Learning and using taxonomies for visual and olfactory classification

Humans are able of distinguishing more than 5000 visual categories even in complex environments using a variety of different visual systems all working in tandem. We seem to be capable of distinguishing thousands of different odors as well. In the machine learning community, many commonly used multi-class classifiers do not scale well to such large numbers of categories. This thesis demonstrates a method of automatically creating application-specific taxonomies to aid in scaling classification algorithms to more than 100 cate- gories using both visual and olfactory data. The visual data consists of images collected online and pollen slides scanned under a microscope. The olfactory data was acquired by constructing a small portable sniffing apparatus which draws air over 10 carbon black polymer composite sensors. We investigate performance when classifying 256 visual categories, 8 or more species of pollen and 130 olfactory categories sampled from common household items and a standardized scratch-and-sniff test. Taxonomies are employed in a divide-and-conquer classification framework which improves classification time while allowing the end user to trade performance for specificity as needed. Before classification can even take place, the pollen counter and electronic nose must filter out a high volume of background “clutter” to detect the categories of interest. In the case of pollen this is done with an efficient cascade of classifiers that rule out most non-pollen before invoking slower multi-class classifiers. In the case of the electronic nose, much of the extraneous noise encountered in outdoor environments can be filtered using a sniffing strategy which preferentially samples the visensor response at frequencies that are relatively immune to background contributions from ambient water vapor. This combination of efficient background rejection with scalable classification algorithms is tested in detail for three separate projects: 1) the Caltech-256 Image Dataset, 2) the Caltech Automated Pollen Identification and Counting System (CAPICS) and 3) a portable electronic nose specially constructed for outdoor use.

The Equation of State and Petrogenesis of Komatiite

(1) Equation of State of Komatiite

The equation of state (EOS) of a molten komatiite (27 wt% MgO) was detennined in the 5 to 36 GPa pressure range via shock wave compression from 1550°C and 0 bar. Shock wave velocity, U_S, and particle velocity, U_P, in km/s follow the linear relationship U_S = 3.13(±0.03) + 1.47(±0.03) U_P. Based on a calculated density at 1550°C, 0 bar of 2.745±0.005 glee, this U_S-U_P relationship gives the isentropic bulk modulus K_S = 27.0 ± 0.6 GPa, and its first and second isentropic pressure derivatives, K'_S = 4.9 ± 0.1 and K"_S = -0.109 ± 0.003 GPa^-1.

The calculated liquidus compression curve agrees within error with the static compression results of Agee and Walker [1988a] to 6 GPa. We detennine that olivine (FO₉₄) will be neutrally buoyant in komatiitic melt of the composition we studied near 8.2 GPa. Clinopyroxene would also be neutrally buoyant near this pressure. Liquidus garnet-majorite may be less dense than this komatiitic liquid in the 20-24 GPa interval, however pyropic-garnet and perovskite phases are denser than this komatiitic liquid in their respective liquidus pressure intervals to 36 GPa. Liquidus perovskite may be neutrally buoyant near 70 GPa.

At 40 GPa, the density of shock-compressed molten komatiite would be approximately equal to the calculated density of an equivalent mixture of dense solid oxide components. This observation supports the model of Rigden et al. [1989] for compressibilities of liquid oxide components. Using their theoretical EOS for liquid forsterite and fayalite, we calculate the densities of a spectrum of melts from basaltic through peridotitic that are related to the experimentally studied komatiitic liquid by addition or subtraction of olivine. At low pressure, olivine fractionation lowers the density of basic magmas, but above 14 GPa this trend is reversed. All of these basic to ultrabasic liquids are predicted to have similar densities at 14 GPa, and this density is approximately equal to the bulk (PREM) mantle. This suggests that melts derived from a peridotitic mantle may be inhibited from ascending from depths greater than 400 km.

