Large-system analysis of a CDMA dynamic channel under a Markovian input process

We study the minimum mean square error (MMSE) and the multiuser efficiency η of large dynamic multiple access communication systems in which optimal multiuser detection is performed at the receiver as the number and the identities of active users is allowed to change at each transmission time. The system dynamics are ruled by a Markov model describing the evolution of the channel occupancy and a large-system analysis is performed when the number of observations grow large. Starting on the equivalent scalar channel and the fixed-point equation tying multiuser efficiency and MMSE, we extend it to the case of a dynamic channel, and derive lower and upper bounds for the MMSE (and, thus, for η as well) holding true in the limit of large signal–to–noise ratios and increasingly large observation time T.

Cost effectiveness and cost utility of risedronate for osteoporosis treatment and fracture prevention in women: a Swiss perspective.

OBJECTIVES: To assess the incremental cost-effectiveness ratio (ICER) and incremental cost-utility ratio (ICUR) of risedronate compared to no intervention in postmenopausal osteoporotic women in a Swiss perspective. METHODS: A previously validated Markov model was populated with epidemiological and cost data specific to Switzerland and published utility values, and run on a population of 1,000 women of 70 years with established osteoporosis and previous vertebral fracture, treated over 5 years with risedronate 35 mg weekly or no intervention (base case), and five cohorts (according to age at therapy start) with eight risk factor distributions and three lengths of residual effects. RESULTS: In the base case population, the ICER of averting a hip fracture and the ICUR per quality-adjusted life year gained were both dominant. In the presence of a previous vertebral fracture, the ICUR was below euro45,000 (pound30,000) in all the scenarios. For all osteoporotic women>or=70 years of age with at least one risk factor, the ICUR was below euro45,000 or the intervention may even be cost saving. Age at the start of therapy and the fracture risk profile had a significant impact on results. CONCLUSION: Assuming a 2-year residual effect, that ICUR of risedronate in women with postmenopausal osteoporosis is below accepted thresholds from the age of 65 and even cost saving above the age of 70 with at least one risk factor.

Economics of dialysis dependence following renal replacement therapy for critically ill acute kidney injury patients.

BACKGROUND: The obective of this study was to perform a cost-effectiveness analysis comparing intermittent with continuous renal replacement therapy (IRRT versus CRRT) as initial therapy for acute kidney injury (AKI) in the intensive care unit (ICU). METHODS: Assuming some patients would potentially be eligible for either modality, we modeled life year gained, the quality-adjusted life years (QALYs) and healthcare costs for a cohort of 1000 IRRT patients and a cohort of 1000 CRRT patients. We used a 1-year, 5-year and a lifetime horizon. A Markov model with two health states for AKI survivors was designed: dialysis dependence and dialysis independence. We applied Weibull regression from published estimates to fit survival curves for CRRT and IRRT patients and to fit the proportion of dialysis dependence among CRRT and IRRT survivors. We then applied a risk ratio reported in a large retrospective cohort study to the fitted CRRT estimates in order to determine the proportion of dialysis dependence for IRRT survivors. We conducted sensitivity analyses based on a range of differences for daily implementation cost between CRRT and IRRT (base case: CRRT day $632 more expensive than IRRT day; range from $200 to $1000) and a range of risk ratios for dialysis dependence for CRRT as compared with IRRT (from 0.65 to 0.95; base case: 0.80). RESULTS: Continuous renal replacement therapy was associated with a marginally greater gain in QALY as compared with IRRT (1.093 versus 1.078). Despite higher upfront costs for CRRT in the ICU ($4046 for CRRT versus $1423 for IRRT in average), the 5-year total cost including the cost of dialysis dependence was lower for CRRT ($37 780 for CRRT versus $39 448 for IRRT on average). The base case incremental cost-effectiveness analysis showed that CRRT dominated IRRT. This dominance was confirmed by extensive sensitivity analysis. CONCLUSIONS: Initial CRRT is cost-effective compared with initial IRRT by reducing the rate of long-term dialysis dependence among critically ill AKI survivors.

