Space and time efficiency of the forest-of-quadtrees representation

A forest of quadtrees is a refinement of a quadtree data structure that is used to represent planar regions. A forest of quadtrees provides space savings over regular quadtrees by concentrating vital information. The paper presents some of the properties of a forest of quadtrees and studies the storage requirements for the case in which a single 2m × 2m region is equally likely to occur in any position within a 2n × 2n image. Space and time efficiency are investigated for the forest-of-quadtrees representation as compared with the quadtree representation for various cases.

Rhetoric and Representation : Exploring the Cultural Meaning of the Natural Sciences in Contemporary Popular Science Writing and Literature

Kirjallisuuden- ja kulttuurintutkimus on viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana tullut yhä enenevässä määrin tietoiseksi tieteen ja taiteen suhteen monimutkaisesta luonteesta. Nykyään näiden kahden kulttuurin tutkimus muodostaa oman kenttänsä, jolla niiden suhdetta tarkastellaan ennen kaikkea dynaamisena vuorovaikutuksena, joka heijastaa kulttuurimme kieltä, arvoja ja ideologisia sisältöjä. Toisin kuin aiemmat näkemykset, jotka pitävät tiedettä ja taidetta toisilleen enemmän tai vähemmän vastakkaisina pyrkimyksinä, nykytutkimus lähtee oletuksesta, jonka mukaan ne ovat kulttuurillisesti rakentuneita diskursseja, jotka kohtaavat usein samankaltaisia todellisuuden mallintamiseen liittyviä ongelmia, vaikka niiden käyttämät metodit eroavatkin toisistaan. Väitöskirjani keskittyy yllä mainitun suhteen osa-alueista popularisoidun tietokirjallisuuden (muun muassa Paul Davies, James Gleick ja Richard Dawkins) käyttämän kielen ja luonnontieteistä ideoita ammentavan kaunokirjallisuuden (muun muassa Jeanette Winterson, Tom Stoppard ja Richard Powers) hyödyntämien keinojen tarkasteluun nojautuen yli 30 teoksen kattavaa aineistoa koskevaan tyylin ja teemojen tekstianalyysiin. Populaarin tietokirjallisuuden osalta tarkoituksenani on osoittaa, että sen käyttämä kieli rakentuu huomattavassa määrin sellaisille rakenteille, jotka tarjoavat mahdollisuuden esittää todellisuutta koskevia argumentteja mahdollisimman vakuuttavalla tavalla. Tässä tehtävässä monilla klassisen retoriikan määrittelemillä kuvioilla on tärkeä rooli, koska ne auttavat liittämään sanotun sisällön ja muodon tiukasti toisiinsa: retoristen kuvioiden käyttö ei näin ollen edusta pelkkää tyylikeinoa, vaan se myös usein kiteyttää argumenttien taustalla olevat tieteenfilosofiset olettamukset ja auttaa vakiinnuttamaan argumentoinnin logiikan. Koska monet aikaisemmin ilmestyneistä tutkimuksista ovat keskittyneet pelkästään metaforan rooliin tieteellisissä argumenteissa, tämä väitöskirja pyrkii laajentamaan tutkimuskenttää analysoimalla myös toisenlaisten kuvioiden käyttöä. Osoitan myös, että retoristen kuvioiden käyttö muodostaa yhtymäkohdan tieteellisiä ideoita hyödyntävään kaunokirjallisuuteen. Siinä missä popularisoitu tiede käyttää retoriikkaa vahvistaakseen sekä argumentatiivisia että kaunokirjallisia ominaisuuksiaan, kuvaa tällainen sanataide tiedettä tavoilla, jotka usein heijastelevat tietokirjallisuuden kielellisiä rakenteita. Toisaalta on myös mahdollista nähdä, miten kaunokirjallisuuden keinot heijastuvat popularisoidun tieteen kerrontatapoihin ja kieleen todistaen kahden kulttuurin dynaamisesta vuorovaikutuksesta. Nykyaikaisen populaaritieteen retoristen elementtien ja kaunokirjallisuuden keinojen vertailu näyttää lisäksi, kuinka tiede ja taide osallistuvat keskusteluun kulttuurimme tiettyjen peruskäsitteiden kuten identiteetin, tiedon ja ajan merkityksestä. Tällä tavoin on mahdollista nähdä, että molemmat ovat perustavanlaatuisia osia merkityksenantoprosessissa, jonka kautta niin tieteelliset ideat kuin ihmiselämän suuret kysymyksetkin saavat kulttuurillisesti rakentuneen merkityksensä.