The EOS of ultrabasic magmas was used to model adiabatic melting in a peridotitic mantle. If komatiites are formed by >15% partial melting of a peridotitic mantle, then komatiites generated by adiabatic melting come from source regions in the lower transition zone (≈500-670 km) or the lower mantle (>670 km). The great depth of incipient melting implied by this model, and the melt density constraint mentioned above, suggest that komatiitic volcanism may be gravitationally hindered. Although komatiitic magmas are thought to separate from their coexisting crystals at a temperature =200°C greater than that for modern MORBs, their ultimate sources are predicted to be diapirs that, if adiabatically decompressed from initially solid mantle, were more than 700°C hotter than the sources of MORBs and derived from great depth.

We considered the evolution of an initially molten mantle, i.e., a magma ocean. Our model considers the thermal structure of the magma ocean, density constraints on crystal segregation, and approximate phase relationships for a nominally chondritic mantle. Crystallization will begin at the core-mantle boundary. Perovskite buoyancy at > 70 GPa may lead to a compositionally stratified lower mantle with iron-enriched mangesiowiistite content increasing with depth. The upper mantle may be depleted in perovskite components. Olivine neutral buoyancy may lead to the formation of a dunite septum in the upper mantle, partitioning the ocean into upper and lower reservoirs, but this septum must be permeable.

(2) Viscosity Measurement with Shock Waves

We have examined in detail the analytical method for measuring shear viscosity from the decay of perturbations on a corrugated shock front The relevance of initial conditions, finite shock amplitude, bulk viscosity, and the sensitivity of the measurements to the shock boundary conditions are discussed. The validity of the viscous perturbation approach is examined by numerically solving the second-order Navier-Stokes equations. These numerical experiments indicate that shock instabilities may occur even when the Kontorovich-D'yakov stability criteria are satisfied. The experimental results for water at 15 GPa are discussed, and it is suggested that the large effective viscosity determined by this method may reflect the existence of ice VII on the Rayleigh path of the Hugoniot This interpretation reconciles the experimental results with estimates and measurements obtained by other means, and is consistent with the relationship of the Hugoniot with the phase diagram for water. Sound waves are generated at 4.8 MHz at in the water experiments at 15 GPa. The existence of anelastic absorption modes near this frequency would also lead to large effective viscosity estimates.

(3) Equation of State of Molybdenum at 1400°C

Shock compression data to 96 GPa for pure molybdenum, initially heated to 1400°C, are presented. Finite strain analysis of the data gives a bulk modulus at 1400°C, K'_S. of 244±2 GPa and its pressure derivative, K'_OS of 4. A fit of shock velocity to particle velocity gives the coefficients of U_S = C_O+S U_P to be C_O = 4.77±0.06 km/s and S = 1.43±0.05. From the zero pressure sound speed, C_O, a bulk modulus of 232±6 GPa is calculated that is consistent with extrapolation of ultrasonic elasticity measurements. The temperature derivative of the bulk modulus at zero pressure, θK_OSθT|_P, is approximately -0.012 GPa/K. A thermodynamic model is used to show that the thermodynamic Grüneisen parameter is proportional to the density and independent of temperature. The Mie-Grüneisen equation of state adequately describes the high temperature behavior of molybdenum under the present range of shock loading conditions.

Strength of thin-walled elliptical cylinders supported at the minor axis

In this investigation it was found that the instability failure of curved sheet is nearly independent of the type of loading and is primarily a function of the maximum stress, radius-thickness ration and modulus of elasticity. A method of correlating the critical stress of thin sheet under several different types of loading is given. An explanation for the experimental critical stress of thin walled cylinders under bending being greater than that for pure compression is given. The strength of unstiffened thin walled circular nose sections under pure bending was found to be controlled by local instability of the section, rather than a large scale instability. The equation of local instability of curved sheet gives values which are in fair agreement with those found experimentally.

