Wave equation depth migration using complex Padé approximation

Propomos um novo método de migração em profundidade baseado na solução da equação da onda com densidade constante no domínio da freqüência. Uma aproximação de Padé complexa é usada para aproximar o operador de evolução aplicado na extrapolação do campo de ondas. Esse método reduz as imprecisões e instabilidades devido às ondas evanescentes e produz imagens com menos ruídos numéricos que aquelas obtidas usando-se a aproximação de Padé real para o operador exponencial, principalmente em meios com fortes variações de velocidades. Testes em dados de afastamento nulo do modelo de sal SEG/EAGE e nos dados de tiro comum 2-D Marmousi foram realizados. Os resultados obtidos mostram que o método de migração proposto consegue lidar com fortes variações laterais e também tem uma boa resposta para refletores com mergulhos íngremes. Os resultados foram comparados àqueles resultados obtidos com os métodos split-step Fourier (SSF), phase shift plus interpolarion (PSPI) e Fourier diferenças-finitas (FFD).

Chemical and mineralogical characterization of portuguese ceramic tiles in the historic center of São Luís do Maranhão (Brazil): an approximation of the mineralogy and firing temperature of the raw materials

Nesse trabalho, foram caracterizados, pela primeira vez, azulejos históricos portugueses do Centro Histórico de São Luís (CHSL) do Maranhão. A caracterização foi realizada através dos ensaios de microscopia ótica, difração de raios X (DRX) e análise química, visando ao uso dessa informação para a determinação das possíveis matérias-primas utilizadas na sua fabricação, bem como a provável temperatura de queima desses materiais. Os resultados mostraram que a microestrutura desses materiais é constituída por poros de tamanhos variados, apresentando incrustações de calcita e grãos de quartzo de tamanhos inferiores a 500 µm, distribuídos numa matriz de cor rosa-amarelo, onde foram identificadas, por DRX, as fases minerais calcita, gelhenita, wollastonita, quartzo e amorfo. A partir da informação obtida, é possível inferir que as matérias-primas originais estiveram constituídas, provavelmente, por mistura de argilas caoliníticas (Al₂O₃•2SiO,₂•2H₂O), ricas em carbonatos de cálcio e quartzo ou misturas de argilas caoliniticas, quartzo e calcita. Essas matérias-primas originais não atingiram a temperatura de cocção de 950ºC.

Pareto Frontier for the time-energy cost vector to an Earth-Moon transfer orbit using the patched-conic approximation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A radial basis function network (RBFN) for function approximation

A radial basis function network (RBFN) circuit for function approximation is presented. Simulation and experimental results show that the network has good approximation capabilities. The RBFN was a squared hyperbolic secant with three adjustable parameters amplitude, width and center. To test the network a sinusoidal and sine function,vas approximated.

Comparative study between powers of sigmoid functions, MLP-backpropagation and polynomials in function approximation problems

Function approximation is a very important task in environments where the computation has to be based on extracting information from data samples in real world processes. So, the development of new mathematical model is a very important activity to guarantee the evolution of the function approximation area. In this sense, we will present the Polynomials Powers of Sigmoid (PPS) as a linear neural network. In this paper, we will introduce one series of practical results for the Polynomials Powers of Sigmoid, where we will show some advantages of the use of the powers of sigmiod functions in relationship the traditional MLP-Backpropagation and Polynomials in functions approximation problems.

Approximation Algorithms for Survivable Multicommodity Flow Problems with Applications to Network Design

Multicommodity flow (MF) problems have a wide variety of applications in areas such as VLSI circuit design, network design, etc., and are therefore very well studied. The fractional MF problems are polynomial time solvable while integer versions are NP-complete. However, exact algorithms to solve the fractional MF problems have high computational complexity. Therefore approximation algorithms to solve the fractional MF problems have been explored in the literature to reduce their computational complexity. Using these approximation algorithms and the randomized rounding technique, polynomial time approximation algorithms have been explored in the literature. In the design of high-speed networks, such as optical wavelength division multiplexing (WDM) networks, providing survivability carries great significance. Survivability is the ability of the network to recover from failures. It further increases the complexity of network design and presents network designers with more formidable challenges. In this work we formulate the survivable versions of the MF problems. We build approximation algorithms for the survivable multicommodity flow (SMF) problems based on the framework of the approximation algorithms for the MF problems presented in [1] and [2]. We discuss applications of the SMF problems to solve survivable routing in capacitated networks.