Economic evaluation of the levonorgestrel-releasing intrauterine system for the treatment of dysfunctional uterine bleeding in Spain

To compare the cost and effectiveness of the levonorgestrel-releasing intrauterine system (LNG-IUS) versus combined oral contraception (COC) and progestogens (PROG) in first-line treatment of dysfunctional uterine bleeding (DUB) in Spain. STUDY DESIGN: A cost-effectiveness and cost-utility analysis of LNG-IUS, COC and PROG was carried out using a Markov model based on clinical data from the literature and expert opinion. The population studied were women with a previous diagnosis of idiopathic heavy menstrual bleeding. The analysis was performed from the National Health System perspective, discounting both costs and future effects at 3%. In addition, a sensitivity analysis (univariate and probabilistic) was conducted. RESULTS: The results show that the greater efficacy of LNG-IUS translates into a gain of 1.92 and 3.89 symptom-free months (SFM) after six months of treatment versus COC and PROG, respectively (which represents an increase of 33% and 60% of symptom-free time). Regarding costs, LNG-IUS produces savings of 174.2-309.95 and 230.54-577.61 versus COC and PROG, respectively, after 6 months-5 years. Apart from cost savings and gains in SFM, quality-adjusted life months (QALM) are also favourable to LNG-IUS in all scenarios, with a range of gains between 1 and 2 QALM compared to COC and PROG. CONCLUSIONS: The results indicate that first-line use of the LNG-IUS is the dominant therapeutic option (less costly and more effective) in comparison with first-line use of COC or PROG for the treatment of DUB in Spain. LNG-IUS as first line is also the option that provides greatest health-related quality of life to patients.

Economic evaluation of the levonorgestrel-releasing intrauterine system for the treatment of dysfunctional uterine bleeding in Spain

To compare the cost and effectiveness of the levonorgestrel-releasing intrauterine system (LNG-IUS) versus combined oral contraception (COC) and progestogens (PROG) in first-line treatment of dysfunctional uterine bleeding (DUB) in Spain. STUDY DESIGN: A cost-effectiveness and cost-utility analysis of LNG-IUS, COC and PROG was carried out using a Markov model based on clinical data from the literature and expert opinion. The population studied were women with a previous diagnosis of idiopathic heavy menstrual bleeding. The analysis was performed from the National Health System perspective, discounting both costs and future effects at 3%. In addition, a sensitivity analysis (univariate and probabilistic) was conducted. RESULTS: The results show that the greater efficacy of LNG-IUS translates into a gain of 1.92 and 3.89 symptom-free months (SFM) after six months of treatment versus COC and PROG, respectively (which represents an increase of 33% and 60% of symptom-free time). Regarding costs, LNG-IUS produces savings of 174.2-309.95 and 230.54-577.61 versus COC and PROG, respectively, after 6 months-5 years. Apart from cost savings and gains in SFM, quality-adjusted life months (QALM) are also favourable to LNG-IUS in all scenarios, with a range of gains between 1 and 2 QALM compared to COC and PROG. CONCLUSIONS: The results indicate that first-line use of the LNG-IUS is the dominant therapeutic option (less costly and more effective) in comparison with first-line use of COC or PROG for the treatment of DUB in Spain. LNG-IUS as first line is also the option that provides greatest health-related quality of life to patients.

Coev-web: a web platform designed to simulate and evaluate coevolving positions along a phylogenetic tree.

BACKGROUND: Available methods to simulate nucleotide or amino acid data typically use Markov models to simulate each position independently. These approaches are not appropriate to assess the performance of combinatorial and probabilistic methods that look for coevolving positions in nucleotide or amino acid sequences. RESULTS: We have developed a web-based platform that gives a user-friendly access to two phylogenetic-based methods implementing the Coev model: the evaluation of coevolving scores and the simulation of coevolving positions. We have also extended the capabilities of the Coev model to allow for the generalization of the alphabet used in the Markov model, which can now analyse both nucleotide and amino acid data sets. The simulation of coevolving positions is novel and builds upon the developments of the Coev model. It allows user to simulate pairs of dependent nucleotide or amino acid positions. CONCLUSIONS: The main focus of our paper is the new simulation method we present for coevolving positions. The implementation of this method is embedded within the web platform Coev-web that is freely accessible at http://coev.vital-it.ch/, and was tested in most modern web browsers.

