Unmixing hyperspectral data: independent and dependent component analysis

The development of high spatial resolution airborne and spaceborne sensors has improved the capability of ground-based data collection in the fields of agriculture, geography, geology, mineral identification, detection [2, 3], and classification [4–8]. The signal read by the sensor from a given spatial element of resolution and at a given spectral band is a mixing of components originated by the constituent substances, termed endmembers, located at that element of resolution. This chapter addresses hyperspectral unmixing, which is the decomposition of the pixel spectra into a collection of constituent spectra, or spectral signatures, and their corresponding fractional abundances indicating the proportion of each endmember present in the pixel [9, 10]. Depending on the mixing scales at each pixel, the observed mixture is either linear or nonlinear [11, 12]. The linear mixing model holds when the mixing scale is macroscopic [13]. The nonlinear model holds when the mixing scale is microscopic (i.e., intimate mixtures) [14, 15]. The linear model assumes negligible interaction among distinct endmembers [16, 17]. The nonlinear model assumes that incident solar radiation is scattered by the scene through multiple bounces involving several endmembers [18]. Under the linear mixing model and assuming that the number of endmembers and their spectral signatures are known, hyperspectral unmixing is a linear problem, which can be addressed, for example, under the maximum likelihood setup [19], the constrained least-squares approach [20], the spectral signature matching [21], the spectral angle mapper [22], and the subspace projection methods [20, 23, 24]. Orthogonal subspace projection [23] reduces the data dimensionality, suppresses undesired spectral signatures, and detects the presence of a spectral signature of interest. The basic concept is to project each pixel onto a subspace that is orthogonal to the undesired signatures. As shown in Settle [19], the orthogonal subspace projection technique is equivalent to the maximum likelihood estimator. This projection technique was extended by three unconstrained least-squares approaches [24] (signature space orthogonal projection, oblique subspace projection, target signature space orthogonal projection). Other works using maximum a posteriori probability (MAP) framework [25] and projection pursuit [26, 27] have also been applied to hyperspectral data. In most cases the number of endmembers and their signatures are not known. Independent component analysis (ICA) is an unsupervised source separation process that has been applied with success to blind source separation, to feature extraction, and to unsupervised recognition [28, 29]. ICA consists in finding a linear decomposition of observed data yielding statistically independent components. Given that hyperspectral data are, in given circumstances, linear mixtures, ICA comes to mind as a possible tool to unmix this class of data. In fact, the application of ICA to hyperspectral data has been proposed in reference 30, where endmember signatures are treated as sources and the mixing matrix is composed by the abundance fractions, and in references 9, 25, and 31–38, where sources are the abundance fractions of each endmember. In the first approach, we face two problems: (1) The number of samples are limited to the number of channels and (2) the process of pixel selection, playing the role of mixed sources, is not straightforward. In the second approach, ICA is based on the assumption of mutually independent sources, which is not the case of hyperspectral data, since the sum of the abundance fractions is constant, implying dependence among abundances. This dependence compromises ICA applicability to hyperspectral images. In addition, hyperspectral data are immersed in noise, which degrades the ICA performance. IFA [39] was introduced as a method for recovering independent hidden sources from their observed noisy mixtures. IFA implements two steps. First, source densities and noise covariance are estimated from the observed data by maximum likelihood. Second, sources are reconstructed by an optimal nonlinear estimator. Although IFA is a well-suited technique to unmix independent sources under noisy observations, the dependence among