Reconciling phonological neighborhood effects in speech production through single trial analysis

A crucial step for understanding how lexical knowledge is represented is to describe the relative similarity of lexical items, and how it influences language processing. Previous studies of the effects of form similarity on word production have reported conflicting results, notably within and across languages. The aim of the present study was to clarify this empirical issue to provide specific constraints for theoretical models of language production. We investigated the role of phonological neighborhood density in a large-scale picture naming experiment using fine-grained statistical models. The results showed that increasing phonological neighborhood density has a detrimental effect on naming latencies, and re-analyses of independently obtained data sets provide supplementary evidence for this effect. Finally, we reviewed a large body of evidence concerning phonological neighborhood density effects in word production, and discussed the occurrence of facilitatory and inhibitory effects in accuracy measures. The overall pattern shows that phonological neighborhood generates two opposite forces, one facilitatory and one inhibitory. In cases where speech production is disrupted (e.g. certain aphasic symptoms), the facilitatory component may emerge, but inhibitory processes dominate in efficient naming by healthy speakers. These findings are difficult to accommodate in terms of monitoring processes, but can be explained within interactive activation accounts combining phonological facilitation and lexical competition.

The Achieved Dreams of a Neighborhood

This article explains the social transformation process initiated at the end of the 1970s within the neighborhood of La Verneda-Sant Martı´ in Barcelona. This process started with the foundation of an adult education center that was organized as a Learning Community (the first one in the world). From the beginning, it was administered for and by the community. It became a space of debate where the demands and dreams of the neighbors converged about transforming their neighborhood along with the recommendations of the international scientific community. Twenty years later, the dreams came true: There have been substantial improvements throughout the urban space, infrastructures, housing, urban thoroughfares, and public highways. The INCLUD-ED European project, using the communicative methodology of research, has thoroughly studied the transformation carried out in the La Verneda-Sant Martı´ Adult School and its neighborhood. INCLUD-ED has identified successful practices within diverse social areas that are transferable to other contexts and contribute to overcoming inequalities and improving the most underprivileged neighborhoods.

Search Interfaces on the Web: Querying and Characterizing

Current-day web search engines (e.g., Google) do not crawl and index a significant portion of theWeb and, hence, web users relying on search engines only are unable to discover and access a large amount of information from the non-indexable part of the Web. Specifically, dynamic pages generated based on parameters provided by a user via web search forms (or search interfaces) are not indexed by search engines and cannot be found in searchers’ results. Such search interfaces provide web users with an online access to myriads of databases on the Web. In order to obtain some information from a web database of interest, a user issues his/her query by specifying query terms in a search form and receives the query results, a set of dynamic pages that embed required information from a database. At the same time, issuing a query via an arbitrary search interface is an extremely complex task for any kind of automatic agents including web crawlers, which, at least up to the present day, do not even attempt to pass through web forms on a large scale. In this thesis, our primary and key object of study is a huge portion of the Web (hereafter referred as the deep Web) hidden behind web search interfaces. We concentrate on three classes of problems around the deep Web: characterization of deep Web, finding and classifying deep web resources, and querying web databases. Characterizing deep Web: Though the term deep Web was coined in 2000, which is sufficiently long ago for any web-related concept/technology, we still do not know many important characteristics of the deep Web. Another matter of concern is that surveys of the deep Web existing so far are predominantly based on study of deep web sites in English. One can then expect that findings from these surveys may be biased, especially owing to a steady increase in non-English web content. In this way, surveying of national segments of the deep Web is of interest not only to national communities but to the whole web community as well. In this thesis, we propose two new methods for estimating the main parameters of deep Web. We use the suggested methods to estimate the scale of one specific national segment of the Web and report our findings. We also build and make publicly available a dataset describing more than 200 web databases from the national segment of the Web. Finding deep web resources: The deep Web has been growing at a very fast pace. It has been estimated that there are hundred thousands of deep web sites. Due to the huge volume of information in the deep Web, there has been a significant interest to approaches that allow users and computer applications to leverage this information. Most approaches assumed that search interfaces to web databases of interest are already discovered and known to query systems. However, such assumptions do not hold true mostly because of the large scale of the deep Web – indeed, for any given domain of interest there are too many web databases with relevant content. Thus, the ability to locate search interfaces to web databases becomes a key requirement for any application accessing the deep Web. In this thesis, we describe the architecture of the I-Crawler, a system for finding and classifying search interfaces. Specifically, the I-Crawler is intentionally designed to be used in deepWeb characterization studies and for constructing directories of deep web resources. Unlike almost all other approaches to the deep Web existing so far, the I-Crawler is able to recognize and analyze JavaScript-rich and non-HTML searchable forms. Querying web databases: Retrieving information by filling out web search forms is a typical task for a web user. This is all the more so as interfaces of conventional search engines are also web forms. At present, a user needs to manually provide input values to search interfaces and then extract required data from the pages with results. The manual filling out forms is not feasible and cumbersome in cases of complex queries but such kind of queries are essential for many web searches especially in the area of e-commerce. In this way, the automation of querying and retrieving data behind search interfaces is desirable and essential for such tasks as building domain-independent deep web crawlers and automated web agents, searching for domain-specific information (vertical search engines), and for extraction and integration of information from various deep web resources. We present a data model for representing search interfaces and discuss techniques for extracting field labels, client-side scripts and structured data from HTML pages. We also describe a representation of result pages and discuss how to extract and store results of form queries. Besides, we present a user-friendly and expressive form query language that allows one to retrieve information behind search interfaces and extract useful data from the result pages based on specified conditions. We implement a prototype system for querying web databases and describe its architecture and components design.