Cost-effectiveness analysis of cardiac resynchronization therapy in patients with NYHA I and NYHA II heart failure in Spain

Objectives: The aim of the study was to combine clinical results from the European Cohort of the REVERSE study and costs associated with the addition of cardiac resynchronization therapy (CRT) to optimal medical therapy (OMT) in patients with mild symptomatic (NYHA I-II) or asymptomatic left ventricular dysfunction and markers of cardiac dyssynchrony in Spain. Methods: A Markov model was developed with CRT + OMT (CRT-ON) versus OMT only (CRT-OFF) based on a retrospective cost-effectiveness analysis. Raw data was derived from literature and expert opinion, reflecting clinical and economic consequences of patient"s management in Spain. Time horizon was 10 years. Both costs (euro 2010) and effects were discounted at 3 percent per annum. Results: CRT-ON showed higher total costs than CRT-OFF; however, CRT reduced the length of hospitalization in ICU by 94 percent (0.006 versus 0.091 days) and general ward in by 34 percent (0.705 versus 1.076 days). Surviving CRT-ON patients (88.2 percent versus 77.5 percent) remained in better functional class longer, and they achieved an improvement of 0.9 life years (LYGs) and 0.77 years quality-adjusted life years (QALYs). CRT-ON proved to be cost-effective after 6 years, except for the 7th year due to battery depletion. At 10 years, the results were 18,431 per LYG and 21,500 per QALY gained. Probabilistic sensitivity analysis showed CRT-ON was cost-effective in 75.4 percent of the cases at 10 years. Conclusions: The use of CRT added to OMT represents an efficient use of resources in patients suffering from heart failure in NYHA functional classes I and II.

Speaker diarization: Segmentation and clustering of speeches

Speaker diarization is the process of sorting speeches according to the speaker. Diarization helps to search and retrieve what a certain speaker uttered in a meeting. Applications of diarization systemsextend to other domains than meetings, for example, lectures, telephone, television, and radio. Besides, diarization enhances the performance of several speech technologies such as speaker recognition, automatic transcription, and speaker tracking. Methodologies previously used in developing diarization systems are discussed. Prior results and techniques are studied and compared. Methods such as Hidden Markov Models and Gaussian Mixture Models that are used in speaker recognition and other speech technologies are also used in speaker diarization. The objective of this thesis is to develop a speaker diarization system in meeting domain. Experimental part of this work indicates that zero-crossing rate can be used effectively in breaking down the audio stream into segments, and adaptive Gaussian Models fit adequately short audio segments. Results show that 35 Gaussian Models and one second as average length of each segment are optimum values to build a diarization system for the tested data. Uniting the segments which are uttered by same speaker is done in a bottom-up clustering by a newapproach of categorizing the mixture weights.

DYNAMICS AND PREDICTION OF DIAMETRIC STRUCTURE IN TWO ATLANTIC FOREST FRAGMENTS IN NORTHEASTERN BRAZIL

ABSTRACT Monitoring analyses aim to understand the processes that drive changes in forest structure and, along with prediction studies, may assist in the management planning and conservation of forest remnants. The objective of this study was to analyze the forest dynamics in two Atlantic rainforest fragments in Pernambuco, Brazil, and to predict their future forest diameter structure using the Markov chain model. We used continuous forest inventory data from three surveys in two forest fragments of 87 ha (F1) and 388 ha (F2). We calculated the annual rates of mortality and recruitment, the mean annual increment, and the basal area for each of the 3-year periods. Data from the first and second surveys were used to project the third inventory measurements, which were compared to the observed values in the permanent plots using chi-squared tests (a = 0.05). In F1, a decrease in the number of individuals was observed due to mortality rates being higher than recruitment rates; however, there was an increase in the basal area. In this fragment, the fit to the Markov model was adequate. In F2, there was an increase in both the basal area and the number of individuals during the 6-year period due to the recruitment rate exceeding the mortality rate. For this fragment, the fit of the model was unacceptable. Hence, for the studied fragments, the demographic rates influenced the stem density more than the floristic composition. Yet, even with these intense dynamics, both fragments showed active growth.