A two-layer approximation to the Brazil Current-Intermediate Western Boundary Current System between 20 degrees S and 28 degrees S

It has been shown that the vertical structure of the Brazil Current (BC)-Intermediate Western Boundary Current (IWBC) System is dominated by the first baroclinic mode at 22 degrees S-23 degrees S. In this work, we employed the Miami Isopycnic Coordinate Ocean Model to investigate whether the rich mesoscale activity of this current system, between 20 degrees S and 28 degrees S, is reproduced by a two-layer approximation of its vertical structure. The model results showed cyclonic and anticyclonic meanders propagating southwestward along the current axis, resembling the dynamical pattern of Rossby waves superposed on a mean flow. Analysis of the upper layer zonal velocity component, using a space-time diagram, revealed a dominant wavelength of about 450 km and phase velocity of about 0.20 ms(-1) southwestward. The results also showed that the eddy-like structures slowly grew in amplitude as they moved downstream. Despite the simplified design of the numerical experiments conducted here, these results compared favorably with observations and seem to indicate that weakly unstable long baroclinic waves are responsible for most of the variability observed in the BC-IWBC system. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Surrogate endpoints for prostate cancer-specific mortality after radiotherapy and androgen suppression therapy in men with localised or locally advanced prostate cancer: an analysis of two randomised trials

Background Androgen suppression therapy and radiotherapy are used to treat locally advanced prostate cancer. 3 years of androgen suppression confers a small survival benefit compared with 6 months of therapy in this setting, but is associated with more toxic effects. Early identification of men in whom radiotherapy and 6 months of androgen suppression is insufficient for cure is important. Thus, we assessed whether prostate-specific antigen (PSA) values can act as an early surrogate for prostate cancer-specific mortality (PCSM). Methods We systematically reviewed randomised controlled trials that showed improved overall and prostate cancer-specific survival with radiotherapy and 6 months of androgen suppression compared with radio therapy alone and measured lowest PSA concentrations (PSA nadir) and those immediately after treatment (PSA end). We assessed a cohort of 734 men with localised or locally advanced prostate cancer from two eligible trials in the USA and Australasia that randomly allocated participants between Feb 2, 1996, and Dec 27, 2001. We used Prentice criteria to assess whether reported PSA nadir or PSA end concentrations of more than 0.5 ng/mL were surrogates for PCSM. Findings Men treated with radiotherapy and 6 months of androgen suppression in both trials were significantly less likely to have PSA end and PSA nadir values of more than 0.5 ng/mL than were those treated with radiotherapy alone (p<0.0001). Presence of candidate surrogates (ie, PSA end and PSA nadir values >0.5 ng/mL) alone and when assessed in conjunction with the randomised treatment group increased risk of PCSM in the US trial (PSA nadir p=0.0016; PSA end p=0.017) and Australasian trial (PSA nadir p<0.0001; PSA end p=0.0012). In both trials, the randomised treatment group was no longer associated with PCSM (p >= 0.20) when the candidate surrogates were included in the model. Therefore, both PSA metrics satisfied Prentice criteria for surrogacy. Interpretation After radiotherapy and 6 months of androgen suppression, men with PSA end values exceeding 0.5 ng/mL should be considered for long-term androgen suppression and those with localised or locally advanced prostate cancer with PSA nadir values exceeding 0.5 ng/mL should be considered for inclusion in randomised trials investigating the use of drugs that have extended survival in castration-resistant metastatic prostate cancer.

Statistical physics approach to dendritic computation: The excitable-wave mean-field approximation

We analytically study the input-output properties of a neuron whose active dendritic tree, modeled as a Cayley tree of excitable elements, is subjected to Poisson stimulus. Both single-site and two-site mean-field approximations incorrectly predict a nonequilibrium phase transition which is not allowed in the model. We propose an excitable-wave mean-field approximation which shows good agreement with previously published simulation results [Gollo et al., PLoS Comput. Biol. 5, e1000402 (2009)] and accounts for finite-size effects. We also discuss the relevance of our results to experiments in neuroscience, emphasizing the role of active dendrites in the enhancement of dynamic range and in gain control modulation.