Optimization as a method of search engine marketing

This study is dedicated to search engine marketing (SEM). It aims for developing a business model of SEM firms and to provide explicit research of trustworthy practices of virtual marketing companies. Optimization is a general term that represents a variety of techniques and methods of the web pages promotion. The research addresses optimization as a business activity, and it explains its role for the online marketing. Additionally, it highlights issues of unethical techniques utilization by marketers which created relatively negative attitude to them on the Internet environment. Literature insight combines in the one place both technical and economical scientific findings in order to highlight technological and business attributes incorporated in SEM activities. Empirical data regarding search marketers was collected via e-mail questionnaires. 4 representatives of SEM companies were engaged in this study to accomplish the business model design. Additionally, the fifth respondent was a representative of the search engine portal, who provided insight on relations between search engines and marketers. Obtained information of the respondents was processed qualitatively. Movement of commercial organizations to the online market increases demand on promotional programs. SEM is the largest part of online marketing, and it is a prerogative of search engines portals. However, skilled users, or marketers, are able to implement long-term marketing programs by utilizing web page optimization techniques, key word consultancy or content optimization to increase web site visibility to search engines and, therefore, user’s attention to the customer pages. SEM firms are related to small knowledge-intensive businesses. On the basis of data analysis the business model was constructed. The SEM model includes generalized constructs, although they represent a wider amount of operational aspects. Constructing blocks of the model includes fundamental parts of SEM commercial activity: value creation, customer, infrastructure and financial segments. Also, approaches were provided on company’s differentiation and competitive advantages evaluation. It is assumed that search marketers should apply further attempts to differentiate own business out of the large number of similar service providing companies. Findings indicate that SEM companies are interested in the increasing their trustworthiness and the reputation building. Future of the search marketing is directly depending on search engines development.

A search for RNA insertions and NS3 gene duplication in the genome of cytopathic isolates of bovine viral diarrhea virus

Calves born persistently infected with non-cytopathic bovine viral diarrhea virus (ncpBVDV) frequently develop a fatal gastroenteric illness called mucosal disease. Both the original virus (ncpBVDV) and an antigenically identical but cytopathic virus (cpBVDV) can be isolated from animals affected by mucosal disease. Cytopathic BVDVs originate from their ncp counterparts by diverse genetic mechanisms, all leading to the expression of the non-structural polypeptide NS3 as a discrete protein. In contrast, ncpBVDVs express only the large precursor polypeptide, NS2-3, which contains the NS3 sequence within its carboxy-terminal half. We report here the investigation of the mechanism leading to NS3 expression in 41 cpBVDV isolates. An RT-PCR strategy was employed to detect RNA insertions within the NS2-3 gene and/or duplication of the NS3 gene, two common mechanisms of NS3 expression. RT-PCR amplification revealed insertions in the NS2-3 gene of three cp isolates, with the inserts being similar in size to that present in the cpBVDV NADL strain. Sequencing of one such insert revealed a 296-nucleotide sequence with a central core of 270 nucleotides coding for an amino acid sequence highly homologous (98%) to the NADL insert, a sequence corresponding to part of the cellular J-Domain gene. One cpBVDV isolate contained a duplication of the NS3 gene downstream from the original locus. In contrast, no detectable NS2-3 insertions or NS3 gene duplications were observed in the genome of 37 cp isolates. These results demonstrate that processing of NS2-3 without bulk mRNA insertions or NS3 gene duplications seems to be a frequent mechanism leading to NS3 expression and BVDV cytopathology.

