Fracture statistics of brittle materials: Weibull or normal distribution

The fit of fracture strength data of brittle materials (Si3N4, SiC, and ZnO) to the Weibull and normal distributions is compared in terms of the Akaike information criterion. For Si3N4, the Weibull distribution fits the data better than the normal distribution, but for ZnO the result is just the opposite. In the case of SiC, the difference is not large enough to make a clear distinction between the two distributions. There is not sufficient evidence to show that the Weibull distribution is always preferred to other distributions, and the uncritical use of the Weibull distribution for strength data is questioned.

Influence of threshold stress on the estimation of the Weibull statistics

The influence of threshold stress on the estimation of the Weibull statistics is discussed in terms of the Akaike information criterion. Numerical simulations show that, if sample data are limited in number and threshold stress is not too large, the two-parameter Weibull distribution is still a preferred choice. For example, the fit of strength data of glass and ceramics to the two- and three-parameter Weibull distributions is compared.

The degree of predictability of earthquakes in several regions of China: statistical analysis of historical data

The stress release model, a stochastic version of the elastic-rebound theory, is applied to the historical earthquake data from three strong earthquake-prone regions of China, including North China, Southwest China, and the Taiwan seismic regions. The results show that the seismicity along a plate boundary (Taiwan) is more active than in intraplate regions (North and Southwest China). The degree of predictability or regularity of seismic events in these seismic regions, based on both the Akaike information criterion (AIC) and fitted sensitivity parameters, follows the order Taiwan, Southwest China, and North China, which is further identified by numerical simulations. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Multi-model inference ranking and applications to physics at the Large Hadron Collider

In the measurement of the Higgs Boson decaying into two photons the parametrization of an appropriate background model is essential for fitting the Higgs signal mass peak over a continuous background. This diphoton background modeling is crucial in the statistical process of calculating exclusion limits and the significance of observations in comparison to a background-only hypothesis. It is therefore ideal to obtain knowledge of the physical shape for the background mass distribution as the use of an improper function can lead to biases in the observed limits. Using an Information-Theoretic (I-T) approach for valid inference we apply Akaike Information Criterion (AIC) as a measure of the separation for a fitting model from the data. We then implement a multi-model inference ranking method to build a fit-model that closest represents the Standard Model background in 2013 diphoton data recorded by the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at the Large Hadron Collider (LHC). Potential applications and extensions of this model-selection technique are discussed with reference to CMS detector performance measurements as well as in potential physics analyses at future detectors.

An environmentally based growth model that uses finite difference calculus with maximum likelihood method: its application to the brackish water bivalve Corbicula japonica in Lake Abashiri, Japan

We present a growth analysis model that combines large amounts of environmental data with limited amounts of biological data and apply it to Corbicula japonica. The model uses the maximum-likelihood method with the Akaike information criterion, which provides an objective criterion for model selection. An adequate distribution for describing a single cohort is selected from available probability density functions, which are expressed by location and scale parameters. Daily relative increase rates of the location parameter are expressed by a multivariate logistic function with environmental factors for each day and categorical variables indicating animal ages as independent variables. Daily relative increase rates of the scale parameter are expressed by an equation describing the relationship with the daily relative increase rate of the location parameter. Corbicula japonica grows to a modal shell length of 0.7 mm during the first year in Lake Abashiri. Compared with the attain-able maximum size of about 30 mm, the growth of juveniles is extremely slow because their growth is less susceptible to environmental factors until the second winter. The extremely slow growth in Lake Abashiri could be a geographical genetic variation within C. japonica.