On the optical properties of copper nanocubes as a function of the edge length as modeled by the discrete dipole approximation

This Letter reports an investigation on the optical properties of copper nanocubes as a function of size as modeled by the discrete dipole approximation. In the far-field, our results showed that the extinction resonances shifted from 595 to 670 nm as the size increased from 20 to 100 nm. Also, the highest optical efficiencies for absorption and scattering were obtained for nanocubes that were 60 and 100 nm in size, respectively. In the near-field, the electric-field amplitudes were investigated considering 514, 633 and 785 nm as the excitation wavelengths. The E-fields increased with size, being the highest at 633 nm. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Pair approximation for a model of vertical and horizontal transmission of parasites.

We apply Stochastic Dynamics method for a differential equations model, proposed by Marc Lipsitch and collaborators (Proc. R. Soc. Lond. B 260, 321, 1995), for which the transmission dynamics of parasites occurs from a parent to its offspring (vertical transmission), and by contact with infected host (horizontal transmission). Herpes, Hepatitis and AIDS are examples of diseases for which both horizontal and vertical transmission occur simultaneously during the virus spreading. Understanding the role of each type of transmission in the infection prevalence on a susceptible host population may provide some information about the factors that contribute for the eradication and/or control of those diseases. We present a pair mean-field approximation obtained from the master equation of the model. The pair approximation is formed by the differential equations of the susceptible and infected population densities and the differential equations of pairs that contribute to the former ones. In terms of the model parameters, we obtain the conditions that lead to the disease eradication, and set up the phase diagram based on the local stability analysis of fixed points. We also perform Monte Carlo simulations of the model on complete graphs and Erdös-Rényi graphs in order to investigate the influence of population size and neighborhood on the previous mean-field results; by this way, we also expect to evaluate the contribution of vertical and horizontal transmission on the elimination of parasite. Pair Approximation for a Model of Vertical and Horizontal Transmission of Parasites.