The strength of elliptical cylinders supported at the minor axis under bending plus shear loads is governed primarily by the bending strength, and is little effected by the sheer force unless the amount of shear is quite large with respect to the moment. The effect of increasing the amount of elliptically greatly reduces the bending and shear strength of nose sections. Under torsional loads the stress at buckling falls off as the ration of the major to minor axis increases but the failure stress decreases at a slower rate than the buckling stress. The length effect of semi-circular sections under torsion is similar to that of a circular tube, and can be obtained by Donnell's theoretical equation.

Antonin Artaud: por uma metafísica cruel

Ao entrarmos em contato com a obra de Gilles Deleuze, não podemos ignorar a influência de Antonin Artaud e da idéia de Crueldade no desenvolvimento de sua filosofia. Assim, cabe a pergunta: Qual é a importância de Antonin Artaud e do Teatro da Crueldade na constituição da Filosofia Contemporânea? A presente dissertação não pretende responder esta pergunta em toda sua complexidade, a sua pretensão é mais modesta, ela visa traçar algumas linhas que possam nos orientar nas relações complexas entre o pensamento de Artaud e a Filosofia, entre o Teatro da Crueldade e o Teatro Filosófico. Assim, partimos da idéia de uma Metafísica da Crueldade, tal como nos é apresentada por Camille Dumoulié, para uma Metafísica Cruel, uma metafísica que já é ela mesma uma experimentação. Pensar a crueldade como um teatro metafísico põe em crise o Sistema da Representação: tarefa do pensamento contemporâneo. Dessa forma, compreender a Filosofia e a Arte Contemporâneas torna Antonin Artaud uma passagem obrigatória.

A arte da palhaçaria e a psicanálise

Ao visualizar uma figura de nariz vermelho, sapatos grandes e roupas coloridas, muitos podem acreditar que estão diante de um palhaço. Entretanto, o referido personagem não se caracteriza pela indumentária, mas sim por assumir-se ridículo e criar a partir disso. Ele não quer se curar de seus defeitos, pelo contrário, quer utilizá-los para produzir riso. Utilizando a psicanálise como instrumento de interpretação, é possível compreender que o palhaço se define por um modo de relação específico com a falta, radicalmente diferente da forma neurótica e sintomática. Por meio do chiste e do humor, ele acolhe o real inquirindo a realidade e demonstrando com o nonsense que todo sentido é parcial. O chiste elucida a estrutura do inconsciente a qual o palhaço sabe ser incurável. O humor possui a capacidade de rejeitar as reivindicações da realidade e efetivar o princípio de prazer, com a grande vantagem de não ultrapassar os limites da saúde mental. Assim, ele transforma as ocasiões traumáticas em oportunidades para a obtenção de prazer, uma vez que no humor o ego se recusa a sofrer rejeitando as reivindicações da realidade.

Estudo estrutural do pênis de fetos humanos normais e anencéfalos no segundo trimestre de gestação

A anecencefalia é o Defeito do Tubo Neural (DTN) mais severo em fetos humanos. Há uma demanda crescente para reposição tissular em doenças crônicas e cirurgias reconstrutoras. Tecidos fetais têm sido utilizados como substitutos para órgãos sólidos. Comparar a estrutura e morfologia do corpo cavernoso e corpo esponjoso de pênis de fetos humanos anencéfalos e de controle a fim de propor um novo modelo para estudos biológicos e transplantes teciduais. Foram estudados 11 pênis de fetos de controle de 14 a 23 Semanas Pós Concepção (SPC), e cinco pênis de fetos anencéfalos de 18 a 22 SPC. Os órgãos foram removidos e processados pelas técnicas histo e imunohistoquímicas rotineiras. A análise do tecido conjuntivo, células musculares lisas e fibras elásticas foram realizadas em lâminas dos espécimes. Os dados foram expressos em Densidade de àrea (Da) utilizando-se um software de processamento digital. As médias foram comparadas utilizando-se o Teste - T não pareado e quando aplicável, a regressão linear simples foi utilizada. Foi considerada significância estatística se p<0,05. O septo intercavernoso encontrava-se presente em todas as amostras. Não foram observadas diferenças da Da do tecido colágeno e musculatura lisa dos pênis de fetos anencéfalos quando comparados aos normais. A regressão linear simples sugere que durante o desenvolvimento humano há um aumen2to gradual do tecido colágeno (R2=0,45) e uma diminuição da musculatura lisa (R =0,62) no corpo cavernoso de ambos os grupos. A elastina encontrava-se presente apenas em fetos a partir da 20 SPC. Não houve diferença na estrutura da genitália entre fetos normais e enencéfalos. Apresença da elastina em fetos a partir da 20 SPC é um dado objetivo da manutenção da capacidade de ereção nestes grupos. A histo e imunohistoquímica sugerem que o desenvolvimento do pênis destes fetos encontra-se inalterado. Futuros estudos deverão ser realizados com o objetivo de avaliar fetos anencéfalos como um potencial grupo de doadores teciduais e um adequado modelo para estudos biológicos.