abundance fractions in hyperspectral imagery compromises, as in the ICA case, the IFA performance. Considering the linear mixing model, hyperspectral observations are in a simplex whose vertices correspond to the endmembers. Several approaches [40–43] have exploited this geometric feature of hyperspectral mixtures [42]. Minimum volume transform (MVT) algorithm [43] determines the simplex of minimum volume containing the data. The MVT-type approaches are complex from the computational point of view. Usually, these algorithms first find the convex hull defined by the observed data and then fit a minimum volume simplex to it. Aiming at a lower computational complexity, some algorithms such as the vertex component analysis (VCA) [44], the pixel purity index (PPI) [42], and the N-FINDR [45] still find the minimum volume simplex containing the data cloud, but they assume the presence in the data of at least one pure pixel of each endmember. This is a strong requisite that may not hold in some data sets. In any case, these algorithms find the set of most pure pixels in the data. Hyperspectral sensors collects spatial images over many narrow contiguous bands, yielding large amounts of data. For this reason, very often, the processing of hyperspectral data, included unmixing, is preceded by a dimensionality reduction step to reduce computational complexity and to improve the signal-to-noise ratio (SNR). Principal component analysis (PCA) [46], maximum noise fraction (MNF) [47], and singular value decomposition (SVD) [48] are three well-known projection techniques widely used in remote sensing in general and in unmixing in particular. The newly introduced method [49] exploits the structure of hyperspectral mixtures, namely the fact that spectral vectors are nonnegative. The computational complexity associated with these techniques is an obstacle to real-time implementations. To overcome this problem, band selection [50] and non-statistical [51] algorithms have been introduced. This chapter addresses hyperspectral data source dependence and its impact on ICA and IFA performances. The study consider simulated and real data and is based on mutual information minimization. Hyperspectral observations are described by a generative model. This model takes into account the degradation mechanisms normally found in hyperspectral applications—namely, signature variability [52–54], abundance constraints, topography modulation, and system noise. The computation of mutual information is based on fitting mixtures of Gaussians (MOG) to data. The MOG parameters (number of components, means, covariances, and weights) are inferred using the minimum description length (MDL) based algorithm [55]. We study the behavior of the mutual information as a function of the unmixing matrix. The conclusion is that the unmixing matrix minimizing the mutual information might be very far from the true one. Nevertheless, some abundance fractions might be well separated, mainly in the presence of strong signature variability, a large number of endmembers, and high SNR. We end this chapter by sketching a new methodology to blindly unmix hyperspectral data, where abundance fractions are modeled as a mixture of Dirichlet sources. This model enforces positivity and constant sum sources (full additivity) constraints. The mixing matrix is inferred by an expectation-maximization (EM)-type algorithm. This approach is in the vein of references 39 and 56, replacing independent sources represented by MOG with mixture of Dirichlet sources. Compared with the geometric-based approaches, the advantage of this model is that there is no need to have pure pixels in the observations. The chapter is organized as follows. Section 6.2 presents a spectral radiance model and formulates the spectral unmixing as a linear problem accounting for abundance constraints, signature variability, topography modulation, and system noise. Section 6.3 presents a brief resume of ICA and IFA algorithms. Section 6.4 illustrates the performance of IFA and of some well-known ICA algorithms with experimental data. Section 6.5 studies the ICA and IFA limitations in unmixing hyperspectral data. Section 6.6 presents results of ICA based on real data. Section 6.7 describes the new blind unmixing scheme and some illustrative examples. Section 6.8 concludes with some remarks.