In Search of Convergence: A Co-citation Analysis of Three Sport Management Journals

Responding to a series of articles in sport management literature calling for more diversity in terms of areas of interest or methods, this study warns against the danger of excessively fragmenting this field of research. The works of Kuhn (1962) and Pfeffer (1993) are taken as the basis of an argument that connects convergence with scientific strength. However, being aware of the large number of counterarguments directed at this line of reasoning, a new model of convergence, which focuses on clusters of research contributions with similar areas of interest, methods, and concepts, is proposed. The existence of these clusters is determined with the help of a bibliometric analysis of publications in three sport management journals. This examination determines that there are justified reasons to be concerned about the level of convergence in the field, pointing out to a reduced ability to create large clusters of contributions in similar areas of interest.

Heuristics for the Critical Node Detection Problem in Large Complex Networks

Complex networks have recently attracted a significant amount of research attention due to their ability to model real world phenomena. One important problem often encountered is to limit diffusive processes spread over the network, for example mitigating pandemic disease or computer virus spread. A number of problem formulations have been proposed that aim to solve such problems based on desired network characteristics, such as maintaining the largest network component after node removal. The recently formulated critical node detection problem aims to remove a small subset of vertices from the network such that the residual network has minimum pairwise connectivity. Unfortunately, the problem is NP-hard and also the number of constraints is cubic in number of vertices, making very large scale problems impossible to solve with traditional mathematical programming techniques. Even many approximation algorithm strategies such as dynamic programming, evolutionary algorithms, etc. all are unusable for networks that contain thousands to millions of vertices. A computationally efficient and simple approach is required in such circumstances, but none currently exist. In this thesis, such an algorithm is proposed. The methodology is based on a depth-first search traversal of the network, and a specially designed ranking function that considers information local to each vertex. Due to the variety of network structures, a number of characteristics must be taken into consideration and combined into a single rank that measures the utility of removing each vertex. Since removing a vertex in sequential fashion impacts the network structure, an efficient post-processing algorithm is also proposed to quickly re-rank vertices. Experiments on a range of common complex network models with varying number of vertices are considered, in addition to real world networks. The proposed algorithm, DFSH, is shown to be highly competitive and often outperforms existing strategies such as Google PageRank for minimizing pairwise connectivity.

Dynamics in large scale networks

In this thesis we study the properties of two large dynamic networks, the competition network of advertisers on the Google and Bing search engines and the dynamic network of friend relationships among avatars in the massively multiplayer online game (MMOG) Planetside 2. We are particularly interested in removal patterns in these networks. Our main finding is that in both of these networks the nodes which are most commonly removed are minor near isolated nodes. We also investigate the process of merging of two large networks using data captured during the merger of servers of Planetside 2. We found that the original network structures do not really merge but rather they get gradually replaced by newcomers not associated with the original structures. In the final part of the thesis we investigate the concept of motifs in the Barabási-Albert random graph. We establish some bounds on the number of motifs in this graph.

Scheduled service network design for integrated planning of rail freight transportation