Malnutrição protéica e desenvolvimento hipocampal: estudo das implicações sobre memória/aprendizado e avaliação da distribuição da Óxido Nítrico Sintase

A nutrição inadequada é um dos principais fatores não-genéticos que afetam o desenvolvimento do encéfalo. O hipocampo é uma estrutura bastante sensível a alterações no aporte nutricional durante o desenvolvimento. No hipocampo a óxido nítrico sintase (ONS) é uma enzima altamente expressa e o óxido nítrico (ON) já foi apontado como tendo papel fundamental na potenciação de longa duração (LTP) e depressão de longa duração (LTD), responsáveis pelo processo de memória e aprendizado. Neste trabalho estudamos o efeito da malnutrição no comportamento associado à memória e aprendizado e na distribuição da ONS, através da técnica da nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato diaforase (NADPH-d). O presente trabalho foi aprovado pelo COMITÊ DE ÉTICA (CEA/055/2009). Foram utilizados ratos Wistar machos, divididos em dois grupos: grupo controle (GC) e grupo malnutrido (GM). A malnutrição se deu através da administração, para a mãe, de uma ração com 0% de proteína durante os 10 primeiros dias de lactação, iniciando-se no dia do nascimento dos filhotes. O GC recebeu ração comercial (22% de proteína). Os encéfalos foram processados histologicamente nas idades de P10, P20, P30, P45 e P90 (n=5 para cada idade e grupo estudado), sendo então realizada a histoquímica da NADPH-d para avaliar a distribuição da ONS. A avaliação dos comportamentos associados à ansiedade foi realizada através do labirinto em cruz elevado (LCE), o comportamento associados à busca por novos estímulos foi medida através do campo vazado (CV) e a memória/aprendizado foi avaliada através do labirinto aquático radial de 8 braços (LAROB) em animais P40 (n=10 para cada grupo) e P90 (n=11 para cada grupo). No GM em P10 observamos maior densidade de células NADPHd+ no giro denteado. Em P20, a marcação para NADPH-d no GM foi menor e esse padrão foi mantido em P30 e P45. No GM em P90 não observamos efeitos da dieta. Em P10, no GM observamos menor número de corpos marcados no stratum pyramidale (SPy). Em P20 o SPy encontrava-se intensamente marcado em ambos os grupos. Em P30 GM observamos maior número de células marcadas no SPy. Entretanto em P45, ambos os grupos apresentaram poucos corpos marcados. Em P90, o GM apresentou mais células marcadas no SPy. Não foram observadas diferenças significativas nas variáveis analisadas para o LCE. O GM em P90 explora maior número de orifícios, tanto na periferia (F=8,1; gl=1; P=0,014) quanto no número total (F=7,5; gl=1; P=0,017). Não foram observadas diferenças significativas para as variáveis analisadas no CV em P40. No teste de memória/aprendizagem foram observadas diferenças significativas entre o GM e o GC na latência de escape no 1 dia de testes em P90 (F=5,2; gl=1; P=0,033), com o GM apresentando melhor desempenho quando comparado ao GC. Esses valores podem ser explicados pela redução da latência para encontrar a plataforma de escape no GM. Não foram observadas diferenças significativas no LAROB em P40. Nossos resultados demonstram que a malnutrição protéica restrita aos 10 primeiros dias da lactação altera a distribuição da NADPH-d no hipocampo. A malnutrição afetou o comportamento dos animais em P40. Por outro lado, em P90 os primeiro dia de teste, sugerindo que o efeito observado está mais associado à novidade do ambiente de teste.