Toward Figural Fantasy : The Representation of Consciousness in Modern American Fantasy Literature

Tajunnanesitys amerikkalaisessa heterodiegeettisessä fantasiakirjallisuudessa on muuttunut merkittävästi viimeisen kolmen vuosikymmenen aikana: kerrontaa orientoiva ja tarinamaailmaa havainnoiva tajunta on vähin erin vaihtunut kaikkitietävästä kertojasta tarinan sisäiseksi henkilöhahmoksi. Kertoja on samalla vetäytynyt yhä syvemmälle kerronnan kulissien taakse. Tämä tutkielma hahmottaa ja analysoi kyseistä muutosta siirtymänä kertojakeskeisestä kerronnasta kohti henkilökeskeistä kerrontaa. Tutkielmassa tajunnanesityksen teoreettisen kehyksen muodostavat F. K. Stanzelin kertojakeskeisen ja henkilökeskeisen kerrontatilanteen käsitteet. Kerrontatilanteita tarkennetaan fokalisaation, vapaan epäsuoran esityksen, sisäisen monologin ja psykonarraation teorioiden avulla. Tutkielma jakaantuu kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa vertaillaan kahta prototyyppistä fantasiaromaania syväluotaavan narratologisen analyysin keinoin. Kertojakeskeistä kerrontaa edustaa Fritz Leiberin "The Swords of Lankhmar" (1968) ja henkilökeskeistä kerrontaa George R. R. Martinin "A Game of Thrones" (1996). Toisessa osassa tarkastellaan pääpiirteittäin kuuttatoista muuta aikaansa edustavaa fantasiaromaania ja hahmotetaan tajunnanesityksen muutoksen kronologista kulkua. Yhdessä osat ilmentävät, kuinka amerikkalainen heterodiegeettinen fantasiakirjallisuus on muuttunut kerrontateknisesti henkilökeskeisemmäksi. Tutkielma on ensimmäinen laatuaan, ja sen on tarkoitus luoda pohjaa uudenlaiselle modernin fantasiakirjallisuuden tutkimukselle ja kirjalliselle arvostukselle.

Representation of functional dependencies in relational databases using linear graphs

Functional dependencies in relational databases are investigated. Eight binary relations, viz., (1) dependency relation, (2) equipotence relation, (3) dissidence relation, (4) completion relation, and dual relations of each of them are described. Any one of these eight relations can be used to represent the functional dependencies in a database. Results from linear graph theory are found helpful in obtaining these representations. The dependency relation directly gives the functional dependencies. The equipotence relation specifies the dependencies in terms of attribute sets which functionally determine each other. The dissidence relation specifies the dependencies in terms of saturated sets in a very indirect way. Completion relation represents the functional dependencies as a function, the range of which turns out to be a lattice. Depletion relation which is the dual of the completion relation can also represent functional dependencies and similarly can the duals of dependency, equipotence, and dissidence relations. The class of depleted sets, which is the dual of saturated sets, is defined and used in the study of depletion relations.

Leveraging Lean Production Philosophy for Rationalising a Non-Linear Representation of Construction Specifications

This paper presents an approach, based on Lean production philosophy, for rationalising the processes involved in the production of specification documents for construction projects. Current construction literature erroneously depicts the process for the creation of construction specifications as a linear one. This traditional understanding of the specification process often culminates in process-wastes. On the contrary, the evidence suggests that though generalised, the activities involved in producing specification documents are nonlinear. Drawing on the outcome of participant observation, this paper presents an optimised approach for representing construction specifications. Consequently, the actors typically involved in producing specification documents are identified, the processes suitable for automation are highlighted and the central role of tacit knowledge is integrated into a conceptual template of construction specifications. By applying the transformation, flow, value (TFV) theory of Lean production the paper argues that value creation can be realised by eliminating the wastes associated with the traditional preparation of specification documents with a view to integrating specifications in digital models such as Building Information Models (BIM). Therefore, the paper presents an approach for rationalising the TFV theory as a method for optimising current approaches for generating construction specifications based on a revised specification writing model.

Linear time geometrical design rule checker based on quadtree representation of VLSI mask layouts

An efficient geometrical design rule checker is proposed, based on operations on quadtrees, which represent VLSI mask layouts. The time complexity of the design rule checker is O(N), where N is the number of polygons in the mask. A pseudoPascal description is provided of all the important algorithms for geometrical design rule verification.

Identification of dynamical systems with fractional derivative damping models using inverse sensitivity analysis

The problem of identifying parameters of time invariant linear dynamical systems with fractional derivative damping models, based on a spatially incomplete set of measured frequency response functions and experimentally determined eigensolutions, is considered. Methods based on inverse sensitivity analysis of damped eigensolutions and frequency response functions are developed. It is shown that the eigensensitivity method requires the development of derivatives of solutions of an asymmetric generalized eigenvalue problem. Both the first and second order inverse sensitivity analyses are considered. The study demonstrates the successful performance of the identification algorithms developed based on synthetic data on one, two and a 33 degrees of freedom vibrating systems with fractional dampers. Limited studies have also been conducted by combining finite element modeling with experimental data on accelerances measured in laboratory conditions on a system consisting of two steel beams rigidly joined together by a rubber hose. The method based on sensitivity of frequency response functions is shown to be more efficient than the eigensensitivity based method in identifying system parameters, especially for large scale systems.

