Kernel-PCA data integration with enhanced interpretability

Background Nowadays, combining the different sources of information to improve the biological knowledge available is a challenge in bioinformatics. One of the most powerful methods for integrating heterogeneous data types are kernel-based methods. Kernel-based data integration approaches consist of two basic steps: firstly the right kernel is chosen for each data set; secondly the kernels from the different data sources are combined to give a complete representation of the available data for a given statistical task. Results We analyze the integration of data from several sources of information using kernel PCA, from the point of view of reducing dimensionality. Moreover, we improve the interpretability of kernel PCA by adding to the plot the representation of the input variables that belong to any dataset. In particular, for each input variable or linear combination of input variables, we can represent the direction of maximum growth locally, which allows us to identify those samples with higher/lower values of the variables analyzed. Conclusions The integration of different datasets and the simultaneous representation of samples and variables together give us a better understanding of biological knowledge.

DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data

DnaSP is a software package for a comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Version 5 implements a number of new features and analytical methods allowing extensive DNA polymorphism analyses on large datasets. Among other features, the newly implemented methods allow for: (i) analyses on multiple data files; (ii) haplotype phasing; (iii) analyses on insertion/deletion polymorphism data; (iv) visualizing sliding window results integrated with available genome annotations in the UCSC browser.

Threading libraries performance when applied to image acquisition and processing in a forensic application

Peer-reviewed

High-performance payload data handling system for Gaia

Gaia is the most ambitious space astrometry mission currently envisaged and is a technological challenge in all its aspects. We describe a proposal for the payload data handling system of Gaia, as an example of a high-performance, real-time, concurrent, and pipelined data system. This proposal includes the front-end systems for the instrumentation, the data acquisition and management modules, the star data processing modules, and the payload data handling unit. We also review other payload and service module elements and we illustrate a data flux proposal.

Quelques abus de la statistique dans la recherche médicale [Various abuses of statistics in medical research].

Statistics has become an indispensable tool in biomedical research. Thanks, in particular, to computer science, the researcher has easy access to elementary "classical" procedures. These are often of a "confirmatory" nature: their aim is to test hypotheses (for example the efficacy of a treatment) prior to experimentation. However, doctors often use them in situations more complex than foreseen, to discover interesting data structures and formulate hypotheses. This inverse process may lead to misuse which increases the number of "statistically proven" results in medical publications. The help of a professional statistician thus becomes necessary. Moreover, good, simple "exploratory" techniques are now available. In addition, medical data contain quite a high percentage of outliers (data that deviate from the majority). With classical methods it is often very difficult (even for a statistician!) to detect them and the reliability of results becomes questionable. New, reliable ("robust") procedures have been the subject of research for the past two decades. Their practical introduction is one of the activities of the Statistics and Data Processing Department of the University of Social and Preventive Medicine, Lausanne.

Kernel-PCA data integration with enhanced interpretability

Background Nowadays, combining the different sources of information to improve the biological knowledge available is a challenge in bioinformatics. One of the most powerful methods for integrating heterogeneous data types are kernel-based methods. Kernel-based data integration approaches consist of two basic steps: firstly the right kernel is chosen for each data set; secondly the kernels from the different data sources are combined to give a complete representation of the available data for a given statistical task. Results We analyze the integration of data from several sources of information using kernel PCA, from the point of view of reducing dimensionality. Moreover, we improve the interpretability of kernel PCA by adding to the plot the representation of the input variables that belong to any dataset. In particular, for each input variable or linear combination of input variables, we can represent the direction of maximum growth locally, which allows us to identify those samples with higher/lower values of the variables analyzed. Conclusions The integration of different datasets and the simultaneous representation of samples and variables together give us a better understanding of biological knowledge.

Using computational fluid dynamics to predict head losses in the auxiliary elements of a microirrigation sand filter

It is often assumed that total head losses in a sand filter are solely due to the filtration media and that there are analytical solutions, such as the Ergun equation, to compute them. However, total head losses are also due to auxiliary elements (inlet and outlet pipes and filter nozzles), which produce undesirable head losses because they increase energy requirements without contributing to the filtration process. In this study, ANSYS Fluent version 6.3, a commercial computational fluid dynamics (CFD) software program, was used to compute head losses in different parts of a sand filter. Six different numerical filter models of varying complexities were used to understand the hydraulic behavior of the several filter elements and their importance in total head losses. The simulation results show that 84.6% of these were caused by the sand bed and 15.4% were due to auxiliary elements (4.4% in the outlet and inlet pipes, and 11.0% in the perforated plate and nozzles). Simulation results with different models show the important role of the nozzles in the hydraulic behavior of the sand filter. The relationship between the passing area through the nozzles and the passing area through the perforated plate is an important design parameter for the reduction of total head losses. A reduced relationship caused by nozzle clogging would disproportionately increase the total head losses in the sand filter