Évaluation de l'impact clinique et économique du développement d'un traitement pour la schizophrénie

Contexte : Les stratégies pharmacologiques pour traiter la schizophrénie reçoivent une attention croissante due au développement de nouvelles pharmacothérapies plus efficaces, mieux tolérées mais plus coûteuses. La schizophrénie est une maladie chronique présentant différents états spécifiques et définis par leur sévérité. Objectifs : Ce programme de recherche vise à: 1) Évaluer les facteurs associés au risque d'être dans un état spécifique de la schizophrénie, afin de construire les fonctions de risque de la modélisation du cours naturel de la schizophrénie; 2) Développer et valider un modèle de Markov avec microsimulations de Monte-Carlo, afin de simuler l'évolution naturelle des patients qui sont nouvellement diagnostiqués pour la schizophrénie, en fonction du profil individuel des facteurs de risque; 3) Estimer le coût direct de la schizophrénie (pour les soins de santé et autres non reliés aux soins de santé) dans la perspective gouvernementale et simuler l’impact clinique et économique du développement d’un traitement dans une cohorte de patients nouvellement diagnostiqués avec la schizophrénie, suivis pendant les cinq premières années post-diagnostic. Méthode : Pour le premier objectif de ce programme de recherche, un total de 14 320 patients nouvellement diagnostiqués avec la schizophrénie ont été identifiés dans les bases de données de la RAMQ et de Med-Echo. Les six états spécifiques de la schizophrénie ont été définis : le premier épisode (FE), l'état de dépendance faible (LDS), l’état de dépendance élevée (HDS), l’état stable (Stable), l’état de bien-être (Well) et l'état de décès (Death). Pour évaluer les facteurs associés au risque de se trouver dans chacun des états spécifiques de la schizophrénie, nous avons construit 4 fonctions de risque en se basant sur l'analyse de risque proportionnel de Cox pour des risques compétitifs. Pour le deuxième objectif, nous avons élaboré et validé un modèle de Markov avec microsimulations de Monte-Carlo intégrant les six états spécifiques de la schizophrénie. Dans le modèle, chaque sujet avait ses propres probabilités de transition entre les états spécifiques de la schizophrénie. Ces probabilités ont été estimées en utilisant la méthode de la fonction d'incidence cumulée. Pour le troisième objectif, nous avons utilisé le modèle de Markov développé précédemment. Ce modèle inclut les coûts directs de soins de santé, estimés en utilisant les bases de données de la Régie de l'assurance maladie du Québec et Med-Echo, et les coûts directs autres que pour les soins de santé, estimés à partir des enquêtes et publications de Statistique Canada. Résultats : Un total de 14 320 personnes nouvellement diagnostiquées avec la schizophrénie ont été identifiées dans la cohorte à l'étude. Le suivi moyen des sujets était de 4,4 (± 2,6) ans. Parmi les facteurs associés à l’évolution de la schizophrénie, on peut énumérer l’âge, le sexe, le traitement pour la schizophrénie et les comorbidités. Après une période de cinq ans, nos résultats montrent que 41% des patients seront considérés guéris, 13% seront dans un état stable et 3,4% seront décédés. Au cours des 5 premières années après le diagnostic de schizophrénie, le coût direct moyen de soins de santé et autres que les soins de santé a été estimé à 36 701 $ canadiens (CAN) (95% CI: 36 264-37 138). Le coût des soins de santé a représenté 56,2% du coût direct, le coût de l'aide sociale 34,6% et le coût associé à l’institutionnalisation dans les établissements de soins de longue durée 9,2%. Si un nouveau traitement était disponible et offrait une augmentation de 20% de l'efficacité thérapeutique, le coût direct des soins de santé et autres que les soins de santé pourrait être réduit jusqu’à 14,2%. Conclusion : Nous avons identifié des facteurs associés à l’évolution de la schizophrénie. Le modèle de Markov que nous avons développé est le premier modèle canadien intégrant des probabilités de transition ajustées pour le profil individuel des facteurs de risque, en utilisant des données réelles. Le modèle montre une bonne validité interne et externe. Nos résultats indiquent qu’un nouveau traitement pourrait éventuellement réduire les hospitalisations et le coût associé aux établissements de soins de longue durée, augmenter les chances des patients de retourner sur le marché du travail et ainsi contribuer à la réduction du coût de l'aide sociale.