Optimized group replacement scheduling for water pipeline network

Replacement of deteriorated water pipes is a capital-intensive activity for utility companies. Replacement planning aims to minimize total costs while maintaining a satisfactory level of service and is usually conducted for individual pipes. Scheduling replacement in groups is seen to be a better method and has the potential to provide benefits such as the reduction of maintenance costs and service interruptions. However, developing group replacement schedules is a complex task and often beyond the ability of a human expert, especially when multiple or conflicting objectives need to be catered for, such as minimization of total costs and service interruptions. This paper describes the development of a novel replacement decision optimization model for group scheduling (RDOM-GS), which enables multiple group-scheduling criteria by integrating new cost functions, a service interruption model, and optimization algorithms into a unified procedure. An industry case study demonstrates that RDOM-GS can improve replacement planning significantly and reduce costs and service interruptions.

Reflexive Incidence Matrx (RIM) Representation of Petr Nets

Although incidence matrix representation has been used to analyze the Petri net based models of a system, it has the limitation that it does not preserve reflexive properties (i.e., the presence of selfloops) of Petri nets. But in many practical applications self-loops play very important roles. This paper proposes a new representation scheme for general Petri nets. This scheme defines a matrix called "reflexive incidence matrix (RIM) c which is a combination of two matrices, a "base matrix Cb,,, and a "power matrix CP." This scheme preserves the reflexive and other properties of the Petri nets. Through a detailed analysis it is shown that the proposed scheme requires less memory space and less processing time for answering commonly encountered net queries compared to other schemes. Algorithms to generate the RIM from the given net description and to decompose RIM into input and output function matrices are also given. The proposed Petri net representation scheme is very useful to model and analyze the systems having shared resources, chemical processes, network protocols, etc., and to evaluate the performance of asynchronous concurrent systems.

Representation of functional dependencies in relational databases using linear graphs

Functional dependencies in relational databases are investigated. Eight binary relations, viz., (1) dependency relation, (2) equipotence relation, (3) dissidence relation, (4) completion relation, and dual relations of each of them are described. Any one of these eight relations can be used to represent the functional dependencies in a database. Results from linear graph theory are found helpful in obtaining these representations. The dependency relation directly gives the functional dependencies. The equipotence relation specifies the dependencies in terms of attribute sets which functionally determine each other. The dissidence relation specifies the dependencies in terms of saturated sets in a very indirect way. Completion relation represents the functional dependencies as a function, the range of which turns out to be a lattice. Depletion relation which is the dual of the completion relation can also represent functional dependencies and similarly can the duals of dependency, equipotence, and dissidence relations. The class of depleted sets, which is the dual of saturated sets, is defined and used in the study of depletion relations.

Concepts and Object-Oriented Knowledge Representation

Tutkielma käsittelee nykyisiä kognitiotieteen teorioita käsitteistä ja niiden mallintamista oliokeskeisillä tietämyksen esittämisen menetelmillä. Käsiteteorioista käsitellään klassinen, määritelmäteoria, prototyyppiteoria, duaaliteoriat, uusklassinen teoria, teoria-teoria ja atomistinen teoria. Oliokeskeiset menetelmät ovat viime aikoina jakautuneet kahden tyyppisiin kieliin: oliopohjaisiin ja luokkapohjaisiin. Uudet olio-pohjaiset olio-ohjelmointikielet antavat käsitteiden representointiin mahdollisuuksia, jotka puuttuvat aikaisemmista luokka-pohjaisista kielistä ja myös kehysmenetelmistä. Tutkielma osoittaa, että oliopohjaisten kielten uudet piirteet tarjoavat keinoja, joilla käsitteitä voidaan esittää symbolisessa muodossa paremmin kuin perinteisillä menetelmillä. Niillä pystytään simuloimaan kaikkea mitä luokkapohjaisilla kielillä voidaan, mutta ne pystyvät lisäksi simuloimaan perheyhtäläisyyskäsitteitä ja mahdollistavat olioiden dynaamisen muuttamisen ilman, että siinä rikotaan psykologisen essentialismin periaatetta. Tutkielma osoittaa lisäksi vakavia puutteitta, jotka koskevat koko oliokeskeistä menetelmää. Avainsanat: käsitteet, käsiteteoriat, tekoäly, komputationaalinen psykologia, olio-ohjelmointi, tiedon esittäminen

A new formalism for representation of binary thermodynamic data

The applicability of a formalism involving an exponential function of composition x1 in interpreting the thermodynamic properties of alloys has been studied. The excess integral and partial molar free energies of mixing are expressed as: $$\begin{gathered} \Delta F^{xs} = a_o x_1 (1 - x_1 )e^{bx_1 } \hfill \\ RTln\gamma _1 = a_o (1 - x_1 )^2 (1 + bx_1 )e^{bx_1 } \hfill \\ RTln\gamma _2 = a_o x_1^2 (1 - b + bx_1 )e^{bx_1 } \hfill \\ \end{gathered} $$ The equations are used in interpreting experimental data for several relatively weakly interacting binary systems. For the purpose of comparison, activity coefficients obtained by the subregular model and Krupkowski’s formalism have also been computed. The present equations may be considered to be convenient in describing the thermodynamic behavior of metallic solutions.