Sistemes encastats en temps real

En l’actualitat, els sistemes electrònics de processament de dades són cada cop més significatius dins del sector industrial. Són moltes les necessitats que sorgeixen en el món dels sistemes d’autentificació, de l’electrònica aeronàutica, d’equips d’emmagatzemament de dades, de telecomunicacions, etc. Aquestes necessitats tecnològiques exigeixen ser controlades per un sistema fiable, robust, totalment dependent amb els esdeveniments externs i que compleixi correctament les restriccions temporals imposades per tal de que realitzi el seu propòsit d’una manera eficient. Aquí és on entren en joc els sistemes encastats en temps real, els quals ofereixen una gran fiabilitat, disponibilitat, una ràpida resposta als esdeveniments externs del sistema, una alta garantia de funcionament i una àmplia possibilitat d’aplicacions. Aquest projecte està pensat per a fer una introducció al món dels sistemes encastats, com també explicar el funcionament del sistema operatiu en temps real FreeRTOS; el qual utilitza com a mètode de programació l’ús de tasques independents entre elles. Donarem una visió de les seves característiques de funcionament, com organitza tasques mitjançant un scheduler i uns exemples per a poder dissenyar-hi aplicacions.

Julkishallinnon sähköisten palveluiden arkkitehtuurit

Sähköinen asiointi on yleistynyt viime vuosien aikana nopeasti. Toimivia julkishallinnon sähköisiä palveluita kehitetään jatkuvasti yhä uusiin tarkoituksiin. Tällä hetkellä sähköisten palveluiden tarjontaa leimaa hajanaisuus. Jokainen palveluita tarjoava organisaatio kehittää palveluita itsenäisesti, omalla tavallaan. Palveluiden kehittäminen asiakaslähtöisesti edellyttää palvelukokonaisuuksien suunnittelua arkkitehtuuritasolla. Yksittäisten sovellusten kehittämisen lisäksi on huomioitava näiden sovellusten toimivuus yhteen, osana suurempaa kokonaisuutta. Palvelukeskeisessä arkkitehtuurisuunnittelussa lähtökohta on se, että jokainen yksittäinen sovellus on itsessään palvelu, joka tuottaa määritelmänsä mukaisen tulosteen sellaisessa muodossa, jota muut sovellukset kykenevät ymmärtämään. Työn tuloksena havaittiin, että vaikka sähköiselle hallinnolle on kehitetty useita viitearkkitehtuureja, on käytännön työ palveluiden integroimiseksi vielä kesken. Yksittäisten palveluiden liittäminen suuremmiksi kokonaisuuksiksi vaatii määrätietoista arkkitehtuurisuunnittelua sekä kansallista suunnittelun koordinointia. Tiedon jakaminen organisaatiorajojen yli muodostaa joukon kysymyksiä, joihin ei ole vielä vastausta. Tietosuojaa ja yksityisyyttä ei voida uhrata sähköistä hallintoa suunniteltaessa.

Recording and reproducing Soundscapes : using and interpreting data in a creative way