Los contratistas de cosecha de plantaciones forestales : análisis de las funciones de producción y de la influencia de la innovación tecnológica como factor en las mismas

La cosecha de plantaciones forestales ha crecido sostenidamente en Sudamérica en los últimos años. Esta se desarrolla mayoritariamente con empresas contratistas, que abastecen plantas industriales. Esta Tesis tiene por objetivos analizar por medio de funciones de producción y de la innovación, las empresas contratistas de cosecha en Misiones y Corrientes (Argentina), Paraná, Santa Catarina y Rio Grande do Sul (Brasil), y Uruguay. Los datos fueron obtenidos por encuestas personalizadas: 22 en Argentina, 35 en Brasil, y 10 en Uruguay, entre 2008 y 2012. Se evaluaron modelos de costos y producción. El crecimiento de las empresas fue analizado con modelos lineales mixtos. La producción relevada fue de 17,7 millones de metros cúbicos, (58,3 por ciento del total regional). Los modelos de producción del tipo Cobb-Douglas, mostraron muy alta necesidad de capital al inicio, con un cambio a partir de las 50.000 t/mes, y fueron asintóticos desde las 100.000 t/mes. Los contratistas en Argentina produjeron en promedio 13.636 t/mes, con 30,7 empleados por empresa. En Brasil, produjeron 25.649t/mes, con 65,12 empleados. Los modelos de costo por tonelada resultaron en 5,82 US$/t para 18.000 t/mes para Argentina. En Brasil el costo mínimo fue de 11,23 US$/t para 25.000 t/mes. En Uruguay fue de 18,43 US$/t para 15.000 t/mes. En los tres países existió preponderancia de contratos con celulósicas. No se encontró ninguna contratista que desarrolle los indicadores de producción o de costo por tonelada que obtuvieron estas empresas mutualistas. En los análisis de producción de los últimos 10 años, fueron significativos el número de empleados, y la mecanización. Cuando se consideraron la capacidad de hacer negocios y la innovación, fue solo significativa esta última. La inclusión de las variables aleatorias, país y edad de la empresa, produjo mejores AIC (Akaike Information Criterion). En el análisis del crecimiento de las empresas en los últimos 10 años, resultaron significativos el capital y el número de empleados. En los últimos 5 años, ocurrió lo contrario, fueron significativas la innovación y la capacidad de hacer negocios. Se puede concluir que el capital es el principal factor para predecir la capacidad productiva de una contratista. Existen diferencias de escala entre las empresas de los tres países, así como en los sectores de cada país. A los largo de los últimos 10 años, las empresas han ido creciendo basándose en diferentes estrategias, al principio en capital y empleados, y últimamente en la capacidad de hacer negocios y en la innovación. Sudamérica, Cosecha forestal.

Channel characterization for single- and multiple-antenna wearable systems used for indoor body-to-body communications

In this paper, an analysis of radio channel characteristics for single- and multiple-antenna bodyworn systems for use in body-to-body communications is presented. The work was based on an extensive measurement campaign conducted at 2.45 GHz representative of an indoor sweep and search scenario for fire and rescue personnel. Using maximum-likelihood estimation in conjunction with the Akaike information criterion (AIC), five candidate probability distributions were investigated and from these the kappa - mu distribution was found to best describe small-scale fading observed in the body-to-body channels. Additional channel parameters such as autocorrelation and the cross-correlation coefficient between fading signal envelopes were also analyzed. Low cross correlation and small differences in mean signal levels between potential dual-branch diversity receivers suggested that the prospect of successfully implementing diversity in this type application is extremely good. Moreover, using selection combination, maximal ratio, and equal gain combining, up to 8.69-dB diversity gain can be made available when four spatially separated antennas are used at the receiver. Additional improvements in the combined envelopes through lower level crossing rates and fade durations at low signal levels were also observed.

An experimental investigation into the influence of user state and environment on fading characteristics in wireless body area networks at 2.45 GHz

Using seven strategically placed, time-synchronized bodyworn receivers covering the head, upper front and back torso, and the limbs, we have investigated the effect of user state: stationary or mobile and local environment: anechoic chamber, open office area and hallway upon first and second order statistics for on-body fading channels. Three candidate models were considered: Nakagami, Rice and lognormal. Using maximum likelihood estimation and the Akaike information criterion it was established that the Nakagami-m distribution best described small-scale fading for the majority of on-body channels over all the measurement scenarios. When the user was stationary, Nakagami-m parameters were found to be much greater than 1, irrespective of local surroundings. For mobile channels, Nakagami-m parameters significantly decreased, with channels in the open office area and hallway experiencing the worst fading conditions.