Avaliação vestibular em indivíduos com cinetose

A cinetose tem elevada prevalência mundial, sendo mais frequente na infância e no sexo feminino, mas também pode acometer adultos. Resulta de um conflito vestíbulo-visual que incide durante a locomoção em diversos meios de transporte, como carro, ônibus, avião e barco. A forma mais dramática ocorre no transporte marítimo. Ocasiona náusea, vômito, sudorese, aumento da salivação, redução do apetite, hipotensão e mal-estar. Geralmente é produzida por estímulo vestibular, mas também pode ser induzida por estímulo visual. Tanto as acelerações lineares quanto angulares geram cinetose se persistirem por longo período em indivíduos susceptíveis. Recentemente ocorre maior interesse nessa afecção devido ao crescente uso de tecnologia de simulação de vôo e direção automobilística. O objetivo do estudo foi analisar as alterações vestibulares nos indivíduos adultos com cinetose. Trata-se de um estudo prospectivo, tipo série de casos. Os pacientes do ambulatório do Hospital Universitário Pedro Ernesto-UERJ foram avaliados através de anamnese geral e dirigida e exame fisico geral e otorrinolaringológico. Aqueles com histórico de doença otológica foram excluídos. Posteriormente realizaram audiometria e testes vestibulares com o registro gráfico dos nistagmos através da vectoeletronistagmografia. Nos resultados das provas calóricas encontramos 3,33% de pacientes com alteração de predomínio direcional, 6,67% com alteração de predomínio labiríntico, 3,33% com hiperreflexia esquerda, 3,33% com hiporreflexia direita e 3,33% com hiporreflexia esquerda. Encontrados algumas variações na análise dos movimentos sacádicos, nistagmo optocinético e rastreio pendular. Os resultados foram de encontro aos achados da literatura. Diante dos achados, foi observado que o exame otoneurológico com registro gráfico da cinetose mostrou-se muito importante para a avaliação dos pacientes com essa afecção. O estudo traz benefícios por contribuir para o melhor entendimento da cinetose e estimular novas pesquisas na área.

Load-displacement behavior during sharp indentation of viscous-elastic-plastic materials

A constitutive equation is developed for geometrically-similar sharp indentation of a material capable of elastic, viscous, and plastic deformation. The equation is based on a series of elements consisting of a quadratic (reversible) spring, a quadratic (time-dependent, reversible) dashpot, and a quadratic (time-independent, irreversible) slider-essentially modifying a model for an elastic-perfectly plastic material by incorporating a creeping component. Load-displacement solutions to the constitutive equation are obtained for load-controlled indentation during constant loading-rate testing. A characteristic of the responses is the appearance of a forward-displacing "nose" during unloading of load-controlled systems (e.g., magnetic-coil-driven "nanoindentation" systems). Even in the absence of this nose, and the associated initial negative unloading tangent, load-displacement traces (and hence inferred modulus and hardness values) are significantly perturbed on the addition of the viscous component. The viscous-elastic-plastic (VEP) model shows promise for obtaining material properties (elastic modulus, hardness, time-dependence) of time-dependent materials during indentation experiments.