Vertex component analysis: a geometric-based approach to unmix hyperspectral data

Hyperspectral remote sensing exploits the electromagnetic scattering patterns of the different materials at specific wavelengths [2, 3]. Hyperspectral sensors have been developed to sample the scattered portion of the electromagnetic spectrum extending from the visible region through the near-infrared and mid-infrared, in hundreds of narrow contiguous bands [4, 5]. The number and variety of potential civilian and military applications of hyperspectral remote sensing is enormous [6, 7]. Very often, the resolution cell corresponding to a single pixel in an image contains several substances (endmembers) [4]. In this situation, the scattered energy is a mixing of the endmember spectra. A challenging task underlying many hyperspectral imagery applications is then decomposing a mixed pixel into a collection of reflectance spectra, called endmember signatures, and the corresponding abundance fractions [8–10]. Depending on the mixing scales at each pixel, the observed mixture is either linear or nonlinear [11, 12]. Linear mixing model holds approximately when the mixing scale is macroscopic [13] and there is negligible interaction among distinct endmembers [3, 14]. If, however, the mixing scale is microscopic (or intimate mixtures) [15, 16] and the incident solar radiation is scattered by the scene through multiple bounces involving several endmembers [17], the linear model is no longer accurate. Linear spectral unmixing has been intensively researched in the last years [9, 10, 12, 18–21]. It considers that a mixed pixel is a linear combination of endmember signatures weighted by the correspondent abundance fractions. Under this model, and assuming that the number of substances and their reflectance spectra are known, hyperspectral unmixing is a linear problem for which many solutions have been proposed (e.g., maximum likelihood estimation [8], spectral signature matching [22], spectral angle mapper [23], subspace projection methods [24,25], and constrained least squares [26]). In most cases, the number of substances and their reflectances are not known and, then, hyperspectral unmixing falls into the class of blind source separation problems [27]. Independent component analysis (ICA) has recently been proposed as a tool to blindly unmix hyperspectral data [28–31]. ICA is based on the assumption of mutually independent sources (abundance fractions), which is not the case of hyperspectral data, since the sum of abundance fractions is constant, implying statistical dependence among them. This dependence compromises ICA applicability to hyperspectral images as shown in Refs. [21, 32]. In fact, ICA finds the endmember signatures by multiplying the spectral vectors with an unmixing matrix, which minimizes the mutual information among sources. If sources are independent, ICA provides the correct unmixing, since the minimum of the mutual information is obtained only when sources are independent. This is no longer true for dependent abundance fractions. Nevertheless, some endmembers may be approximately unmixed. These aspects are addressed in Ref. [33]. Under the linear mixing model, the observations from a scene are in a simplex whose vertices correspond to the endmembers. Several approaches [34–36] have exploited this geometric feature of hyperspectral mixtures [35]. Minimum volume transform (MVT) algorithm [36] determines the simplex of minimum volume containing the data. The method presented in Ref. [37] is also of MVT type but, by introducing the notion of bundles, it takes into account the endmember variability usually present in hyperspectral mixtures. The MVT type approaches are complex from the computational point of view. Usually, these algorithms find in the first place the convex hull defined by the observed data and then fit a minimum volume simplex to it. For example, the gift wrapping algorithm [38] computes the convex hull of n data points in a d-dimensional space with a computational complexity of O(nbd=2cþ1), where bxc is the highest integer lower or equal than x and n is the number of samples. The complexity of the method presented in Ref. [37] is even higher, since the temperature of the simulated annealing algorithm used shall follow a log( ) law [39] to assure convergence (in probability) to the desired solution. Aiming at a lower computational complexity, some algorithms such as the pixel purity index (PPI) [35] and the N-FINDR [40] still find the minimum volume simplex containing the data cloud, but they assume the presence of at least one pure pixel of each endmember in the data. This is a strong requisite that may not hold in some data sets. In any case, these algorithms find the set of most pure pixels in the data. PPI algorithm uses the minimum noise fraction (MNF) [41] as a preprocessing step to reduce dimensionality and to improve the signal-to-noise ratio (SNR). The algorithm then projects every spectral vector onto skewers (large number of random vectors) [35, 42,43]. The points corresponding to extremes, for each skewer direction, are stored. A cumulative account records the number of times each pixel (i.e., a given spectral vector) is found to be an extreme. The pixels with the highest scores are the purest ones. N-FINDR algorithm [40] is based on the fact that in p spectral dimensions, the p-volume defined by a simplex formed by the purest pixels is larger than any other volume defined by any other combination of pixels. This algorithm finds the set of pixels defining the largest volume by inflating a simplex inside the data. ORA SIS [44, 45] is a hyperspectral framework developed by the U.S. Naval Research Laboratory consisting of several algorithms organized in six modules: exemplar selector, adaptative learner, demixer, knowledge base or spectral library, and spatial postrocessor. The first step consists in flat-fielding the spectra. Next, the exemplar selection module is used to select spectral vectors that best represent the smaller convex cone containing the data. The other pixels are rejected when the spectral angle distance (SAD) is less than a given thresh old. The procedure finds the basis for a subspace of a lower dimension using a modified Gram–Schmidt orthogonalizati on. The selected vectors are then projected onto this subspace and a simplex is found by an MV T pro cess. ORA SIS is oriented to real-time target detection from uncrewed air vehicles using hyperspectral data [46]. In this chapter we develop a new algorithm to unmix linear mixtures of endmember spectra. First, the algorithm determines the number of endmembers and the signal subspace using a newly developed concept [47, 48]. Second, the algorithm extracts the most pure pixels present in the data. Unlike other methods, this algorithm is completely automatic and unsupervised. To estimate the number of endmembers and the signal subspace in hyperspectral linear mixtures, the proposed scheme begins by estimating sign al and noise correlation matrices. The latter is based on multiple regression theory. The signal subspace is then identified by selectin g the set of signal eigenvalue s that best represents the data, in the least-square sense [48,49 ], we note, however, that VCA works with projected and with unprojected data. The extraction of the end members exploits two facts: (1) the endmembers are the vertices of a simplex and (2) the affine transformation of a simplex is also a simplex. As PPI and N-FIND R algorithms, VCA also assumes the presence of pure pixels in the data. The algorithm iteratively projects data on to a direction orthogonal to the subspace spanned by the endmembers already determined. The new end member signature corresponds to the extreme of the projection. The algorithm iterates until all end members are exhausted. VCA performs much better than PPI and better than or comparable to N-FI NDR; yet it has a computational complexity between on e and two orders of magnitude lower than N-FINDR. The chapter is structure d as follows. Section 19.2 describes the fundamentals of the proposed method. Section 19.3 and Section 19.4 evaluate the proposed algorithm using simulated and real data, respectively. Section 19.5 presents some concluding remarks.