Efficient Structure Learning of Bayesian Networks using Constraints

This paper addresses the problem of learning Bayesian network structures from data based on score functions that are decomposable. It describes properties that strongly reduce the time and memory costs of many known methods without losing global optimality guarantees. These properties are derived for different score criteria such as Minimum Description Length (or Bayesian Information Criterion), Akaike Information Criterion and Bayesian Dirichlet Criterion. Then a branch-and-bound algorithm is presented that integrates structural constraints with data in a way to guarantee global optimality. As an example, structural constraints are used to map the problem of structure learning in Dynamic Bayesian networks into a corresponding augmented Bayesian network. Finally, we show empirically the benefits of using the properties with state-of-the-art methods and with the new algorithm, which is able to handle larger data sets than before.

Channel characterisation for indoor wearable active RFID at 868 MHz

Active radio-frequency identification systems that are used for the localisation and tracking of people will be subject to the same body centric processes that impact other forms of wearable communications. To achieve the goal of creating body worn tags with multiyear life spans, it will be necessary to gain an understanding of the channel conditions which are likely to impact the reader-tag interrogation process. In this paper we present the preliminary results of an indoor channel measurement campaign conducted at 868 MHz aimed at understanding and modelling signal characteristics for a wrist-worn tag. Using a model selection process based on the Akaike Information Criterion, the lognormal distribution was selected most often to describe the received signal amplitude. Parameter estimates are provided so that the channels investigated in this study may be readily simulated.

Gestão da cadeia de abastecimento de bens de consumo baseada em modelos de previsão lineares

Dissertação apresentada ao Instituto Politécnico do Porto para obtenção do Grau de Mestre em Logística

Factor models, VARMA processes and parameter instability with applications in macroeconomics

