Evidence of neutral transcriptome evolution in plants

The transcriptome of an organism is its set of gene transcripts (mRNAs) at a defined spatial and temporal locus. Because gene expression is affected markedly by environmental and developmental perturbations, it is widely assumed that transcriptome divergence among taxa represents adaptive phenotypic selection. This assumption has been challenged by neutral theories which propose that stochastic processes drive transcriptome evolution. To test for evidence of neutral transcriptome evolution in plants, we quantified 18 494 gene transcripts in nonsenescent leaves of 14 taxa of Brassicaceae using robust cross-species transcriptomics which includes a two-step physical and in silico-based normalization procedure based on DNA similarity among taxa. Transcriptome divergence correlates positively with evolutionary distance between taxa and with variation in gene expression among samples. Results are similar for pseudogenes and chloroplast genes evolving at different rates. Remarkably, variation in transcript abundance among root-cell samples correlates positively with transcriptome divergence among root tissues and among taxa. Because neutral processes affect transcriptome evolution in plants, many differences in gene expression among or within taxa may be nonfunctional, reflecting ancestral plasticity and founder effects. Appropriate null models are required when comparing transcriptomes in space and time.

Ensemble downscaling in coupled solar wind-magnetosphere modeling for space weather forecasting

Advanced forecasting of space weather requires simulation of the whole Sun-to-Earth system, which necessitates driving magnetospheric models with the outputs from solar wind models. This presents a fundamental difficulty, as the magnetosphere is sensitive to both large-scale solar wind structures, which can be captured by solar wind models, and small-scale solar wind “noise,” which is far below typical solar wind model resolution and results primarily from stochastic processes. Following similar approaches in terrestrial climate modeling, we propose statistical “downscaling” of solar wind model results prior to their use as input to a magnetospheric model. As magnetospheric response can be highly nonlinear, this is preferable to downscaling the results of magnetospheric modeling. To demonstrate the benefit of this approach, we first approximate solar wind model output by smoothing solar wind observations with an 8 h filter, then add small-scale structure back in through the addition of random noise with the observed spectral characteristics. Here we use a very simple parameterization of noise based upon the observed probability distribution functions of solar wind parameters, but more sophisticated methods will be developed in the future. An ensemble of results from the simple downscaling scheme are tested using a model-independent method and shown to add value to the magnetospheric forecast, both improving the best estimate and quantifying the uncertainty. We suggest a number of features desirable in an operational solar wind downscaling scheme.

A moment problem for random discrete measures

Let X be a locally compact Polish space. A random measure on X is a probability measure on the space of all (nonnegative) Radon measures on X. Denote by K(X) the cone of all Radon measures η on X which are of the form η =

The uniqueness of signature problem in the non-Markov setting

We establish a general framework for a class of multidimensional stochastic processes over [0,1] under which with probability one, the signature (the collection of iterated path integrals in the sense of rough paths) is well-defined and determines the sample paths of the process up to reparametrization. In particular, by using the Malliavin calculus we show that our method applies to a class of Gaussian processes including fractional Brownian motion with Hurst parameter H>1/4, the Ornstein–Uhlenbeck process and the Brownian bridge.

Genesis of quantum nonlocality

We revisit the problem of an otherwise classical particle immersed in the zero-point radiation field, with the purpose of tracing the origin of the nonlocality characteristic of Schrodinger`s equation. The Fokker-Planck-type equation in the particles phase-space leads to an infinite hierarchy of equations in configuration space. In the radiationless limit the first two equations decouple from the rest. The first is the continuity equation: the second one, for the particle flux, contains a nonlocal term due to the momentum fluctuations impressed by the field. These equations are shown to lead to Schrodinger`s equation. Nonlocality (obtained here for the one-particle system) appears thus as a property of the description, not of Nature. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Fock space for fermion-like lattices and the linear Glauber model

The concept of Fock space representation is developed to deal with stochastic spin lattices written in terms of fermion operators. A density operator is introduced in order to follow in parallel the developments of the case of bosons in the literature. Some general conceptual quantities for spin lattices are then derived, including the notion of generating function and path integral via Grassmann variables. The formalism is used to derive the Liouvillian of the d-dimensional Linear Glauber dynamics in the Fock-space representation. Then the time evolution equations for the magnetization and the two-point correlation function are derived in terms of the number operator. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Recording from Two Neurons: Second-Order Stimulus Reconstruction from Spike Trains and Population Coding