Comportamento da tibiotársica na sequência de movimento de sentar para de pé em crianças prematuras

Introdução: A prematuridade constitui um fator de risco para a ocorrência de lesões ao nível do sistema nervoso central, sendo que uma idade gestacional inferior a 36 semanas potencia esse mesmo risco, nomeadamente para a paralisia cerebral (PC) do tipo diplegia espástica. A sequência de movimento de sentado para de pé (SPP), sendo uma das aprendizagens motoras que exige um controlo postural (CP) ao nível da tibiotársica, parece ser uma tarefa funcional frequentemente comprometida em crianças prematuras com e sem PC. Objetivo(s): Descrever o comportamento dos músculos da tibiotársica, tibial anterior (TA) e solear (SOL), no que diz respeito ao timing de ativação, magnitude e co-ativação muscular durante a fase I e início da fase II na sequência de movimento de SPP realizada por cinco crianças prematuras com PC do tipo diplegia espástica e cinco crianças prematuras sem diagnóstico de alteração neuromotoras, sendo as primeiras sujeitas a um programa de intervenção baseado nos princípios do conceito de Bobath – Tratamento do Neurodesenvolvimento (TND). Métodos: Foram avaliadas 10 crianças prematuras, cinco com PC e cinco sem diagnóstico de alterações neuromotoras, tendo-se recorrido à eletromiografia de superfície para registar parâmetros musculares, nomeadamente timings, magnitudes e valores de co-ativação dos músculos TA e SOL, associados à fase I e inico da fase II da sequência de movimento de SPP. Procedeu-se ao registo de imagem de modo a facilitar a avaliação dos componentes de movimento associados a esta tarefa. Estes procedimentos foram realizados num único momento, no caso das crianças sem diagnóstico de alterações neuromotoras e em dois momentos, antes e após a aplicação de um programa de intervenção segundo o Conceito de Bobath – TND no caso das crianças com PC. A estas foi ainda aplicado o Teste da Medida das Funções Motoras (TMFM–88) e a Classificação Internacional da Funcionalidade Incapacidade e Saúde – crianças e jovens (CIF-CJ). Resultados: Através da eletromiografia constatou-se que ambos os grupos apresentaram timings de ativação afastados da janela temporal considerada como ajustes posturais antecipatórios (APAs), níveis elevados de co-ativação, em alguns casos com inversão na ordem de recrutamento muscular o que foi possível modificar nas crianças com PC após o período de intervenção. Nestas, verificou-se ainda que, a sequência de movimento de SPP foi realizada com menor número de compensações e com melhor relação entre estruturas proximais e distais compatível com o aumento do score final do TMFM-88 e modificação positiva nos itens de atividade e participação da CIF-CJ. Conclusão: As crianças prematuras com e sem PC apresentaram alterações no CP da tibiotársica e níveis elevados de co-ativação muscular. Após o período de intervenção as crianças com PC apresentaram modificações positivas no timing e co-ativação muscular, com impacto funcional evidenciado no aumento do score final da TMFM-88 e modificações positivas na CIF-CJ.

Armazéns de dados em bases de dados NoSQL

Na atualidade, existe uma quantidade de dados criados diariamente que ultrapassam em muito as mais otimistas espectativas estabelecidas na década anterior. Estes dados têm origens bastante diversas e apresentam-se sobre várias formas. Este novo conceito que dá pelo nome de Big Data está a colocar novos e rebuscados desafios ao seu armazenamento, tratamento e manipulação. Os tradicionais sistemas de armazenamento não se apresentam como a solução indicada para este problema. Estes desafios são alguns dos mais analisados e dissertados temas informáticos do momento. Várias tecnologias têm emergido com esta nova era, das quais se salienta um novo paradigma de armazenamento, o movimento NoSQL. Esta nova filosofia de armazenamento visa responder às necessidades de armazenamento e processamento destes volumosos e heterogéneos dados. Os armazéns de dados são um dos componentes mais importantes do âmbito Business Intelligence e são, maioritariamente, utilizados como uma ferramenta de apoio aos processos de tomada decisão, levados a cabo no dia-a-dia de uma organização. A sua componente histórica implica que grandes volumes de dados sejam armazenados, tratados e analisados tendo por base os seus repositórios. Algumas organizações começam a ter problemas para gerir e armazenar estes grandes volumes de informação. Esse facto deve-se, em grande parte, à estrutura de armazenamento que lhes serve de base. Os sistemas de gestão de bases de dados relacionais são, há algumas décadas, considerados como o método primordial de armazenamento de informação num armazém de dados. De facto, estes sistemas começam a não se mostrar capazes de armazenar e gerir os dados operacionais das organizações, sendo consequentemente cada vez menos recomendada a sua utilização em armazéns de dados. É intrinsecamente interessante o pensamento de que as bases de dados relacionais começam a perder a luta contra o volume de dados, numa altura em que um novo paradigma de armazenamento surge, exatamente com o intuito de dominar o grande volume inerente aos dados Big Data. Ainda é mais interessante o pensamento de que, possivelmente, estes novos sistemas NoSQL podem trazer vantagens para o mundo dos armazéns de dados. Assim, neste trabalho de mestrado, irá ser estudada a viabilidade e as implicações da adoção de bases de dados NoSQL, no contexto de armazéns de dados, em comparação com a abordagem tradicional, implementada sobre sistemas relacionais. Para alcançar esta tarefa, vários estudos foram operados tendo por base o sistema relacional SQL Server 2014 e os sistemas NoSQL, MongoDB e Cassandra. Várias etapas do processo de desenho e implementação de um armazém de dados foram comparadas entre os três sistemas, sendo que três armazéns de dados distintos foram criados tendo por base cada um dos sistemas. Toda a investigação realizada neste trabalho culmina no confronto da performance de consultas, realizadas nos três sistemas.