Avec les avancements de la technologie de l'information, les données temporelles économiques et financières sont de plus en plus disponibles. Par contre, si les techniques standard de l'analyse des séries temporelles sont utilisées, une grande quantité d'information est accompagnée du problème de dimensionnalité. Puisque la majorité des séries d'intérêt sont hautement corrélées, leur dimension peut être réduite en utilisant l'analyse factorielle. Cette technique est de plus en plus populaire en sciences économiques depuis les années 90. Étant donnée la disponibilité des données et des avancements computationnels, plusieurs nouvelles questions se posent. Quels sont les effets et la transmission des chocs structurels dans un environnement riche en données? Est-ce que l'information contenue dans un grand ensemble d'indicateurs économiques peut aider à mieux identifier les chocs de politique monétaire, à l'égard des problèmes rencontrés dans les applications utilisant des modèles standards? Peut-on identifier les chocs financiers et mesurer leurs effets sur l'économie réelle? Peut-on améliorer la méthode factorielle existante et y incorporer une autre technique de réduction de dimension comme l'analyse VARMA? Est-ce que cela produit de meilleures prévisions des grands agrégats macroéconomiques et aide au niveau de l'analyse par fonctions de réponse impulsionnelles? Finalement, est-ce qu'on peut appliquer l'analyse factorielle au niveau des paramètres aléatoires? Par exemple, est-ce qu'il existe seulement un petit nombre de sources de l'instabilité temporelle des coefficients dans les modèles macroéconomiques empiriques? Ma thèse, en utilisant l'analyse factorielle structurelle et la modélisation VARMA, répond à ces questions à travers cinq articles. Les deux premiers chapitres étudient les effets des chocs monétaire et financier dans un environnement riche en données. Le troisième article propose une nouvelle méthode en combinant les modèles à facteurs et VARMA. Cette approche est appliquée dans le quatrième article pour mesurer les effets des chocs de crédit au Canada. La contribution du dernier chapitre est d'imposer la structure à facteurs sur les paramètres variant dans le temps et de montrer qu'il existe un petit nombre de sources de cette instabilité. Le premier article analyse la transmission de la politique monétaire au Canada en utilisant le modèle vectoriel autorégressif augmenté par facteurs (FAVAR). Les études antérieures basées sur les modèles VAR ont trouvé plusieurs anomalies empiriques suite à un choc de la politique monétaire. Nous estimons le modèle FAVAR en utilisant un grand nombre de séries macroéconomiques mensuelles et trimestrielles. Nous trouvons que l'information contenue dans les facteurs est importante pour bien identifier la transmission de la politique monétaire et elle aide à corriger les anomalies empiriques standards. Finalement, le cadre d'analyse FAVAR permet d'obtenir les fonctions de réponse impulsionnelles pour tous les indicateurs dans l'ensemble de données, produisant ainsi l'analyse la plus complète à ce jour des effets de la politique monétaire au Canada. Motivée par la dernière crise économique, la recherche sur le rôle du secteur financier a repris de l'importance. Dans le deuxième article nous examinons les effets et la propagation des chocs de crédit sur l'économie réelle en utilisant un grand ensemble d'indicateurs économiques et financiers dans le cadre d'un modèle à facteurs structurel. Nous trouvons qu'un choc de crédit augmente immédiatement les diffusions de crédit (credit spreads), diminue la valeur des bons de Trésor et cause une récession. Ces chocs ont un effet important sur des mesures d'activité réelle, indices de prix, indicateurs avancés et financiers. Contrairement aux autres études, notre procédure d'identification du choc structurel ne requiert pas de restrictions temporelles entre facteurs financiers et macroéconomiques. De plus, elle donne une interprétation des facteurs sans restreindre l'estimation de ceux-ci. Dans le troisième article nous étudions la relation entre les représentations VARMA et factorielle des processus vectoriels stochastiques, et proposons une nouvelle classe de modèles VARMA augmentés par facteurs (FAVARMA). Notre point de départ est de constater qu'en général les séries multivariées et facteurs associés ne peuvent simultanément suivre un processus VAR d'ordre fini. Nous montrons que le processus dynamique des facteurs, extraits comme combinaison linéaire des variables observées, est en général un VARMA et non pas un VAR comme c'est supposé ailleurs dans la littérature. Deuxièmement, nous montrons que même si les facteurs suivent un VAR d'ordre fini, cela implique une représentation VARMA pour les séries observées. Alors, nous proposons le cadre d'analyse FAVARMA combinant ces deux méthodes de réduction du nombre de paramètres. Le modèle est appliqué dans deux exercices de prévision en utilisant des données américaines et canadiennes de Boivin, Giannoni et Stevanovic (2010, 2009) respectivement. Les résultats montrent que la partie VARMA aide à mieux prévoir les importants agrégats macroéconomiques relativement aux modèles standards. Finalement, nous estimons les effets de choc monétaire en utilisant les données et le schéma d'identification de Bernanke, Boivin et Eliasz (2005). Notre modèle FAVARMA(2,1) avec six facteurs donne les résultats cohérents et précis des effets et de la transmission monétaire aux États-Unis. Contrairement au modèle FAVAR employé dans l'étude ultérieure où 510 coefficients VAR devaient être estimés, nous produisons les résultats semblables avec seulement 84 paramètres du processus dynamique des facteurs. L'objectif du quatrième article est d'identifier et mesurer les effets des chocs de crédit au Canada dans un environnement riche en données et en utilisant le modèle FAVARMA structurel. Dans le cadre théorique de l'accélérateur financier développé par Bernanke, Gertler et Gilchrist (1999), nous approximons la prime de financement extérieur par les credit spreads. D'un côté, nous trouvons qu'une augmentation non-anticipée de la prime de financement extérieur aux États-Unis génère une récession significative et persistante au Canada, accompagnée d'une hausse immédiate des credit spreads et taux d'intérêt canadiens. La composante commune semble capturer les dimensions importantes des fluctuations cycliques de l'économie canadienne. L'analyse par décomposition de la variance révèle que ce choc de crédit a un effet important sur différents secteurs d'activité réelle, indices de prix, indicateurs avancés et credit spreads. De l'autre côté, une hausse inattendue de la prime canadienne de financement extérieur ne cause pas d'effet significatif au Canada. Nous montrons que les effets des chocs de crédit au Canada sont essentiellement causés par les conditions globales, approximées ici par le marché américain. Finalement, étant donnée la procédure d'identification des chocs structurels, nous trouvons des facteurs interprétables économiquement. Le comportement des agents et de l'environnement économiques peut varier à travers le temps (ex. changements de stratégies de la politique monétaire, volatilité de chocs) induisant de l'instabilité des paramètres dans les modèles en forme réduite. Les modèles à paramètres variant dans le temps (TVP) standards supposent traditionnellement les processus stochastiques indépendants pour tous les TVPs. Dans cet article nous montrons que le nombre de sources de variabilité temporelle des coefficients est probablement très petit, et nous produisons la première évidence empirique connue dans les modèles macroéconomiques empiriques. L'approche Factor-TVP, proposée dans Stevanovic (2010), est appliquée dans le cadre d'un modèle VAR standard avec coefficients aléatoires (TVP-VAR). Nous trouvons qu'un seul facteur explique la majorité de la variabilité des coefficients VAR, tandis que les paramètres de la volatilité des chocs varient d'une façon indépendante. Le facteur commun est positivement corrélé avec le taux de chômage. La même analyse est faite avec les données incluant la récente crise financière. La procédure suggère maintenant deux facteurs et le comportement des coefficients présente un changement important depuis 2007. Finalement, la méthode est appliquée à un modèle TVP-FAVAR. Nous trouvons que seulement 5 facteurs dynamiques gouvernent l'instabilité temporelle dans presque 700 coefficients.