Cette thèse étudie une approche intégrant la gestion de l’horaire et la conception de réseaux de services pour le transport ferroviaire de marchandises. Le transport par rail s’articule autour d’une structure à deux niveaux de consolidation où l’affectation des wagons aux blocs ainsi que des blocs aux services représentent des décisions qui complexifient grandement la gestion des opérations. Dans cette thèse, les deux processus de consolidation ainsi que l’horaire d’exploitation sont étudiés simultanément. La résolution de ce problème permet d’identifier un plan d’exploitation rentable comprenant les politiques de blocage, le routage et l’horaire des trains, de même que l’habillage ainsi que l’affectation du traffic. Afin de décrire les différentes activités ferroviaires au niveau tactique, nous étendons le réseau physique et construisons une structure de réseau espace-temps comprenant trois couches dans lequel la dimension liée au temps prend en considération les impacts temporels sur les opérations. De plus, les opérations relatives aux trains, blocs et wagons sont décrites par différentes couches. Sur la base de cette structure de réseau, nous modélisons ce problème de planification ferroviaire comme un problème de conception de réseaux de services. Le modèle proposé se formule comme un programme mathématique en variables mixtes. Ce dernie r s’avère très difficile à résoudre en raison de la grande taille des instances traitées et de sa complexité intrinsèque. Trois versions sont étudiées : le modèle simplifié (comprenant des services directs uniquement), le modèle complet (comprenant des services directs et multi-arrêts), ainsi qu’un modèle complet à très grande échelle. Plusieurs heuristiques sont développées afin d’obtenir de bonnes solutions en des temps de calcul raisonnables. Premièrement, un cas particulier avec services directs est analysé. En considérant une cara ctéristique spécifique du problème de conception de réseaux de services directs nous développons un nouvel algorithme de recherche avec tabous. Un voisinage par cycles est privilégié à cet effet. Celui-ci est basé sur la distribution du flot circulant sur les blocs selon les cycles issus du réseau résiduel. Un algorithme basé sur l’ajustement de pente est développé pour le modèle complet, et nous proposons une nouvelle méthode, appelée recherche ellipsoidale, permettant d’améliorer davantage la qualité de la solution. La recherche ellipsoidale combine les bonnes solutions admissibles générées par l’algorithme d’ajustement de pente, et regroupe les caractéristiques des bonnes solutions afin de créer un problème élite qui est résolu de facon exacte à l’aide d’un logiciel commercial. L’heuristique tire donc avantage de la vitesse de convergence de l’algorithme d’ajustement de pente et de la qualité de solution de la recherche ellipsoidale. Les tests numériques illustrent l’efficacité de l’heuristique proposée. En outre, l’algorithme représente une alternative intéressante afin de résoudre le problème simplifié. Enfin, nous étudions le modèle complet à très grande échelle. Une heuristique hybride est développée en intégrant les idées de l’algorithme précédemment décrit et la génération de colonnes. Nous proposons une nouvelle procédure d’ajustement de pente où, par rapport à l’ancienne, seule l’approximation des couts liés aux services est considérée. La nouvelle approche d’ajustement de pente sépare ainsi les décisions associées aux blocs et aux services afin de fournir une décomposition naturelle du problème. Les résultats numériques obtenus montrent que l’algorithme est en mesure d’identifier des solutions de qualité dans un contexte visant la résolution d’instances réelles.

Genome wide search for genetic determinants of habitual alcohol, tobacco and coffee use, obesity-related traits, response to mental and physical stress and hemodynamic traits

