On the Quotient Function Employed in the Blind Source Separation Problem

MSC 2010: 42C40, 94A12

Quasi-Likelihood Estimation for Ornstein-Uhlenbeck Diffusion Observed at Random Time Points

2000 Mathematics Subject Classification: 60J60, 62M99.

Conflict-Controlled Processes Involving Fractional Differential Equations with Impulses

MSC 2010: 34A08, 34A37, 49N70

Local Energy Decay in Even Dimensions for the Wave Equation with a Time-Periodic Non-Trapping Metric and Applications to Strichartz Estimates

2000 Mathematics Subject Classification: 35B40, 35L15.

Remarks on blow up time for solutions of a nonlinear diffusion system with time dependent coefficients

2000 Mathematics Subject Classification: 35K55, 35K60.

Efficient Computation of Electromagnetic Waves in Hydrocarbon Exploration Using the Improved Numerical Mode Matching (NMM) Method

In this study, we developed and improved the numerical mode matching (NMM) method which has previously been shown to be a fast and robust semi-analytical solver to investigate the propagation of electromagnetic (EM) waves in an isotropic layered medium. The applicable models, such as cylindrical waveguide, optical fiber, and borehole with earth geological formation, are generally modeled as an axisymmetric structure which is an orthogonal-plano-cylindrically layered (OPCL) medium consisting of materials stratified planarly and layered concentrically in the orthogonal directions.

In this report, several important improvements have been made to extend applications of this efficient solver to the anisotropic OCPL medium. The formulas for anisotropic media with three different diagonal elements in the cylindrical coordinate system are deduced to expand its application to more general materials. The perfectly matched layer (PML) is incorporated along the radial direction as an absorbing boundary condition (ABC) to make the NMM method more accurate and efficient for wave diffusion problems in unbounded media and applicable to scattering problems with lossless media. We manipulate the weak form of Maxwell's equations and impose the correct boundary conditions at the cylindrical axis to solve the singularity problem which is ignored by all previous researchers. The spectral element method (SEM) is introduced to more efficiently compute the eigenmodes of higher accuracy with less unknowns, achieving a faster mode matching procedure between different horizontal layers. We also prove the relationship of the field between opposite mode indices for different types of excitations, which can reduce the computational time by half. The formulas for computing EM fields excited by an electric or magnetic dipole located at any position with an arbitrary orientation are deduced. And the excitation are generalized to line and surface current sources which can extend the application of NMM to the simulations of controlled source electromagnetic techniques. Numerical simulations have demonstrated the efficiency and accuracy of this method.

Finally, the improved numerical mode matching (NMM) method is introduced to efficiently compute the electromagnetic response of the induction tool from orthogonal transverse hydraulic fractures in open or cased boreholes in hydrocarbon exploration. The hydraulic fracture is modeled as a slim circular disk which is symmetric with respect to the borehole axis and filled with electrically conductive or magnetic proppant. The NMM solver is first validated by comparing the normalized secondary field with experimental measurements and a commercial software. Then we analyze quantitatively the induction response sensitivity of the fracture with different parameters, such as length, conductivity and permeability of the filled proppant, to evaluate the effectiveness of the induction logging tool for fracture detection and mapping. Casings with different thicknesses, conductivities and permeabilities are modeled together with the fractures in boreholes to investigate their effects for fracture detection. It reveals that the normalized secondary field will not be weakened at low frequencies, ensuring the induction tool is still applicable for fracture detection, though the attenuation of electromagnetic field through the casing is significant. A hybrid approach combining the NMM method and BCGS-FFT solver based integral equation has been proposed to efficiently simulate the open or cased borehole with tilted fractures which is a non-axisymmetric model.

Spin and spatial dynamics in electron-impact scattering off S-wave He using R-matrix with Time-Dependence theory

R-matrix with time-dependence theory is applied to electron-impact ionisation processes for He in the S-wave model. Cross sections for electron-impact excitation, ionisation and ionisation with excitation for impact energies between 25 and 225 eV are in excellent agreement with benchmark cross sections. Ultra-fast dynamics induced by a scattering event is observed through time-dependent signatures associated with autoionisation from doubly excited states. Further insight into dynamics can be obtained through examination of the spin components of the time-dependent wavefunction.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Fractional and time-scales differential equations

Resumo indisponível.

