlation between I and Extraversion and Consciousness. The P (powerful others) scale correlate positively with Neuroticism and negatively with Openness and Agreability. The C scale (chance) correlate positively with Neuroticism. Our study also gives the researchers and the practitioner a reference score table according to the gender, the age, the level of education and the profession.

How to Measure Scope Variables when no Metrics Exist : Application to Landscape Quality Measurement and Hedonic Price Evaluation

Landscape is an example of a non-market good where no metrics exist to measure its quality. The paper proposes an original methodology to nevertheless estimate scope variables in those circumstances, allowing then to better test if people's willingnesstopay for such good is sensitive to the scope. The methodology is based on techniques developed in the context of multicriteria decision analysis. It is applied to assess the quality of the landscape of several Swiss alpine resorts. This assessment is then used as an explanatory variable in a hedonic price function to explain the rent of apartments and to derive an implicit price of the landscape quality.

Modèle et application pour la génération automatique de parcours d'apprentissage personnalisés à partir de sources de confiance

Résumé Lors d'une recherche d'information, l'apprenant est très souvent confronté à des problèmes de guidage et de personnalisation. Ceux-ci sont d'autant plus importants que la recherche se fait dans un environnement ouvert tel que le Web. En effet, dans ce cas, il n'y a actuellement pas de contrôle de pertinence sur les ressources proposées pas plus que sur l'adéquation réelle aux besoins spécifiques de l'apprenant. A travers l'étude de l'état de l'art, nous avons constaté l'absence d'un modèle de référence qui traite des problématiques liées (i) d'une part aux ressources d'apprentissage notamment à l'hétérogénéité de la structure et de la description et à la protection en terme de droits d'auteur et (ii) d'autre part à l'apprenant en tant qu'utilisateur notamment l'acquisition des éléments le caractérisant et la stratégie d'adaptation à lui offrir. Notre objectif est de proposer un système adaptatif à base de ressources d'apprentissage issues d'un environnement à ouverture contrôlée. Celui-ci permet de générer automatiquement sans l'intervention d'un expert pédagogue un parcours d'apprentissage personnalisé à partir de ressources rendues disponibles par le biais de sources de confiance. L'originalité de notre travail réside dans la proposition d'un modèle de référence dit de Lausanne qui est basé sur ce que nous considérons comme étant les meilleures pratiques des communautés : (i) du Web en terme de moyens d'ouverture, (ii) de l'hypermédia adaptatif en terme de stratégie d'adaptation et (iii) de l'apprentissage à distance en terme de manipulation des ressources d'apprentissage. Dans notre modèle, la génération des parcours personnalisés se fait sur la base (i) de ressources d'apprentissage indexées et dont le degré de granularité en favorise le partage et la réutilisation. Les sources de confiance utilisées en garantissent l'utilité et la qualité. (ii) de caractéristiques de l'utilisateur, compatibles avec les standards existants, permettant le passage de l'apprenant d'un environnement à un autre. (iii) d'une adaptation à la fois individuelle et sociale. Pour cela, le modèle de Lausanne propose : (i) d'utiliser ISO/MLR (Metadata for Learning Resources) comme formalisme de description. (ii) de décrire le modèle d'utilisateur avec XUN1 (eXtended User Model), notre proposition d'un modèle compatible avec les standards IEEE/PAPI et IMS/LIP. (iii) d'adapter l'algorithme des fourmis au contexte de l'apprentissage à distance afin de générer des parcours personnalisés. La dimension individuelle est aussi prise en compte par la mise en correspondance de MLR et de XUM. Pour valider notre modèle, nous avons développé une application et testé plusieurs scenarii mettant en action des utilisateurs différents à des moments différents. Nous avons ensuite procédé à des comparaisons entre ce que retourne le système et ce que suggère l'expert. Les résultats s'étant avérés satisfaisants dans la mesure où à chaque fois le système retourne un parcours semblable à celui qu'aurait proposé l'expert, nous sommes confortées dans notre approche.

Biotic and abiotic variables show little redundancy in explaining tree species distributions

Abiotic factors such as climate and soil determine the species fundamental niche, which is further constrained by biotic interactions such as interspecific competition. To parameterize this realized niche, species distribution models (SDMs) most often relate species occurrence data to abiotic variables, but few SDM studies include biotic predictors to help explain species distributions. Therefore, most predictions of species distributions under future climates assume implicitly that biotic interactions remain constant or exert only minor influence on large-scale spatial distributions, which is also largely expected for species with high competitive ability. We examined the extent to which variance explained by SDMs can be attributed to abiotic or biotic predictors and how this depends on species traits. We fit generalized linear models for 11 common tree species in Switzerland using three different sets of predictor variables: biotic, abiotic, and the combination of both sets. We used variance partitioning to estimate the proportion of the variance explained by biotic and abiotic predictors, jointly and independently. Inclusion of biotic predictors improved the SDMs substantially. The joint contribution of biotic and abiotic predictors to explained deviance was relatively small (similar to 9%) compared to the contribution of each predictor set individually (similar to 20% each), indicating that the additional information on the realized niche brought by adding other species as predictors was largely independent of the abiotic (topo-climatic) predictors. The influence of biotic predictors was relatively high for species preferably growing under low disturbance and low abiotic stress, species with long seed dispersal distances, species with high shade tolerance as juveniles and adults, and species that occur frequently and are dominant across the landscape. The influence of biotic variables on SDM performance indicates that community composition and other local biotic factors or abiotic processes not included in the abiotic predictors strongly influence prediction of species distributions. Improved prediction of species' potential distributions in future climates and communities may assist strategies for sustainable forest management.