Les habitudes de consommation de substances psychoactives, le stress, l’obésité et les traits cardiovasculaires associés seraient en partie reliés aux mêmes facteurs génétiques. Afin d’explorer cette hypothèse, nous avons effectué, chez 119 familles multi-générationnelles québécoises de la région du Saguenay-Lac-St-Jean, des études d’association et de liaison pangénomiques pour les composantes génétiques : de la consommation usuelle d’alcool, de tabac et de café, de la réponse au stress physique et psychologique, des traits anthropométriques reliés à l’obésité, ainsi que des mesures du rythme cardiaque (RC) et de la pression artérielle (PA). 58000 SNPs et 437 marqueurs microsatellites ont été utilisés et l’annotation fonctionnelle des gènes candidats identifiés a ensuite été réalisée. Nous avons détecté des corrélations phénotypiques significatives entre les substances psychoactives, le stress, l’obésité et les traits hémodynamiques. Par exemple, les consommateurs d’alcool et de tabac ont montré un RC significativement diminué en réponse au stress psychologique. De plus, les consommateurs de tabac avaient des PA plus basses que les non-consommateurs. Aussi, les hypertendus présentaient des RC et PA systoliques accrus en réponse au stress psychologique et un indice de masse corporelle (IMC) élevé, comparativement aux normotendus. D’autre part, l’utilisation de tabac augmenterait les taux corporels d’épinéphrine, et des niveaux élevés d’épinéphrine ont été associés à des IMC diminués. Ainsi, en accord avec les corrélations inter-phénotypiques, nous avons identifié plusieurs gènes associés/liés à la consommation de substances psychoactives, à la réponse au stress physique et psychologique, aux traits reliés à l’obésité et aux traits hémodynamiques incluant CAMK4, CNTN4, DLG2, DAG1, FHIT, GRID2, ITPR2, NOVA1, NRG3 et PRKCE. Ces gènes codent pour des protéines constituant un réseau d’interactions, impliquées dans la plasticité synaptique, et hautement exprimées dans le cerveau et ses tissus associés. De plus, l’analyse des sentiers de signalisation pour les gènes identifiés (P = 0,03) a révélé une induction de mécanismes de Potentialisation à Long Terme. Les variations des traits étudiés seraient en grande partie liées au sexe et au statut d’hypertension. Pour la consommation de tabac, nous avons noté que le degré et le sens des corrélations avec l’obésité, les traits hémodynamiques et le stress sont spécifiques au sexe et à la pression artérielle. Par exemple, si des variations ont été détectées entre les hommes fumeurs et non-fumeurs (anciens et jamais), aucune différence n’a été observée chez les femmes. Nous avons aussi identifié de nombreux traits reliés à l’obésité dont la corrélation avec la consommation de tabac apparaît essentiellement plus liée à des facteurs génétiques qu’au fait de fumer en lui-même. Pour le sexe et l’hypertension, des différences dans l’héritabilité de nombreux traits ont également été observées. En effet, des analyses génétiques sur des sous-groupes spécifiques ont révélé des gènes additionnels partageant des fonctions synaptiques : CAMK4, CNTN5, DNM3, KCNAB1 (spécifique à l’hypertension), CNTN4, DNM3, FHIT, ITPR1 and NRXN3 (spécifique au sexe). Ces gènes codent pour des protéines interagissant avec les protéines de gènes détectés dans l’analyse générale. De plus, pour les gènes des sous-groupes, les résultats des analyses des sentiers de signalisation et des profils d’expression des gènes ont montré des caractéristiques similaires à celles de l’analyse générale. La convergence substantielle entre les déterminants génétiques des substances psychoactives, du stress, de l’obésité et des traits hémodynamiques soutiennent la notion selon laquelle les variations génétiques des voies de plasticité synaptique constitueraient une interface commune avec les différences génétiques liées au sexe et à l’hypertension. Nous pensons, également, que la plasticité synaptique interviendrait dans de nombreux phénotypes complexes influencés par le mode de vie. En définitive, ces résultats indiquent que des approches basées sur des sous-groupes et des réseaux amélioreraient la compréhension de la nature polygénique des phénotypes complexes, et des processus moléculaires communs qui les définissent.

Meta-heuristic Solution Methods for Rich Vehicle Routing Problems

Le problème de tournées de véhicules (VRP), introduit par Dantzig and Ramser en 1959, est devenu l'un des problèmes les plus étudiés en recherche opérationnelle, et ce, en raison de son intérêt méthodologique et de ses retombées pratiques dans de nombreux domaines tels que le transport, la logistique, les télécommunications et la production. L'objectif général du VRP est d'optimiser l'utilisation des ressources de transport afin de répondre aux besoins des clients tout en respectant les contraintes découlant des exigences du contexte d’application. Les applications réelles du VRP doivent tenir compte d’une grande variété de contraintes et plus ces contraintes sont nombreuse, plus le problème est difficile à résoudre. Les VRPs qui tiennent compte de l’ensemble de ces contraintes rencontrées en pratique et qui se rapprochent des applications réelles forment la classe des problèmes ‘riches’ de tournées de véhicules. Résoudre ces problèmes de manière efficiente pose des défis considérables pour la communauté de chercheurs qui se penchent sur les VRPs. Cette thèse, composée de deux parties, explore certaines extensions du VRP vers ces problèmes. La première partie de cette thèse porte sur le VRP périodique avec des contraintes de fenêtres de temps (PVRPTW). Celui-ci est une extension du VRP classique avec fenêtres de temps (VRPTW) puisqu’il considère un horizon de planification de plusieurs jours pendant lesquels les clients n'ont généralement pas besoin d’être desservi à tous les jours, mais plutôt peuvent être visités selon un certain nombre de combinaisons possibles de jours de livraison. Cette généralisation étend l'éventail d'applications de ce problème à diverses activités de distributions commerciales, telle la collecte des déchets, le balayage des rues, la distribution de produits alimentaires, la livraison du courrier, etc. La principale contribution scientifique de la première partie de cette thèse est le développement d'une méta-heuristique hybride dans la quelle un ensemble de procédures de recherche locales et de méta-heuristiques basées sur les principes de voisinages coopèrent avec un algorithme génétique afin d’améliorer la qualité des solutions et de promouvoir la diversité de la population. Les résultats obtenus montrent que la méthode proposée est très performante et donne de nouvelles meilleures solutions pour certains grands exemplaires du problème. La deuxième partie de cette étude a pour but de présenter, modéliser et résoudre deux problèmes riches de tournées de véhicules, qui sont des extensions du VRPTW en ce sens qu'ils incluent des demandes dépendantes du temps de ramassage et de livraison avec des restrictions au niveau de la synchronization temporelle. Ces problèmes sont connus respectivement sous le nom de Time-dependent Multi-zone Multi-Trip Vehicle Routing Problem with Time Windows (TMZT-VRPTW) et de Multi-zone Mult-Trip Pickup and Delivery Problem with Time Windows and Synchronization (MZT-PDTWS). Ces deux problèmes proviennent de la planification des opérations de systèmes logistiques urbains à deux niveaux. La difficulté de ces problèmes réside dans la manipulation de deux ensembles entrelacés de décisions: la composante des tournées de véhicules qui vise à déterminer les séquences de clients visités par chaque véhicule, et la composante de planification qui vise à faciliter l'arrivée des véhicules selon des restrictions au niveau de la synchronisation temporelle. Auparavant, ces questions ont été abordées séparément. La combinaison de ces types de décisions dans une seule formulation mathématique et dans une même méthode de résolution devrait donc donner de meilleurs résultats que de considérer ces décisions séparément. Dans cette étude, nous proposons des solutions heuristiques qui tiennent compte de ces deux types de décisions simultanément, et ce, d'une manière complète et efficace. Les résultats de tests expérimentaux confirment la performance de la méthode proposée lorsqu’on la compare aux autres méthodes présentées dans la littérature. En effet, la méthode développée propose des solutions nécessitant moins de véhicules et engendrant de moindres frais de déplacement pour effectuer efficacement la même quantité de travail. Dans le contexte des systèmes logistiques urbains, nos résultats impliquent une réduction de la présence de véhicules dans les rues de la ville et, par conséquent, de leur impact négatif sur la congestion et sur l’environnement.