A importância das consultoras no processo de internacionalização das micro, pequenas e médias empresas em Portugal

Relatório de Estágio Apresentado ao Instituto de Contabilidade e Administração do Porto para a obtenção do grau de Mestre em Empreendedorismo e Internacionalização, sob orientação da Mestre Inês Veiga Pereira

Combate à fraude em jogos de casino, assistida por computador

No decorrer dos últimos anos tem-se verificado um acréscimo do número de sistemas de videovigilância presentes nos mais diversos ambientes, sendo que estes se encontram cada vez mais sofisticados. Os casinos são um exemplo bastante popular da utilização destes sistemas sofisticados, sendo que vários casinos, hoje em dia, utilizam câmeras para controlo automático das suas operações de jogo. No entanto, atualmente existem vários tipos de jogos em que o controlo automático ainda não se encontra disponível, sendo um destes, o jogo Banca Francesa. A presente dissertação tem como objetivo propor um conjunto de algoritmos idealizados para um sistema de controlo e gestão do jogo de casino Banca Francesa através do auxílio de componentes pertencentes à área da computação visual, tendo em conta os contributos mais relevantes e existentes na área, elaborados por investigadores e entidades relacionadas. No decorrer desta dissertação são apresentados quatro módulos distintos, os quais têm como objetivo auxiliar os casinos a prevenir o acontecimento de fraudes durante o decorrer das suas operações, assim como auxiliar na recolha automática de resultados de jogo. Os quatro módulos apresentados são os seguintes: Dice Sample Generator – Módulo proposto para criação de casos de teste em grande escala; Dice Sample Analyzer – Módulo proposto para a deteção de resultados de jogo; Dice Calibration – Módulo proposto para calibração automática do sistema; Motion Detection – Módulo proposto para a deteção de fraude no jogo. Por fim, para cada um dos módulos, é apresentado um conjunto de testes e análises de modo a verificar se é possível provar o conceito para cada uma das propostas apresentadas.

The role of Public Health Laboratory in the problem os salmonellosis in São Paulo, Brazil

From 1950 to 1990 a total of 45,862 strains (31,517 isolates from human sources, and 14,345 of non-human origin) were identified at Instituto Adolfo Lutz. No prevalence of any serovars was seen during the period 1950-66 among human sources isolates. Important changing pattern was seen in 1968, when S. Typhimurim surprisingly increased becoming the prevalent serovar in the following decades. During the period of 1970-76, S. Typhimurium represented 77.7% of all serovars of human origin. Significant rise in S. Agona isolation as well as in the number of different serovars among human sources strains were seen in the late 70' and the 80's. More than one hundred different serovars were identified among non-human origin strains. Among serovars isolated from human sources, 74.9%, 15.5%, and 3.7% were recovered from stool, blood, and cerebrospinal fluid cultures, respectively. The outbreak of meningitis by S. Grumpensis in the 60's, emphasizes the concept that any Salmonella serovars can be a cause of epidemics, mainly of the nosocomial origin. This evaluation covering a long period shows the important role of the Public Health Laboratory in the surveillance of salmonellosis, one of the most frequent zoonosis in the world.