A NEW SPECIES FROM SOUTHWESTERN CHINA IN THE AFRO-PALEARCTIC LINEAGE OF THE HORSESHOE BATS (RHINOLOPHUS)

A new species of horseshoe bat (Chiroptera: Rhinolophidae) is described from southwestern China. The presence of a wedge-shaped sella and pointed connecting process of the nose leaf aligns the new species to the landeri group in the Afro-Palearctic lineag

Investigating landing gear noise using fly-over data: The case of a Boeing 747-400

Modeling the noise originating from a landing gear has proven to be a challenging task, because of its complicated structure. In full-scale, landing gear noise can only be investigated experimentally by source localization techniques and fly-over measurements with microphone arrays. In the present work, measurements of a Boeing B747-400 were used to determine the contribution of the landing gear to the overall noise emitted during a fly-over and how the broadband noise from the landing gear scales with the flight velocity. A tonal source from the nose landing gear was identified at 380 Hz with a harmonic at 760 Hz and it most likely originates from a cavity. It was also found that the Power Spectral Density (PSD) of the high frequency broadband component varies linearly with frequency and there is some scaling with the ow velocity. Finally, the nose landing gear was shown to be a significant contributor to the overall airframe noise as expected.

Molecular cytogenetic detection of paternal chromosome fragments in allogynogenetic gibel carp, Carassius auratus gibelio Bloch

In gynogenesis, sperm from related species activates egg and embryonic development, but normally does not contribute genetically to the offspring. In gibel carp, Carassius auratus gibelio Bloch, however, gynogenetic offspring often show some phenotypes apparently derived from the heterologous sperm donor. This paternal effect of allogynogenesis is outstanding in an artificial clone F produced by cold treatment of clone E eggs after insemination with blunt-nose black bream (Megaloabrama amblycephala Yin) sperm. Karyotype analysis revealed 5-15 supernumerary microchromosomes in different individuals of clone F in addition to 156 normal chromosomes inherited from the maternal clone E. A painting probe was prepared from the microdissected microchromosomes, and used to investigate the origin of these microchromosomes. Strong positive signals were detected on each microchromosomes of clone F and on 4 pairs of chromosomes in blunt-nose black bream, whereas no signals were detected on the chromosomes of clone E. This result indicates that some paternal chromosome fragments of blunt-nose black bream have been incorporated into the artificial clone F. Therefore, the manipulation of allogynogenesis may provide a unique method to transfer DNA between diverse species for fish breeding.

Electro-mass olfactory multi-sensor (EMMS)

For an olfactory sensor or electronic nose, the task is not only to detect the object concentration, but also to recognize it. It is well known that all the elements can be identified by their charge to mass ratio e(+)/m. We tried to imitate this principle for molecular recognition. Two kinds of sensors are used simultaneously in testing. One is quartz crystal microbalance (QCM) for detecting the change in mass, the other is interdigital electrode (IE) for detecting the change in conduction, as an electro-mass multi-sensor (EMMS). in this paper, the principle and the feasibility of this method are discussed. The preliminary results on the recognition of alcohol by EMMS coated with lipids are presented. Meanwhile, the multi-sensor can also be used as an instrument for research on some physico-chemistry problems. The change in conduction of coated membrane caused by one absorbed molecule is reported. It is found that when a QCM is coated with membrane, it still obeys the relationship Delta F (frequency change of QCM) = K Delta m (mass change of absorbed substance) and the proportional coefficient, K, depends not only on quartz properties but also on membrane characteristics as well. (C) 2000 Elsevier Science S.A. All rights reserved.

Electro-mass multi odor sensor

For an olfactory sensor or electronic nose the task is not only to detect the object concentration, but also to recognize it. It is well known that all the elements can be identified by their charge to mass ratio e+/m. We tried to use this principle for molecular recognition. Two kinds of sensors are used simultaneously in testing. One is Quartz Crystal Microbalance (QCM) for detecting the change in mass, the other is Interdigital Electrode (IE) for detecting the change in conduction. In this paper the principle and the feasibility of this method are reported. The preliminary results on the recognition of alcohols are presented. The multisensor can be used as an instrument for research on material properties and kinetic process as well.