Relevé spectroscopique et étude des propriétés physiques des étoiles naines blanches à moins de 40 parsecs du Soleil

Les étoiles naines blanches représentent la fin de l’évolution de 97% des étoiles de notre galaxie, dont notre Soleil. L’étude des propriétés globales de ces étoiles (distribution en température, distribution de masse, fonction de luminosité, etc.) requiert l’élaboration d’ensembles statistiquement complets et bien définis. Bien que plusieurs relevés d’étoiles naines blanches existent dans la littérature, la plupart de ceux-ci souffrent de biais statistiques importants pour ce genre d’analyse. L’échantillon le plus représentatif de la population d’étoiles naines blanches demeure à ce jour celui défini dans un volume complet, restreint à l’environnement immédiat du Soleil, soit à une distance de 20 pc (∼ 65 années-lumière) de celui-ci. Malheureusement, comme les naines blanches sont des étoiles intrinsèquement peu lumineuses, cet échantillon ne contient que ∼ 130 objets, compromettant ainsi toute étude statistique significative. Le but de notre étude est de recenser la population d’étoiles naines blanches dans le voisinage solaire a une distance de 40 pc, soit un volume huit fois plus grand. Nous avons ainsi entrepris de répertorier toutes les étoiles naines blanches à moins de 40 pc du Soleil à partir de SUPERBLINK, un vaste catalogue contenant le mouvement propre et les données photométriques de plus de 2 millions d’étoiles. Notre approche est basée sur la méthode des mouvements propres réduits qui permet d’isoler les étoiles naines blanches des autres populations stellaires. Les distances de toutes les candidates naines blanches sont estimées à l’aide de relations couleur-magnitude théoriques afin d’identifier les objets se situant à moins de 40 pc du Soleil, dans l’hémisphère nord. La confirmation spectroscopique du statut de naine blanche de nos ∼ 1100 candidates a ensuite requis 15 missions d’observations astronomiques sur trois grands télescopes à Kitt Peak en Arizona, ainsi qu’une soixantaine d’heures allouées sur les télescopes de 8 m des observatoires Gemini Nord et Sud. Nous avons ainsi découvert 322 nouvelles étoiles naines blanches de plusieurs types spectraux différents, dont 173 sont à moins de 40 pc, soit une augmentation de 40% du nombre de naines blanches connues à l’intérieur de ce volume. Parmi ces nouvelles naines blanches, 4 se trouvent probablement à moins de 20 pc du Soleil. De plus, nous démontrons que notre technique est très efficace pour identifier les étoiles naines blanches dans la région peuplée du plan de la Galaxie. Nous présentons ensuite une analyse spectroscopique et photométrique détaillée de notre échantillon à l’aide de modèles d’atmosphère afin de déterminer les propriétés physiques de ces étoiles, notamment la température, la gravité de surface et la composition chimique. Notre analyse statistique de ces propriétés, basée sur un échantillon presque trois fois plus grand que celui à 20 pc, révèle que nous avons identifié avec succès les étoiles les plus massives, et donc les moins lumineuses, de cette population qui sont souvent absentes de la plupart des relevés publiés. Nous avons également identifié plusieurs naines blanches très froides, et donc potentiellement très vieilles, qui nous permettent de mieux définir le côté froid de la fonction de luminosité, et éventuellement l’âge du disque de la Galaxie. Finalement, nous avons aussi découvert plusieurs objets d’intérêt astrophysique, dont deux nouvelles étoiles naines blanches variables de type ZZ Ceti, plusieurs naines blanches magnétiques, ainsi que de nombreux systèmes binaires non résolus.