Spin polarised Heusler compounds

In der vorliegenden Dissertation dient ein einfaches Konzept zur Systematisierung der Suche nach neuen Materialien mit hoher Spinpolarisation. Dieses Konzept basiert auf zwei semi-empirischen Modellen. Zum einen kann die Slater-Pauling Regel zur Abschätzung magnetischer Momente verwendet werden. Dieses Modell wird dabei durch Rechnungen zur elektronischen Struktur unterstützt. Das zweites Modell kann insbesondere für die Co2YZ Heusler Verbindungen beim Vergleich ihrer magnetischen Eigenschaften gefunden werden. Für diese Verbindungen ergibt sich eine scheinbare lineare Abhängigkeit der Curie-Temperatur beim Auftragen als Funktion des magnetischen Momentes. Angeregt durch diese Modelle wurde die Heusler Verbindung Co2FeSi nochmals detailliert im Hinblick auf ihre geometrische und magnetische Struktur hin untersucht. Als Methoden dienten dabei die Pulver-Röntgenbeugung, die EXAFS Spektroskopie, Röntgen Absorptions- and Mößbauer Spektroskopie sowie Hoch- und Tieftemperatur Magnetometrie, XMCD and DSC. Die Messungen zeigten, dass es sich bei Co2FeSi um das Material mit dem höchsten magnetischen Moment (6 B) und der höchsten Curie Temperatur (1100 K) sowohl in der Klasse der Heusler Verbindungen als auch in der Klasse der halbmetallischen Ferromagnete handelt. Zusätzlich werden alle experimentellen Ergebnisse durch detaillierte Rechnungen zur elektronischen Struktur unterstützt. Die gleichen Konzepte wurden verwendet, um die Eigenschaften der Heusler Verbindung Co2Cr1-xFexAl vorherzusagen. Die elektronische Struktur und die spektroskopischen Eigenschaften wurden mit der voll-relativistischen Korringa-Kohn-Rostocker Methode berechnet, unter Verwendung kohärenter Potentialnäherungen um der zufälligen Verteilung von Cr und Fe Atomen sowie zufälliger Unordnung Rechnung zu tragen. Magnetische Effekte wurden durch die Verwendung Spin-abhängiger Potentiale im Rahmen der lokalen Spin-Dichte-Näherung mit eingeschlossen. Die strukturellen und chemischen Eigenschaften der quaternären Heusler Verbindung Co2Cr1-xFexAl wurden an Pulver und Bulkproben gemessen. Die Fernordnung wurde mit der Pulver Röntgenbeugung und Neutronenbeugung untersucht, während die Nahordnung mit der EXAFS Spektroskopie aufgeklärt wurde. Die magnetische Struktur von Pulver und Bulkproben wurde mitttels 57Fe-Mößbauer Spektroskopie gemessen. Die chemische Zusammensetzung wurde durch XPS analysiert. Die Ergebnisse dieser Methoden wurden verglichen, um eine Einsicht in die Unterschiede zwischen Oberflächen und Volumeneigenschaften zu erlangen sowie in das Auftreten von Fehlordnung in solchen Verbindungen. Zusätzlich wurde XMCD an den L3,2 Kanten von Co, Fe, and Cr gemessen, um die elementspezifischen magnetischen Momente zu bestimmen. Rechnungen und Messungen zeigen dabei eine Zunahme des magnetischen Momentes bei steigendem Fe-Anteil. Resonante Photoemission mit weicher Röntgenstrahlung sowie Hochenergie Photoemission mit harter Röntgenstrahlung wurden verwendet, um die Zustandsdichte der besetzten Zustände in Co2Cr0.6Fe0.4Al zu untersuchen. Diese Arbeit stellt außerdem eine weitere, neue Verbindung aus der Klasse der Heusler Verbindungen vor. Co2CrIn ist L21 geordnet, wie Messungen mittels Pulver Röntgenbeugung zeigen. Die magnetischen Eigenschaften wurden mit magnetometrisch bestimmt. Co2CrIn ist weichmagnetisch mit einer Sättigungsmagnetisierung von 1.2B bei 5 K. Im Gegensatz zu den bereits oben erwähnten Co2YZ Heusler Verbindungen ist Co2CrIn kein halbmetallischer Ferromagnet. Im Rahmen dieser Arbeit wird weiterhin eine Regel zur Vorhersage von halbmetallischen komplett kompensierten Ferrimagneten in der Klasse der Heusler Verbindungen vorgestellt. Dieses Konzept resultiert aus der Kombination der Slater-Pauling Regel mit der Kübler-Regel. Die Kübler Regel besagt, dass Mn auf der Y Position zu einem hoch lokalisierten magnetischen Moment tendiert. Unter Verwendung dieses neuen Konzeptes werden für einige Kandidaten in der Klasse der Heusler Verbindungen die Eigenschaft des halbmetallischen komplett kompensierten Ferrimagnetismus vorhergesagt. Die Anwendung dieses Konzeptes wird anhand von Rechnungen zur elektronischen Struktur bestätigt.

In defence of modeling simultaneity for a correct approximation of cultural aspects: implications for food consumers studies with latent variables

Dealing with latent constructs (loaded by reflective and congeneric measures) cross-culturally compared means studying how these unobserved variables vary, and/or covary each other, after controlling for possibly disturbing cultural forces. This yields to the so-called ‘measurement invariance’ matter that refers to the extent to which data collected by the same multi-item measurement instrument (i.e., self-reported questionnaire of items underlying common latent constructs) are comparable across different cultural environments. As a matter of fact, it would be unthinkable exploring latent variables heterogeneity (e.g., latent means; latent levels of deviations from the means (i.e., latent variances), latent levels of shared variation from the respective means (i.e., latent covariances), levels of magnitude of structural path coefficients with regard to causal relations among latent variables) across different populations without controlling for cultural bias in the underlying measures. Furthermore, it would be unrealistic to assess this latter correction without using a framework that is able to take into account all these potential cultural biases across populations simultaneously. Since the real world ‘acts’ in a simultaneous way as well. As a consequence, I, as researcher, may want to control for cultural forces hypothesizing they are all acting at the same time throughout groups of comparison and therefore examining if they are inflating or suppressing my new estimations with hierarchical nested constraints on the original estimated parameters. Multi Sample Structural Equation Modeling-based Confirmatory Factor Analysis (MS-SEM-based CFA) still represents a dominant and flexible statistical framework to work out this potential cultural bias in a simultaneous way. With this dissertation I wanted to make an attempt to introduce new viewpoints on measurement invariance handled under covariance-based SEM framework by means of a consumer behavior modeling application on functional food choices.