The cardinal and the idempotent number of various monoids of transformations on a finite chain

Bulletin of the Malaysian Mathematical Sciences Society, 2, 34 (1),(2011), p. 79–85

Epidemiologia e Saúde Públi

RESUMO - Visa-se explicitar a origem, a razão de ser, a natureza e o que se perspectiva da relação entre a Epidemiologia e a Saúde Pública, através de uma leitura histórica. As duas entidades foram-se definindo e fazendo sentido em conjunto, com sucessos e, também, muita polémica, desde há milénios e até meados do século XIX. Nesta época, uma combinação de circunstâncias proporcionou-lhes uma explosão de crescimento e de definição, de par com várias outras áreas disciplinares. Desde o antigo relato bíblico de como boa alimentação explica o bom estado de saúde, até à valorização científica das condicionantes sociais e económicas da saúde por Marmot e Rose, passando por «miasmas» causando doença e pela deslocação do conceito de risco individual de saúde para o de risco populacional — com as implicações inerentes a essa importante inovação —, este percurso permite identificar as fundações de tão notável simbiose, explicar o estado presente, vê-la evoluir e achar nela o significado do património hoje disponível, e o que ele promete. Algumas discrepâncias quanto à designação dos seus métodos, bem como a contínua discussão quanto à sua verdadeira natureza e orientação futura, atestam a juventude da Epidemiologia como disciplina científica. Entretanto, a Saúde Pública esforça-se por manter a sua essência integradora, à medida que outras disciplinas contribuem mais para que concretize os seus objectivos; é desafiada pela exposição das populações, em larga escala, a factores de doença, por vezes de intensidade mínima, e pelo surgimento de novas doenças ou a ampliação do volume de outras na população, muitas vezes não respeitando fronteiras. A história dessa simbiose mostra bem que conhecer o modo como uma doença se origina permite controlá-la na população, ou mesmo evitá-la, e que é grande o número de problemas que, em sinergia, as duas disciplinas podem clarificar e resolver. Assim, a Epidemiologia oferece à Saúde Pública explicações (olhos, inteligência e linguagem) para os problemas de saúde das populações — o que permite à segunda saber sobre o quê agir —, cenários de possível evolução dos problemas — o que permite aos decisores optarem em função de diferentes pressupostos, sobre como agir — e capacidade de juízo sobre os resultados das acções empreendidas, em simultâneo com a elevação do nível de consciência, de compreensão e de intervenção quanto ao que se está a passar, tanto pelos profissionais, como pela população — transferência do conhecimento. Facilmente se antecipa que a relação entre as duas disciplinas irá evoluir para maior complexidade e, também, solicitação e exigência da Saúde Pública sobre a Epidemiologia, que terá que corresponder em utilidade. E esta, continuando a subespecializar-se e a sofisticar-se tanto nos métodos, como nos enfoques sobre categorias específicas de factores, precisará de progredir muito na gestão da sua consistência enquanto corpo de conhecimento integrado e com peculiaridades metodológicas, à semelhança da Saúde Pública.O modo como evoluirá a relação entre ambas depende ainda da evolução dos próprios problemas, conceitos, teorias e soluções relacionados com a saúde das populações, e ainda do desenvolvimento das demais disciplinas chamadas à integração por ambas, para enfrentarem esses desafios. Nomeadamente, a Epidemiologia terá que gerir com perícia dificuldades já identificadas, como: incorporar métodos qualitativos de investigação na sua fortíssima tradição e cultura quantitativa; operacionalizar satisfatoriamente o conceito de «risco atribuível na população», ao serviço da definição de prioridades de acção dirigida às necessidades de saúde; aperfeiçoar modelos de interpretação causal que respeitem a multicausalidade; aproveitar as técnicas estatísticas de análise multivariada, sem se perder na abstracção dos seus modelos; desenvolver a investigação nas dimensões positivas de saúde, além da doença, para contribuir melhor para a realização da Saúde Pública, sua principal cliente e fornecedora de oportunidades.--------------------------ABSTRACT - The aim of the author is to explicit the origin, the rationale, the nature and the prospects of the relationship between Epidemiology and Public health, through an historic approach. The two entities have been defining and making sense together, by achieving successes, but also with much controversy, since millennia ago, until mid XIX century. A combination of circumstances provided them the opportunity for an explosion of growth and definition, then, alongside several other disciplines. From the ancient biblical report on how good food explains good health, up to the scientific appreciation of both social and economical constraints to health by Marmot and Rose, passing through «miasma» causing disease and through displacing from individual health risk to population risk — with the inherent implications of that important innovation —, this route allows the identification of the foundations of such remarkable symbiosis, the explanation of current status, to see its evolution and find in it the meaning of today’s heritage and what it promises. Some discrepancies on the name of its methods, as well as the continuing discussion about its true nature and future orientation, attest Epidemiology’s youth as a scientific discipline. Meanwhile, Public Health strives to keep its integrating essence, while other disciplines increasingly contribute so that it achieves its objectives; it is challenged by large scale population exposure to disease factors, sometimes with a minimum intensity, and by new diseases emerging in the population or by old ones getting amplified, often not respecting regions boundaries. The history of such a symbiosis shows that knowing the way a disease is generated allows to control it in the population, or even to avoid it, and that the number of problems that the two disciplines are able to clarify and solve together in synergy is considerable. Therefore, Epidemiology offers Public Health explanations (eyes, intelligence and language) for populations’s health problems — allowing that the latter knows on what to act —, scenarios on how problems may tend to evolve — allowing decision-makers to make their choices as a function of different assumptions, on how to act — and judgement capabilities on the results of already undertaken actions, accompanied by the raising of conscience level, understanding and intervention of what is going on by both professionals and the population – knowledge transfer. It is easy to anticipate that the relationship between both disciplines will develop towards increasing complexity and demand from Public Health to Epidemiology, and that this one will have to correspond in usefulness. And the latter, while continuing its subspecialisation and sophistication either in its methods, or in its approaches to specific factor categories, will need to progress in managing its consistency as an integrated body of knowledge having methodological peculiarities, similarly to Public Health. Further, the way the relationship between both will evolve depends on the evolution of the problems themselves, of the concepts, theories and solutions related to the health of populations, and on the development of remaining disciplines called to integration by both, in other to face those problems. Namely, Epidemiology will have to manage with expertise some already known difficulties, as: the inclusion of qualitative research methods in its very strong quantitative tradition and culture; to grant satisfactory operation to the «population attributable risk» concept, in support to the definition of action priorities envisaging health needs; to improve causal interpretation models that comply with multicausality; to take advantage of multivariate statistical techniques, without get