Comparison of potential adjustment variables representing primary intellectual level in epidemiological studies on neurotoxicity

BACKGROUND: Primary intellectual abilities (PIA) are a confounder in epidemiological studies on neurotoxicity. A good measure of this confounder should be independent of age as PIA is an intrinsic ability. Furthermore, as PIA is related to health endpoints, any measure of PIA should reveal this association. This study is aimed at comparing vocabulary test, diploma and age at end of schooling properties as measures of PIA in a non-exposed population of workers. METHODS: The design was a cross-sectional study of 413 non-exposed workers (203 women and 210 men) selected from a health check-up center. The effect of age on the vocabulary score was assessed using an analysis of covariance adjusted for diploma. Relationships between neuropsychological performances and vocabulary score, diploma and end of schooling age were, respectively, assessed using multiple linear regressions adjusted for age and gender. RESULTS: Vocabulary score increased significantly with age, both for men and women. The increase was 0.14 word per year for women, and 0.18 word per year for men. The explained variance of the models evaluating the relationships between age at end of schooling, diploma, vocabulary test, and neuropsychological performances was quite similar for the three measures of PIA. CONCLUSIONS: Vocabulary score was found to be age-related, even after adjustment for diploma. No difference was found between these three variables in terms of their relationship to neuropsychological endpoints. Moreover, the literature shows that vocabulary test performances are influenced by exposure to neurotoxic agents. These results suggest that vocabulary score could be of interest for participants of similar ages and similar diplomas. Otherwise, the other two variables would be better PIA measures in neurotoxicology studies.

Current variables, definitions and endpoints of the European cardiovascular magnetic resonance registry.

BACKGROUND: Cardiovascular magnetic resonance (CMR) is increasingly used in daily clinical practice. However, little is known about its clinical utility such as image quality, safety and impact on patient management. In addition, there is limited information about the potential of CMR to acquire prognostic information. METHODS: The European Cardiovascular Magnetic Resonance Registry (EuroCMR Registry) will consist of two parts: 1) Multicenter registry with consecutive enrolment of patients scanned in all participating European CMR centres using web based online case record forms. 2) Prospective clinical follow up of patients with suspected coronary artery disease (CAD) and hypertrophic cardiomyopathy (HCM) every 12 months after enrolment to assess prognostic data. CONCLUSION: The EuroCMR Registry offers an opportunity to provide information about the clinical utility of routine CMR in a large number of cases and a diverse population. Furthermore it has the potential to gather information about the prognostic value of CMR in specific patient populations.

Homeostatic and circadian contribution to EEG and molecular state variables of sleep regulation.

STUDY OBJECTIVES: Besides their well-established role in circadian rhythms, our findings that the forebrain expression of the clock-genes Per2 and Dbp increases and decreases, respectively, in relation to time spent awake suggest they also play a role in the homeostatic aspect of sleep regulation. Here, we determined whether time of day modulates the effects of elevated sleep pressure on clock-gene expression. Time of day effects were assessed also for recognized electrophysiological (EEG delta power) and molecular (Homer1a) markers of sleep homeostasis. DESIGN: EEG and qPCR data were obtained for baseline and recovery from 6-h sleep deprivation starting at ZT0, -6, -12, or -18. SETTING: Mouse sleep laboratory. PARTICIPANTS: Male mice. INTERVENTIONS: Sleep deprivation. RESULTS: The sleep-deprivation induced changes in Per2 and Dbp expression importantly varied with time of day, such that Per2 could even decrease during sleep deprivations occurring at the decreasing phase in baseline. Dbp showed similar, albeit opposite dynamics. These unexpected results could be reliably predicted assuming that these transcripts behave according to a driven damped harmonic oscillator. As expected, the sleep-wake distribution accounted for a large degree of the changes in EEG delta power and Homer1a. Nevertheless, the sleep deprivation-induced increase in delta power varied also with time of day with higher than expected levels when recovery sleep started at dark onset. CONCLUSIONS: Per2 and delta power are widely used as exclusive state variables of the circadian and homeostatic process, respectively. Our findings demonstrate a considerable cross-talk between these two processes. As Per2 in the brain responds to both sleep loss and time of day, this molecule is well positioned to keep track of and to anticipate homeostatic sleep need. CITATION: Curie T; Mongrain V; Dorsaz S; Mang GM; Emmenegger Y; Franken P. Homeostatic and circadian contribution to EEG and molecular state variables of sleep regulation. SLEEP 2013;36(3):311-323.

Biases of the ordinary least squares and instrumental variables estimators of the intergenerational earnings elasticity : revisited in the light of panel data

The OLS estimator of the intergenerational earnings correlation is biased towards zero, while the instrumental variables estimator is biased upwards. The first of these results arises because of measurement error, while the latter rests on the presumption that the education of the parent family is an invalid instrument. We propose a panel data framework for quantifying the asymptotic biases of these estimators, as well as a mis-specification test for the IV estimator. [Author]