Implications of regional fault distribution and kinematics for the uplift of rift flanks around the Rwenzori Mountains, Southwestern Uganda

Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Untersuchung der Störungsverteilung und der Störungskinematik im Zusammenhang mit der Hebung der Riftschultern des Rwenzori Gebirges.rnDas Rwenzori Gebirge befindet sich im NNE-SSWbis N-S verlaufenden Albertine Rift, des nördlichsten Segments des westlichen Armes des Ostafrikanischen Grabensystems. Das Albertine Rift besteht aus Becken unterschiedlicher Höhe, die den Lake Albert, Lake Edward, Lake George und Lake Kivu enthalten. Der Rwenzori horst trennt die Becken des Lake Albert und des Lake Edward. Es erstreckt sich 120km in N-S Richtung, sowie 40-50km in E-W Richtung, der h¨ochste Punkt befindet sich 5111 ü. NN. Diese Studie untersucht einen Abschnitt des Rifts zwischen etwa 1°N und 0°30'S Breite sowie 29°30' und 30°30' östlicher Länge ersteckt. Auch die Feldarbeit konzentrierte sich auf dieses Gebiet.rnrnHauptzweck dieser Studie bestand darin, die folgende These auf ihre Richtigkeit zu überprüfen: ’Wenn es im Verlauf der Zeit tatsächlich zu wesentlichen Änderungen in der Störungskinematik kam, dann ist die starke Hebung der Riftflanken im Bereich der Rwenzoris nicht einfach durch Bewegung entlang der Graben-Hauptst¨orungen zu erklären. Vielmehr ist sie ein Resultat des Zusammenspiels mehrerer tektonische Prozesse, die das Spannungsfeld beeinflussen und dadurch Änderungen in der Kinematik hervorrufen.’ Dadurch konzentrierte sich die Studie in erster Linie auf die Störungsanalyse.rnrnDie Kenntnis regionaler Änderungen der Extensionsrichtung ist entscheidend für das Verständnis komplexer Riftsysteme wie dem Ostafrikanischen Graben. Daher bestand der Kern der Untersuchung in der Kartierung von Störungen und der Untersuchung der Störungskinematik. Die Aufnahme strukturgeologischer Daten konzentrierte sich auf die Ugandische Seite des Rifts, und Pal¨aospannungen wurden mit Hilfe von St¨orungsdaten durch Spannungsinversion rekonstruiert.rnDie unterschiedliche Orientierung spr¨oder Strukturen im Gelände, die geometrische Analyse der geologischen Strukturen sowie die Ergebnisse von Mikrostrukturen im Dünnschliff (Kapitel 4) weisen auf verschiedene Spannungsfelder hin, die auf mögliche Änderungen der Extensionsrichtung hinweisen. Die Resultate der Spannungsinversion sprechen für Ab-, Über- und Blattverschiebungen sowie für Schrägüberschiebungen (Kapitel 5). Aus der Orientierung der Abschiebungen gehen zwei verschiedene Extensionsrichtungen hervor: im Wesentlichen NW-SE Extension in fast allen Gebieten, sowie NNE-SSW Extension im östlichen Zentralbereich.rnAus der Analyse von Blattverschiebungen ergaben sich drei unterschiedliche Spannungszustände. Zum Einen NNW-SSE bis N-S Kompression in Verbindung mit ENE-WSW bzw E-W Extension wurde für die nördlichen und die zentralen Ruwenzoris ausgemacht. Ein zweiter Spannungszustand mit WNW-ESE Kompression/NNE-SSW Extension betraf die Zentralen Rwenzoris. Ein dritter Spannungszustand mit NNW-SSE Extension betraf den östlichen Zentralteil der Rwenzoris. Schrägüberschiebungen sind durch dazu schräge Achsen charakterisiert, die für N-S bis NNW-SSE Kompression sprechen und ausschließlich im östlichen Zentralabschnitt auftreten. Überschiebungen, die