Study on period search methods of variable stars: Application to ASAS and CRTS databases

Study on variable stars is an important topic of modern astrophysics. After the invention of powerful telescopes and high resolving powered CCD’s, the variable star data is accumulating in the order of peta-bytes. The huge amount of data need lot of automated methods as well as human experts. This thesis is devoted to the data analysis on variable star’s astronomical time series data and hence belong to the inter-disciplinary topic, Astrostatistics. For an observer on earth, stars that have a change in apparent brightness over time are called variable stars. The variation in brightness may be regular (periodic), quasi periodic (semi-periodic) or irregular manner (aperiodic) and are caused by various reasons. In some cases, the variation is due to some internal thermo-nuclear processes, which are generally known as intrinsic vari- ables and in some other cases, it is due to some external processes, like eclipse or rotation, which are known as extrinsic variables. Intrinsic variables can be further grouped into pulsating variables, eruptive variables and flare stars. Extrinsic variables are grouped into eclipsing binary stars and chromospheri- cal stars. Pulsating variables can again classified into Cepheid, RR Lyrae, RV Tauri, Delta Scuti, Mira etc. The eruptive or cataclysmic variables are novae, supernovae, etc., which rarely occurs and are not periodic phenomena. Most of the other variations are periodic in nature. Variable stars can be observed through many ways such as photometry, spectrophotometry and spectroscopy. The sequence of photometric observa- xiv tions on variable stars produces time series data, which contains time, magni- tude and error. The plot between variable star’s apparent magnitude and time are known as light curve. If the time series data is folded on a period, the plot between apparent magnitude and phase is known as phased light curve. The unique shape of phased light curve is a characteristic of each type of variable star. One way to identify the type of variable star and to classify them is by visually looking at the phased light curve by an expert. For last several years, automated algorithms are used to classify a group of variable stars, with the help of computers. Research on variable stars can be divided into different stages like observa- tion, data reduction, data analysis, modeling and classification. The modeling on variable stars helps to determine the short-term and long-term behaviour and to construct theoretical models (for eg:- Wilson-Devinney model for eclips- ing binaries) and to derive stellar properties like mass, radius, luminosity, tem- perature, internal and external structure, chemical composition and evolution. The classification requires the determination of the basic parameters like pe- riod, amplitude and phase and also some other derived parameters. Out of these, period is the most important parameter since the wrong periods can lead to sparse light curves and misleading information. Time series analysis is a method of applying mathematical and statistical tests to data, to quantify the variation, understand the nature of time-varying phenomena, to gain physical understanding of the system and to predict future behavior of the system. Astronomical time series usually suffer from unevenly spaced time instants, varying error conditions and possibility of big gaps. This is due to daily varying daylight and the weather conditions for ground based observations and observations from space may suffer from the impact of cosmic ray particles. Many large scale astronomical surveys such as MACHO, OGLE, EROS, xv ROTSE, PLANET, Hipparcos, MISAO, NSVS, ASAS, Pan-STARRS, Ke- pler,ESA, Gaia, LSST, CRTS provide variable star’s time series data, even though their primary intention is not variable star observation. Center for Astrostatistics, Pennsylvania State University is established to help the astro- nomical community with the aid of statistical tools for harvesting and analysing archival data. Most of these surveys releases the data to the public for further analysis. There exist many period search algorithms through astronomical time se- ries analysis, which can be classified into parametric (assume some underlying distribution for data) and non-parametric (do not assume any statistical model like Gaussian etc.,) methods. Many of the parametric methods are based on variations of discrete Fourier transforms like Generalised Lomb-Scargle peri- odogram (GLSP) by Zechmeister(2009), Significant Spectrum (SigSpec) by Reegen(2007) etc. Non-parametric methods include Phase Dispersion Minimi- sation (PDM) by Stellingwerf(1978) and Cubic spline method by Akerlof(1994) etc. Even though most of the methods can be brought under automation, any of the method stated above could not fully recover the true periods. The wrong detection of period can be due to several reasons such as power leakage to other frequencies which is due to finite total interval, finite sampling interval and finite amount of data. Another problem is aliasing, which is due to the influence of regular sampling. Also spurious periods appear due to long gaps and power flow to harmonic frequencies is an inherent problem of Fourier methods. Hence obtaining the exact period of variable star from it’s time series data is still a difficult problem, in case of huge databases, when subjected to automation. As Matthew Templeton, AAVSO, states “Variable star data analysis is not always straightforward; large-scale, automated analysis design is non-trivial”. Derekas et al. 2007, Deb et.al. 2010 states “The processing of xvi huge amount of data in these databases is quite challenging, even when looking at seemingly small issues such as period determination and classification”. It will be beneficial for the variable star astronomical community, if basic parameters, such as period, amplitude and phase are obtained more accurately, when huge time series databases are subjected to automation. In the present thesis work, the theories of four popular period search methods are studied, the strength and weakness of these methods are evaluated by applying it on two survey databases and finally a modified form of cubic spline method is intro- duced to confirm the exact period of variable star. For the classification of new variable stars discovered and entering them in the “General Catalogue of Vari- able Stars” or other databases like “Variable Star Index“, the characteristics of the variability has to be quantified in term of variable star parameters.