Rhapsody in Fractional

This paper studies several topics related with the concept of “fractional” that are not directly related with Fractional Calculus, but can help the reader in pursuit new research directions. We introduce the concept of non-integer positional number systems, fractional sums, fractional powers of a square matrix, tolerant computing and FracSets, negative probabilities, fractional delay discrete-time linear systems, and fractional Fourier transform.

Prevalence of Asthma in a Portuguese Countryside Town:Repercussions on Absenteeism and Self-Concept

Background: Childhood asthma represents an increasing health problem and is the leading cause of hospital admission and absenteeism in children with chronic disease. It also compromises quality of life, eventually contributing to disturbances in self-concept. Self-concept is a recent and global perspective of “the self” and relates to skills, self-image and self-esteem. Little information is available on this topic and there are no data from Portuguese countryside towns. Objective: The aim of this study was to determine the prevalence of asthma among all school children in the 5th and 6th grades in a Portuguese countryside town and to establish its possible correlation with absenteeism and self-concept. Methods: In April 2002, two questionnaires were administered in the presence of the researcher to a group of 950 children attending different schools. The children completed the internationally renowned questionnaires: ISAAC and the Self-Concept Scale by Susan Harter. Results: Our sample (n = 818) had a mean age of 11 years (10-15 years) and a male-to-female ratio of 1/1. The cumulative prevalence of asthma was11.9% and that of active asthma was 8.8 %; 63.9% of asthmatics were male and 36.1 % were female. The mean age of asthmatics was 11.34 years and 74 % had active symptoms. Comparison of this group of 97 asthmatic children with the remaining children revealed a statistically significant correlation between the presence of asthma and school absenteeism (global: p = 0.04; gymnastics: 0.05). Regarding the Self-Concept Scale a statistically significant association was found between the presence of asthma and school achievement (p = 0.027), physical appearance (p = 0.015), behavior (p < 0.000) and self-esteem (p < 0.000). No statistically significant correlations were found in social acceptance (p = 0.289) or athletic competence (p = 0.085). Asthmatic boys had higher self-concept scores than girls, except in the domain of behavior. Conclusions: Twelve percent of the population studied was asthmatic. In asthmatic children, absenteeism was higher and self-concept was lower for almost all domains, except social acceptance and athletic achievement, probably due to overprotection.