hauptsächlich in den zentralen und den östlichen Rwenzoris auftreten, sprechen für NE-SW orientierten σ2-Achsen und NW-SE Extension.rnrnEs konnten drei unterschiedliche Spannungseinflüsse identifiziert werden: auf die kollisionsbedingte Bildung eines Überschiebungssystem folgte intra-kratonische Kompression und schließlich extensionskontrollierte Riftbildung. Der Übergang zwischen den beiden letztgenannten Spannungszuständen erfolgte Schrittweise und erzeugte vermutlich lokal begrenzte Transpression und Transtension. Gegenw¨artig wird die Störungskinematik der Region durch ein tensiles Spannungsregime in NW-SE bis N-S Richtung bestimmt.rnrnLokale Spannungsvariationen werden dabei hauptsächlich durch die Interferenzrndes regionalen Spannungsfeldes mit lokalen Hauptst¨orungen verursacht. Weitere Faktoren die zu lokalen Veränderungen des Spannungsfeldes führen können sind unterschiedliche Hebungsgeschwindigkeiten, Blockrotation oder die Interaktion von Riftsegmenten. Um den Einfluß präexistenter Strukturen und anderer Bedingungen auf die Hebung der Rwenzoris zu ermitteln, wurde der Riftprozeß mit Hilfe eines analogen ’Sandbox’-Modells rekonstruiert (Kapitel 6). Da sich die Moho-Diskontinuität im Bereich des Arbeitsgebietes in einer Tiefe von 25 km befindet, aktive Störungen aber nur bis zu einer Tiefe von etwa 20 km beobachtet werden können (Koehn et al. 2008), wurden nur die oberen 25 km im Modell nachbebildet. Untersucht und mit Geländebeobachtungen verglichen wurden sowohl die Reihenfolge, in der Riftsegmente entstehen, als auch die Muster, die sich im Verlauf der Nukleierung und des Wachstums dieser Riftsegmente ausbilden. Das Hauptaugenmerk wurde auf die Entwicklung der beiden Subsegmente gelegt auf denen sich der Lake Albert bzw. der Lake Edward und der Lake George befinden, sowie auf das dazwischenliegende Rwenzori Gebirge. Das Ziel der Untersuchung bestand darin herauszufinden, in welcher Weise das südwärts propagierende Lake Albert-Subsegment mit dem sinistral versetzten nordwärts propagierenden Lake Edward/Lake George-Subsegment interagiert.rnrnVon besonderem Interesse war es, in welcherWeise die Strukturen innerhalb und außerhalb der Rwenzoris durch die Interaktion dieser Riftsegmente beeinflußt wurden. rnrnDrei verschiedene Versuchsreihen mit unterschiedlichen Randbedingungen wurden miteinander verglichen. Abhängig vom vorherrschenden Deformationstyp der Transferzone wurden die Reihen als ’Scherungs-dominiert’, ’Extensions-dominiert’ und als ’Rotations-dominiert’ charakterisiert. Die Beobachtung der 3-dimensionalen strukturellen Entwicklung der Riftsegmente wurde durch die Kombination von Modell-Aufsichten mit Profilschnitten ermöglicht. Von den drei genannten Versuchsreihen entwickelte die ’Rotationsdominierten’ Reihe einen rautenförmiger Block im Tranferbereich der beiden Riftsegmente, der sich um 5−20° im Uhrzeigersinn drehte. DieserWinkel liegt im Bereich des vermuteten Rotationswinkel des Rwenzori-Blocks (5°). Zusammengefasst untersuchen die Sandbox-Versuche den Einfluss präexistenter Strukturen und der Überlappung bzw. Überschneidung zweier interagierender Riftsegmente auf die Entwicklung des Riftsystems. Sie befassen sich darüber hinaus mit der Frage, welchen Einfluss Blockbildung und -rotation auf das lokale Stressfeld haben.