http://elo.aalto.fi/fi/studies/elomedia/dataseminar/

Readout architectures for hybrid pixel detector readout chips

The original contribution of this thesis to knowledge are novel digital readout architectures for hybrid pixel readout chips. The thesis presents asynchronous bus-based architecture, a data-node based column architecture and a network-based pixel matrix architecture for data transportation. It is shown that the data-node architecture achieves readout efficiency 99% with half the output rate as a bus-based system. The network-based solution avoids “broken” columns due to some manufacturing errors, and it distributes internal data traffic more evenly across the pixel matrix than column-based architectures. An improvement of > 10% to the efficiency is achieved with uniform and non-uniform hit occupancies. Architectural design has been done using transaction level modeling (TLM) and sequential high-level design techniques for reducing the design and simulation time. It has been possible to simulate tens of column and full chip architectures using the high-level techniques. A decrease of > 10 in run-time is observed using these techniques compared to register transfer level (RTL) design technique. Reduction of 50% for lines-of-code (LoC) for the high-level models compared to the RTL description has been achieved. Two architectures are then demonstrated in two hybrid pixel readout chips. The first chip, Timepix3 has been designed for the Medipix3 collaboration. According to the measurements, it consumes < 1 W/cm^2. It also delivers up to 40 Mhits/s/cm^2 with 10-bit time-over-threshold (ToT) and 18-bit time-of-arrival (ToA) of 1.5625 ns. The chip uses a token-arbitrated, asynchronous two-phase handshake column bus for internal data transfer. It has also been successfully used in a multi-chip particle tracking telescope. The second chip, VeloPix, is a readout chip being designed for the upgrade of Vertex Locator (VELO) of the LHCb experiment at CERN. Based on the simulations, it consumes < 1.5 W/cm^2 while delivering up to 320 Mpackets/s/cm^2, each packet containing up to 8 pixels. VeloPix uses a node-based data fabric for achieving throughput of 13.3 Mpackets/s from the column to the EoC. By combining Monte Carlo physics data with high-level simulations, it has been demonstrated that the architecture meets requirements of the VELO (260 Mpackets/s/cm^2 with efficiency of 99%).

Geological image processing of petrographic thin sections using the rotating polarizer stage

One of the fundamental problems with image processing of petrographic thin sections is that the appearance (colour I intensity) of a mineral grain will vary with the orientation of the crystal lattice to the preferred direction of the polarizing filters on a petrographic microscope. This makes it very difficult to determine grain boundaries, grain orientation and mineral species from a single captured image. To overcome this problem, the Rotating Polarizer Stage was used to replace the fixed polarizer and analyzer on a standard petrographic microscope. The Rotating Polarizer Stage rotates the polarizers while the thin section remains stationary, allowing for better data gathering possibilities. Instead of capturing a single image of a thin section, six composite data sets are created by rotating the polarizers through 900 (or 1800 if quartz c-axes measurements need to be taken) in both plane and cross polarized light. The composite data sets can be viewed as separate images and consist of the average intensity image, the maximum intensity image, the minimum intensity image, the maximum position image, the minimum position image and the gradient image. The overall strategy used by the image processing system is to gather the composite data sets, determine the grain boundaries using the gradient image, classify the different mineral species present using the minimum and maximum intensity images and then perform measurements of grain shape and, where possible, partial crystallographic orientation using the maximum intensity and maximum position images.

Nurses' attitudes toward computers before and two months after training

This study examined nurses' attitudes toward computers before training and 2 months after training. A quantitative approach and a nonexperimental survey design were used in this study. Stronge and Brodt's (1985) instrument, Nurses' Attitudes Toward Computerization Questionnaire, was used to assess 27 nurses' attitudes prior to and 2 months after computer training. Demographic variables also were collected on the questionnaires. The results of this study showed that, overall, nurses had positive attitudes towards computers in both questionnaires. The results of the first questionnaire were consistent with other studies. There were no studies that involved a follow-up questionnaire using Stronge and Brodt's (1985) instrument. Attitude scores of Questionnaire 2 were higher than attitude scores of Questionnaire 1. More time for nursing tasks, less time for quality patient care, and threat to job security questions were found to be statistically significant. This study found no statistical significance between attitudes and demographic variables. Younger nurses a~d nurses with fewer years of computer experience were most likely to exhibit positive attitudes. Implications for practice and future research were discussed. Some limitations were identified and discussed.