We study the reconstruction of visual stimuli from spike trains, representing the reconstructed stimulus by a Volterra series up to second order. We illustrate this procedure in a prominent example of spiking neurons, recording simultaneously from the two H1 neurons located in the lobula plate of the fly Chrysomya megacephala. The fly views two types of stimuli, corresponding to rotational and translational displacements. Second-order reconstructions require the manipulation of potentially very large matrices, which obstructs the use of this approach when there are many neurons. We avoid the computation and inversion of these matrices using a convenient set of basis functions to expand our variables in. This requires approximating the spike train four-point functions by combinations of two-point functions similar to relations, which would be true for gaussian stochastic processes. In our test case, this approximation does not reduce the quality of the reconstruction. The overall contribution to stimulus reconstruction of the second-order kernels, measured by the mean squared error, is only about 5% of the first-order contribution. Yet at specific stimulus-dependent instants, the addition of second-order kernels represents up to 100% improvement, but only for rotational stimuli. We present a perturbative scheme to facilitate the application of our method to weakly correlated neurons.

On exact time averages of a massive Poisson particle

In this work we study, under the Stratonovich definition, the problem of the damped oscillatory massive particle subject to a heterogeneous Poisson noise characterized by a rate of events, lambda(t), and a magnitude, Phi, following an exponential distribution. We tackle the problem by performing exact time averages over the noise in a similar way to previous works analysing the problem of the Brownian particle. From this procedure we obtain the long-term equilibrium distributions of position and velocity as well as analytical asymptotic expressions for the injection and dissipation of energy terms. Considerations on the emergence of stochastic resonance in this type of system are also set forth.

Random walks systems with killing on Z

We study random walks systems on Z whose general description follows. At time zero, there is a number N >= 1 of particles at each vertex of N, all being inactive, except for those placed at the vertex one. Each active particle performs a simple random walk on Z and, up to the time it dies, it activates all inactive particles that it meets along its way. An active particle dies at the instant it reaches a certain fixed total of jumps (L >= 1) without activating any particle, so that its lifetime depends strongly on the past of the process. We investigate how the probability of survival of the process depends on L and on the jumping probabilities of the active particles.

Estimação em classes de processos estocásticos com decaimento hiperbólico da função de autocorrelação

Neste trabalho analisamos processos estocásticos com decaimento polinomial (também chamado hiperbólico) da função de autocorrelação. Nosso estudo tem enfoque nas classes dos Processos ARFIMA e dos Processos obtidos à partir de iterações da transformação de Manneville-Pomeau. Os objetivos principais são comparar diversos métodos de estimação para o parâmetro fracionário do processo ARFIMA, nas situações de estacionariedade e não estacionariedade e, além disso, obter resultados similares para o parâmetro do processo de Manneville-Pomeau. Entre os diversos métodos de estimação para os parâmetros destes dois processos destacamos aquele baseado na teoria de wavelets por ser aquele que teve o melhor desempenho.

Política monetária no Brasil, 1950-2005: objetivos e procedimentos operacionais

This dissertation shows that brazilian monetary policy had two main objectives in the last fty years: before 1994 the main goal was to - nance the public de cit and since 1994 to control the in ation rate. This dissertation also explains the main aspects of the monetary policy instru- ments and procedures of the Central Bank. In particular, it describes how day-to-day monetary policy was implemented in di¤erent environments. We estimate the La¤er Curve for Brazil and we identify the interest rate stochastic processes at di¤erent periods.

On equilibrium prices in continuous time

We combine general equilibrium theory and théorie générale of stochastic processes to derive structural results about equilibrium state prices.

Avaliação de Projetos de Investimento com Opções Reais: Cálculo de Valor de Opção de Espera de uma Unidade Separadora de Propeno

O tema central deste trabalho é a avaliação do valor da opção real de espera do investimento em uma Unidade Separadora de Propeno, em comparação com uma análise estática de Valor Presente Líquido. Para isso, foi exposta a teoria de opções reais, os processos estocásticos para a estimação das suas principais variáveis de incerteza (preço de produto e insumo), bem como a descrição das ferramentas de simulação a serem utilizadas. Com os instrumentos expostos, pretendemos demonstrar aos responsáveis por projetos de investimento que as incertezas podem ser medidas, levando a maior flexibilidade na tomada de decisões. Os resultados obtidos apontam para o exercício imediato da opção pela abordagem de ativos contingentes e resultados divergentes na análise de ativos contingentes em função do diferencial de preços, em função da taxa de dividendos adotada. A influência dos valores da volatilidade e da taxa de dividendos nos resultados também foi avaliada, levando à conclusão de que o primeiro gera impactos maiores no valor da opção do que o segundo.