“La Felicidad incluye a todos”. La construcción de un barrio mezclado en Bogotá.

El trabajo se enmarca en las discusiones relacionadas con segregación espacial, segregación social y construcción de barrios mezclados. Específicamente, selecciona el caso de La Felicidad: ciudad parque en Bogotá como un ejemplo que sirve para analizar las políticas públicas enfocadas en disminuir la segregación residencial en la ciudad a partir de la construcción de un vecindario que está compuesto por vivienda de interés social y vivienda regular. A partir de métodos cuantitativos y cualitativos se analiza cómo esta funcionando esta propuesta urbana.

Enhanced phytoextraction: In search of EDTA alternatives

Enhanced phytoextraction proposes the use of soil amendments to increase the heavy-metal content of above-ground harvestable plant tissues. This study compares the effect of synthetic aminopolycarboxylic acids [ethylenediamine tetraacetatic acid (EDTA), nitriloacetic acid (NTA), and diethylenetriamine pentaacetic acid (DTPA)] with a number of biodegradable, low-molecular weight, organic acids (citric acid, ascorbic acid, oxalic acid, salicylic acid, and NH4 acetate) as potential soil amendments for enhancing phytoextraction of heavy metals (Cu, Zn, Cd, Pb, and Ni) by Zea mays. The treatments in this study were applied at a dose of 2 mmol/kg(-1) 1 d before sowing. To compare possible effects between presow and postgermination treatments, a second smaller experiment was conducted in which EDTA, citric acid, and NH4 acetate were added 10 d after germination as opposed to 1 d before sowing. The soil used in this screening was a moderately contaminated topsoil derived from a dredged sediment disposal site. This site has been in an oxidized state for more than 8 years before being used in this research. The high carbonate, high organic matter, and high clay content characteristic to this type of sediment are thought to suppress heavy-metal phytoavailability. Both EDTA and DTPA resulted in increased levels of heavy metals in the above-ground biomass. However, the observed increases in uptake were not as large as reported in the literature. Neither the NTA nor organic acid treatments had any significant effect on uptake when applied prior to sowing. This was attributed to the rapid mineralization of these substances and the relatively low doses applied. The generally low extraction observed in this experiment restricts the use of phytoextraction as an effective remediation alternative under the current conditions, with regard to amendments used, applied dose (2 mmol/kg(-1) soil), application time (presow), plant species (Zea mays), and sediment (calcareous clayey soil) under study.