Interactional strategies between terminologist and domain specialist. Putting order into our universe: the concept of Blended Learning

A presente comunicação visa discutir as mais-valias de um desenho metodológico sustentado numa abordagem conceptual da Terminologia aplicado ao exercício de harmonização da definição do cenário educativo mais promissor do Ensino Superior actual: o blended learning. Sendo a Terminologia uma disciplina que se ocupa da representação, da descrição e da definição do conhecimento especializado através da língua a essência deste domínio do saber responde a uma necessidade fundamental da sociedade actual: putting order into our universe, nas palavras de Nuopponen (2011). No contexto descrito, os conceitos, enquanto elementos da estrutura do conhecimento (Sager, 1990) constituem um objecto de investigação de complexidade não despicienda, pois apesar do postulado de que a língua constitui uma ferramenta fundamental para descrever e organizar o conhecimento, o princípio isomórfico não pode ser tomado como adquirido. A abordagem conceptual em Terminologia propõe uma visão precisa do papel da língua no trabalho terminológico, sendo premissa basilar que não existe uma correspondência unívoca entre os elementos atomísticos do conhecimento e os elementos da expressão linguística. É pela razões enunciadas que as opções metodológicas circunscritas à análise do texto de especialidade serão consideradas imprecisas. Nesta reflexão perspectiva-se que o conceito-chave de uma abordagem conceptual do trabalho terminológico implica a combinação de um processo de elicitação do conhecimento tácito através de uma negociação discursiva orientada para o conceito e a análise de corpora textuais. Defende-se consequentemente que as estratégias de interacção entre terminólogo e especialista de domínio merecem atenção detalhada pelo facto de se reflectirem com expressividade na qualidade dos resultados obtidos. Na sequência do exposto, o modelo metodológico que propomos sustenta-se em três etapas que privilegiam um refinamento dessa interacção permitindo ao terminólogo afirmar-se como sujeito conceptualizador, decisor e interventor: (1) etapa exploratória do domínio-objecto de estudo; (2) etapa de análise onamasiológica de evidência textual e discursiva; (3) etapa de modelização e de validação de resultados. Defender-se-á a produtividade de uma sequência cíclica entre a análise textual e discursiva para fins onomasiológicos, a interacção colaborativa e a introspecção.

The characteristic time of glucose diffusion measured for muscle tissue at optical clearing

The study of agent diffusion in biological tissues is very important to understand and characterize the optical clearing effects and mechanisms involved: tissue dehydration and refractive index matching. From measurements made to study the optical clearing, it is obvious that light scattering is reduced and that the optical properties of the tissue are controlled in the process. On the other hand, optical measurements do not allow direct determination of the diffusion properties of the agent in the tissue and some calculations are necessary to estimate those properties. This fact is imposed by the occurrence of two fluxes at optical clearing: water typically directed out of and agent directed into the tissue. When the water content in the immersion solution is approximately the same as the free water content of the tissue, a balance is established for water and the agent flux dominates. To prove this concept experimentally, we have measured the collimated transmittance of skeletal muscle samples under treatment with aqueous solutions containing different concentrations of glucose. After estimating the mean diffusion time values for each of the treatments we have represented those values as a function of glucose concentration in solution. Such a representation presents a maximum diffusion time for a water content in solution equal to the tissue free water content. Such a maximum represents the real diffusion time of glucose in the muscle and with this value we could calculate the corresponding diffusion coefficient.

Aprendizagem dos números racionais não negativos com alunos do 3.º ano

Este estudo visa compreender as dificuldades que os alunos evidenciam na aprendizagem da noção de número racional não negativo. Ao longo da minha experiência como docente do 2.º ciclo, permitiu-me questionar por que razão os alunos de 5.º e 6.º ano apresentam dificuldades em compreender o conceito de fração nos seus diversos significados: número, partetodo, quociente, medida e operador multiplicativo. Foi no sentido de entender esta dificuldade na apropriação dos conhecimentos matemáticos sobre frações, que resolvi aplicar esta investigação a alunos do 1.º ciclo, nomeadamente a uma turma do 3.º ano, uma vez que é neste ano escolar que o estudo dos números racionais não negativos é aprofundado. A metodologia constou de um estudo de abordagem de carácter qualitativo, de natureza interpretativa. A recolha de dados inclui as produções escritas dos alunos e as gravações de áudio das intervenções verbais dos mesmos. A análise dos resultados realizou-se a partir das estratégias cognitivas que os alunos utilizaram para responderem às tarefas propostas. Os resultados deste estudo mostraram que a construção do sentido de número racional não é de fácil compreensão. É um conceito que requer uma abordagem multifacetada, apoiada com a manipulação de materiais estruturados ou não estruturados, para que os diferentes significados de fração fiquem bem consolidados nas estruturas cognitivas dos alunos.