Essays on Spatial Econometrics

Esta dissertação concentra-se nos processos estocásticos espaciais definidos em um reticulado, os chamados modelos do tipo Cliff & Ord. Minha contribuição nesta tese consiste em utilizar aproximações de Edgeworth e saddlepoint para investigar as propriedades em amostras finitas do teste para detectar a presença de dependência espacial em modelos SAR (autoregressivo espacial), e propor uma nova classe de modelos econométricos espaciais na qual os parâmetros que afetam a estrutura da média são distintos dos parâmetros presentes na estrutura da variância do processo. Isto permite uma interpretação mais clara dos parâmetros do modelo, além de generalizar uma proposta de taxonomia feita por Anselin (2003). Eu proponho um estimador para os parâmetros do modelo e derivo a distribuição assintótica do estimador. O modelo sugerido na dissertação fornece uma interpretação interessante ao modelo SARAR, bastante comum na literatura. A investigação das propriedades em amostras finitas dos testes expande com relação a literatura permitindo que a matriz de vizinhança do processo espacial seja uma função não-linear do parâmetro de dependência espacial. A utilização de aproximações ao invés de simulações (mais comum na literatura), permite uma maneira fácil de comparar as propriedades dos testes com diferentes matrizes de vizinhança e corrigir o tamanho ao comparar a potência dos testes. Eu obtenho teste invariante ótimo que é também localmente uniformemente mais potente (LUMPI). Construo o envelope de potência para o teste LUMPI e mostro que ele é virtualmente UMP, pois a potência do teste está muito próxima ao envelope (considerando as estruturas espaciais definidas na dissertação). Eu sugiro um procedimento prático para construir um teste que tem boa potência em uma gama de situações onde talvez o teste LUMPI não tenha boas propriedades. Eu concluo que a potência do teste aumenta com o tamanho da amostra e com o parâmetro de dependência espacial (o que está de acordo com a literatura). Entretanto, disputo a visão consensual que a potência do teste diminui a medida que a matriz de vizinhança fica mais densa. Isto reflete um erro de medida comum na literatura, pois a distância estatística entre a hipótese nula e a alternativa varia muito com a estrutura da matriz. Fazendo a correção, concluo que a potência do teste aumenta com a distância da alternativa à nula, como esperado.

Opções reais em projetos de investimentos: o caso de uma planta de liquefação de gás natural com flexibilidade de troca de mercado e de troca de produto

O objetivo deste trabalho é revisar os principais aspectos teóricos para a aplicação de Opções Reais em avaliação de projetos de investimento e analisar, sob esta metodologia, um caso real de projeto para investir na construção de uma Planta de Liquefação de gás natural. O estudo do caso real considerou a Opção de Troca de Mercado, ao avaliar a possibilidade de colocação de cargas spot de GNL em diferentes mercados internacionais e a Opção de Troca de Produto, devido à flexibilidade gerencial de não liquefazer o gás natural, deixando de comercializar GNL no mercado internacional e passando a vender gás natural seco no mercado doméstico. Para a valoração das Opções Reais foi verificado, através da série histórica dos preços de gás natural, que o Movimento Geométrico Browniano não é rejeitado e foram utilizadas simulações de Monte Carlo do processo estocástico neutro ao risco dos preços. O valor da Opção de Troca de Mercado fez o projeto estudado mais que dobrar de valor, sendo reduzido com o aumento da correlação dos preços. Por outro lado, o valor da Opção de Troca de Produto é menos relevante, mas também pode atingir valores significativos com o incremento de sua volatilidade. Ao combinar as duas opções simultaneamente, foi verificado que as mesmas não são diretamente aditivas e que o efeito do incremento da correlação dos preços, ao contrário do que ocorre na Opção de Troca de Mercado, é inverso na Opção de Troca de Produto, ou seja, o derivativo aumenta de valor com uma maior correlação, apesar do valor total das opções integradas diminuir.