Non-stationary frequency analysis of extreme daily rainfall in Sao Paulo, Brazil

This work is an assessment of frequency of extreme values (EVs) of daily rainfall in the city of Sao Paulo. Brazil, over the period 1933-2005, based on the peaks-over-threshold (POT) and Generalized Pareto Distribution (GPD) approach. Usually. a GPD model is fitted to a sample of POT Values Selected With a constant threshold. However. in this work we use time-dependent thresholds, composed of relatively large p quantities (for example p of 0.97) of daily rainfall amounts computed from all available data. Samples of POT values were extracted with several Values of p. Four different GPD models (GPD-1, GPD-2, GPD-3. and GDP-4) were fitted to each one of these samples by the maximum likelihood (ML) method. The shape parameter was assumed constant for the four models, but time-varying covariates were incorporated into scale parameter of GPD-2. GPD-3, and GPD-4, describing annual cycle in GPD-2. linear trend in GPD-3, and both annual cycle and linear trend in GPD-4. The GPD-1 with constant scale and shape parameters is the simplest model. For identification of the best model among the four models WC used rescaled Akaike Information Criterion (AIC) with second-order bias correction. This criterion isolates GPD-3 as the best model, i.e. the one with positive linear trend in the scale parameter. The slope of this trend is significant compared to the null hypothesis of no trend, for about 98% confidence level. The non-parametric Mann-Kendall test also showed presence of positive trend in the annual frequency of excess over high thresholds. with p-value being virtually zero. Therefore. there is strong evidence that high quantiles of daily rainfall in the city of Sao Paulo have been increasing in magnitude and frequency over time. For example. 0.99 quantiles of daily rainfall amount have increased by about 40 mm between 1933 and 2005. Copyright (C) 2008 Royal Meteorological Society

On the skew-normal calibration model

In this article, we present the EM-algorithm for performing maximum likelihood estimation of an asymmetric linear calibration model with the assumption of skew-normally distributed error. A simulation study is conducted for evaluating the performance of the calibration estimator with interpolation and extrapolation situations. As one application in a real data set, we fitted the model studied in a dimensional measurement method used for calculating the testicular volume through a caliper and its calibration by using ultrasonography as the standard method. By applying this methodology, we do not need to transform the variables to have symmetrical errors. Another interesting aspect of the approach is that the developed transformation to make the information matrix nonsingular, when the skewness parameter is near zero, leaves the parameter of interest unchanged. Model fitting is implemented and the best choice between the usual calibration model and the model proposed in this article was evaluated by developing the Akaike information criterion, Schwarz`s Bayesian information criterion and Hannan-Quinn criterion.

Comparison of different nonlinear functions to describe Nelore cattle growth

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)