Modélisation de l'espérance de vie des clients en assurance

Dans ce mémoire, nous proposons une méthodologie statistique permettant d’obtenir un estimateur de l’espérance de vie des clients en assurance. Les prédictions effectuées tiennent compte des caractéristiques individuelles des clients, notamment du fait qu’ils peuvent détenir différents types de produits d’assurance (automobile, résidentielle ou les deux). Trois approches sont comparées. La première approche est le modèle de Markov simple, qui suppose à la fois l’homogénéité et la stationnarité des probabilités de transition. L’autre modèle – qui a été implémenté par deux approches, soit une approche directe et une approche par simulations – tient compte de l’hétérogénéité des probabilités de transition, ce qui permet d’effectuer des prédictions qui évoluent avec les caractéristiques des individus dans le temps. Les probabilités de transition de ce modèle sont estimées par des régressions logistiques multinomiales.

Stratégie de vaccination familiale contre la coqueluche (méthode de cocooning) à la maternité : analyse coût-efficacité d'un programme provincial

Le manuscrit constituant l'annexe 1 a été publié en décembre 2013 sous la référence : Vaccine. 2013 Dec 9;31(51):6087-91.

Modeling High-Dimensional Audio Sequences with Recurrent Neural Networks

Cette thèse étudie des modèles de séquences de haute dimension basés sur des réseaux de neurones récurrents (RNN) et leur application à la musique et à la parole. Bien qu'en principe les RNN puissent représenter les dépendances à long terme et la dynamique temporelle complexe propres aux séquences d'intérêt comme la vidéo, l'audio et la langue naturelle, ceux-ci n'ont pas été utilisés à leur plein potentiel depuis leur introduction par Rumelhart et al. (1986a) en raison de la difficulté de les entraîner efficacement par descente de gradient. Récemment, l'application fructueuse de l'optimisation Hessian-free et d'autres techniques d'entraînement avancées ont entraîné la recrudescence de leur utilisation dans plusieurs systèmes de l'état de l'art. Le travail de cette thèse prend part à ce développement. L'idée centrale consiste à exploiter la flexibilité des RNN pour apprendre une description probabiliste de séquences de symboles, c'est-à-dire une information de haut niveau associée aux signaux observés, qui en retour pourra servir d'à priori pour améliorer la précision de la recherche d'information. Par exemple, en modélisant l'évolution de groupes de notes dans la musique polyphonique, d'accords dans une progression harmonique, de phonèmes dans un énoncé oral ou encore de sources individuelles dans un mélange audio, nous pouvons améliorer significativement les méthodes de transcription polyphonique, de reconnaissance d'accords, de reconnaissance de la parole et de séparation de sources audio respectivement. L'application pratique de nos modèles à ces tâches est détaillée dans les quatre derniers articles présentés dans cette thèse. Dans le premier article, nous remplaçons la couche de sortie d'un RNN par des machines de Boltzmann restreintes conditionnelles pour décrire des distributions de sortie multimodales beaucoup plus riches. Dans le deuxième article, nous évaluons et proposons des méthodes avancées pour entraîner les RNN. Dans les quatre derniers articles, nous examinons différentes façons de combiner nos modèles symboliques à des réseaux profonds et à la factorisation matricielle non-négative, notamment par des produits d'experts, des architectures entrée/sortie et des cadres génératifs généralisant les modèles de Markov cachés. Nous proposons et analysons également des méthodes d'inférence efficaces pour ces modèles, telles la recherche vorace chronologique, la recherche en faisceau à haute dimension, la recherche en faisceau élagué et la descente de gradient. Finalement, nous abordons les questions de l'étiquette biaisée, du maître imposant, du lissage temporel, de la régularisation et du pré-entraînement.

Online Learning of Non-stationary Sequences

We consider an online learning scenario in which the learner can make predictions on the basis of a fixed set of experts. The performance of each expert may change over time in a manner unknown to the learner. We formulate a class of universal learning algorithms for this problem by expressing them as simple Bayesian algorithms operating on models analogous to Hidden Markov Models (HMMs). We derive a new performance bound for such algorithms which is considerably simpler than existing bounds. The bound provides the basis for learning the rate at which the identity of the optimal expert switches over time. We find an analytic expression for the a priori resolution at which we need to learn the rate parameter. We extend our scalar switching-rate result to models of the switching-rate that are governed by a matrix of parameters, i.e. arbitrary homogeneous HMMs. We apply and examine our algorithm in the context of the problem of energy management in wireless networks. We analyze the new results in the framework of Information Theory.