Finite time extinction for nonlinear fractional evolution equations and related properties

The finite time extinction phenomenon (the solution reaches an equilibrium after a finite time) is peculiar to certain nonlinear problems whose solutions exhibit an asymptotic behavior entirely different from the typical behavior of solutions associated to linear problems. The main goal of this work is twofold. Firstly, we extend some of the results known in the literature to the case in which the ordinary time derivative is considered jointly with a fractional time differentiation. Secondly, we consider the limit case when only the fractional derivative remains. The latter is the most extraordinary case, since we prove that the finite time extinction phenomenon still appears, even with a non-smooth profile near the extinction time. Some concrete examples of quasi-linear partial differential operators are proposed. Our results can also be applied in the framework of suitable nonlinear Volterra integro-differential equations.

Finite time extinction for nonlinear fractional evolution equations and related properties.

The finite time extinction phenomenon (the solution reaches an equilibrium after a finite time) is peculiar to certain nonlinear problems whose solutions exhibit an asymptotic behavior entirely different from the typical behavior of solutions associated to linear problems. The main goal of this work is twofold. Firstly, we extend some of the results known in the literature to the case in which the ordinary time derivative is considered jointly with a fractional time differentiation. Secondly, we consider the limit case when only the fractional derivative remains. The latter is the most extraordinary case, since we prove that the finite time extinction phenomenon still appears, even with a non-smooth profile near the extinction time. Some concrete examples of quasi-linear partial differential operators are proposed. Our results can also be applied in the framework of suitable nonlinear Volterra integro-differential equations.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Part-time and fractional staff in the learning and skills sector

This Universities and College Union Launch Event presentation reported on the findings of Learning and Skills Research Network (LSRN) London and South East (LSE) Regional Research Project. The presentation reflected on research carried out during 2002-06 on the development and deployment of part-time staff in the Learning and Skills Sector. Although the lifelong learning sector is the largest UK education sector, little attention has as yet been paid to the role of LSC sector part-time staff. Worrying trends of an increasing casualisation of staffing have been reported. The role of part-timers as highly committed (philanthropic) but generally underpaid and exploited staff (ragged-trousered) emerged from the data collected by this investigation, which examined the role of part-timers in several colleges and adult education institutions in London and the South East. The metaphor of the 'ragged-trousered philanthropist' was consciously selected to investigate the interactivity between philantrophy, employment practices for PT staff, and education as social action, in addressing the need for good practice to achieve quality outcomes in learning and teaching. The results are to some extent transferable to other education and training sectors employing part-time staff, e.g. higher education institutions and work-based training organisations.

A staggered approach for the coupling of Cahn–Hilliard type diffusion and finite strain elasticity

We develop an algorithm and computational implementation for simulation of problems that combine Cahn–Hilliard type diffusion with finite strain elasticity. We have in mind applications such as the electro-chemo- mechanics of lithium ion (Li-ion) batteries. We concentrate on basic computational aspects. A staggered algorithm is pro- posed for the coupled multi-field model. For the diffusion problem, the fourth order differential equation is replaced by a system of second order equations to deal with the issue of the regularity required for the approximation spaces. Low order finite elements are used for discretization in space of the involved fields (displacement, concentration, nonlocal concentration). Three (both 2D and 3D) extensively worked numerical examples show the capabilities of our approach for the representation of (i) phase separation, (ii) the effect of concentration in deformation and stress, (iii) the effect of Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1007/s00466-015-1235-1) contains supplementary material, which is available to authorized users. B P. Areias pmaa@uevora.pt 1 Department of Physics, University of Évora, Colégio Luís António Verney, Rua Romão Ramalho, 59, 7002-554 Évora, Portugal 2 ICIST, Lisbon, Portugal 3 School of Engineering, Universidad de Cuenca, Av. 12 de Abril s/n. 01-01-168, Cuenca, Ecuador 4 Institute of Structural Mechanics, Bauhaus-University Weimar, Marienstraße 15, 99423 Weimar, Germany strain in concentration, and (iv) lithiation. We analyze con- vergence with respect to spatial and time discretization and found that very good results are achievable using both a stag- gered scheme and approximated strain interpolation.

A hybrid heuristic for the multi-plant capacitated lot sizing problem with setup carry-over

This paper addresses the capacitated lot sizing problem (CLSP) with a single stage composed of multiple plants, items and periods with setup carry-over among the periods. The CLSP is well studied and many heuristics have been proposed to solve it. Nevertheless, few researches explored the multi-plant capacitated lot sizing problem (MPCLSP), which means that few solution methods were proposed to solve it. Furthermore, to our knowledge, no study of the MPCLSP with setup carry-over was found in the literature. This paper presents a mathematical model and a GRASP (Greedy Randomized Adaptive Search Procedure) with path relinking to the MPCLSP with setup carry-over. This solution method is an extension and adaptation of a previously adopted methodology without the setup carry-over. Computational tests showed that the improvement of the setup carry-over is significant in terms of the solution value with a low increase in computational time.