Dessine-moi une maison : psychanalyse d’un processus de design

Cette recherche s’inscrit dans la continuité de celles entreprises en vue d’éclaircir la question du processus de design, et plus spécialement le design architectural de la maison. Elle cherche aussi à développer la réflexivité du designer sur les actes qu’il pose en lui offrant un point de vue depuis l’angle de la psychanalyse. Elle vient rallonger les initiatives amenées par la troisième génération des recherches sur les méthodologies du design en s’intéressant à un volet, jusque-là, peu exploré : le processus inconscient du design architectural. Elle pose comme problématique la question des origines inconscientes du travail créatif chez le concepteur en architecture. La création étant un des sujets importants de la psychanalyse, plusieurs concepts psychanalytiques, comme la sublimation freudienne, l’abordent et tentent de l’expliquer. Le design étant une discipline de création, la psychanalyse peut nous renseigner sur le processus du design, et nous offrir la possibilité de l’observer et de l’approcher. La métaphore architecturale, utilisée pour rendre la théorie freudienne, est aussi le champ d’application de plusieurs théories et concepts psychanalytiques. L’architecture en général, et celle de la maison en particulier, en ce que cette dernière comporte comme investissement émotionnel personnel de la part de son concepteur, constructeur ou utilisateur, offrent un terrain où plusieurs des concepts psychanalytiques peuvent être observés et appliqués. Cette recherche va approcher l’exemple architectural selon les concepts développés par les trois théories psychanalytiques les plus importantes : freudienne, lacanienne et jungienne. L’application de ces concepts se fait par une "autoanalyse" qui met le designer en double posture : celle du sujet de la recherche et celle du chercheur, ce qui favorise hautement la réflexivité voulue. La libre association, une des méthodes de la psychanalyse, sera la première étape qui enclenchera le processus d’autoanalyse et l’accompagnera dans son développement. S’appliquant sur le discours et la forme de la maison, la libre association va chercher à distinguer plusieurs mécanismes psychiques susceptibles d’éclairer notre investigation. Les résultats de l’application des concepts freudiens viendront servir de base pour l’application, par la suite, des concepts de la théorie lacanienne et jungienne. Au terme de cette analyse, nous serions en mesure de présenter une modélisation du processus inconscient du design qui aurait conduit à la création de la maison prise en exemple. Nous découvrirons par cela la nature du processus inconscient qui précède et accompagne le travail créatif du designer. Nous verrons aussi comment ce processus se nourrit des expériences du designer qui remontent jusqu’aux premières années de son enfance. Ceci permettrait de rendre compte de la possibilité d’appliquer les concepts psychanalytiques sur le design architectural et, par ce fait, permettre de déterminer les éventuels façons de concevoir l’apport de la psychanalyse à la pratique de cette discipline qu’est le design ainsi que son enseignement.

Les navires vikings : conception géométrique et architecture traditionnelle au Moyen Âge scandinave.

Selon l’image reçue des Vikings, ce peuple incarne l'esprit d’une immense solidarité primitive ayant su résister rudement au joug du christianisme et à la domination du Latin en Europe occidentale. Cette image n’est pas sans ses contradictions et, s’il est vrai que l’écriture était encore inconnue en Scandinavie durant les premiers siècles de l’expansion viking, on sait maintenant que le commerce et la colonisation, autant que les célèbres raids, motivèrent l’irruption des peuples scandinaves sur la scène médiévale. Quant aux navires de ces marchands, colonisateurs, pêcheurs et guerriers, ils apparaissent, un peu à l’image des Vikings eux-mêmes, sur le grand tableau de l’histoire nautique sous l’enseigne d’une originalité et d’une technicité sans parallèle. Comment les Vikings construisaient-ils leurs navires, en leur donnant une symétrie, un équilibre et une finesse si achevés? Les premiers ethnologues qui se sont intéressés à cette question ont privilégié les idées issues d'une tradition acquise par des générations de constructeurs, et d'astuces simples pour équilibrer tribord et bâbord. Puis, ils se sont rapidement tournés vers les techniques inhérentes à la construction à clin : utilisation de planches fendues et non sciées et de rivets abondants témoignant d’une sidérurgie acquise depuis peu. Le problème que présentent ces navires, est que leur construction artisanale demeure conforme à l’image reçue des Vikings, mais que leur conception architecturale, réalisée selon des connaissances théoriques très exactes, brise la notion d’une Scandinavie médiévale illettrée et coupée des grands centres du savoir. Ce travail s’intéresse précisément à la conception architecturale des navires scandinaves du VIIIe au XIe siècle pour montrer comment ils s’insèrent dans un haut savoir européen dès leur apparition. Il explore ensuite les liens qui unissent ce savoir théorique aux aspects véritablement originaux des navires vikings, en l’occurrence leur construction à clin et leur homogénéité sur une grande région à travers plus de cinq siècles. Au terme de cette recherche, l'analyse réalisée sur le maître-couple de trois épaves vikings, une épave antique et une épave scandinave pré-viking, a permis de mettre en évidence plusieurs indices de l'utilisation du système de conception géométrique apparaissant pour la première fois dans les traités d'architecture navale de la Renaissance, et ce, sur chacune de ces épaves. Les résultats obtenus démontrent qu'il est possible d'employer un système transversal de conception pour des navires vraisemblablement construits bordé premier et assemblés à clin.