Linear quadratic Gaussian control of discrete-time Markov jump linear systems with horizon defined by stopping times

The linear quadratic Gaussian control of discrete-time Markov jump linear systems is addressed in this paper, first for state feedback, and also for dynamic output feedback using state estimation. in the model studied, the problem horizon is defined by a stopping time τ which represents either, the occurrence of a fix number N of failures or repairs (T N), or the occurrence of a crucial failure event (τ δ), after which the system paralyzed. From the constructive method used here a separation principle holds, and the solutions are given in terms of a Kalman filter and a state feedback sequence of controls. The control gains are obtained by recursions from a set of algebraic Riccati equations for the former case or by a coupled set of algebraic Riccati equation for the latter case. Copyright © 2005 IFAC.

Confecção e montagem do set-up ortodôntico

Diagnosis and planning stages are critical to the success of orthodontic treatment, in which the orthodontist should have many elements that contribute to the most appropriate decision-making. The orthodontic set-up is an important resource in the planning of corrective orthodontics therapy. It consists of the repositioning of the teeth previously removed from the study dental casts and reassembled on its remaining basis. When properly made, the set-up allows a three-dimensional preview of problems and limitations of the case, assisting in decision-making regarding tooth extractions in cases with problems of space, amount of anchorage loss extent and type of tooth movement, discrepancy of dental arch perimeter, discrepancy of inter-arch tooth volume, among others, indicating the best option for treatment. This paper outlines the most important steps for its confection, an evaluation system and its application in the preparation of orthodontic treatment planning.

Montagem e confecção do set up ortodôntico

Diagnosis and planning stages are critical to the success of orthodontic treatment, in which the orthodontist should have many elements that contribute to the most appropriate decision-making. The orthodontic set-up is an important resource in the planning of corrective orthodontics therapy. It consists of the repositioning of the teeth previously removed from the study dental casts and reassembled on its remaining basis. When properly made, the set-up allows a three-dimensional preview of problems and limitations of the case, assisting in decision-making regarding tooth extractions in cases with problems of space, amount of anchorage loss extent and type of tooth movement, discrepancy of dental arch perimeter, discrepancy of inter-arch tooth volume, among others, indicating the best option for treatment. This paper outlines the most important steps for its confection, an evaluation system and its application in the preparation of orthodontic treatment planning.

Gaussian deconvolution: a useful method for a form-free modeling of scattering data from mono- and multilayered planar systems

A new method for analysis of scattering data from lamellar bilayer systems is presented. The method employs a form-free description of the cross-section structure of the bilayer and the fit is performed directly to the scattering data, introducing also a structure factor when required. The cross-section structure (electron density profile in the case of X-ray scattering) is described by a set of Gaussian functions and the technique is termed Gaussian deconvolution. The coefficients of the Gaussians are optimized using a constrained least-squares routine that induces smoothness of the electron density profile. The optimization is coupled with the point-of-inflection method for determining the optimal weight of the smoothness. With the new approach, it is possible to optimize simultaneously the form factor, structure factor and several other parameters in the model. The applicability of this method is demonstrated by using it in a study of a multilamellar system composed of lecithin bilayers, where the form factor and structure factor are obtained simultaneously, and the obtained results provided new insight into this very well known system.

Einflussfaktoren der Studienfachwahl im Wandel: eine empirische Untersuchung auf Basis des Studierendensurveys

„Wer studierte was wann und warum?“ Diese Formulierung impliziert die Fragestellung und die Themenbereiche der Arbeit, die einen Beitrag zur Diskussion von Bildungsentscheidungen auf gesellschaftlicher, organisationaler und individueller Ebene leistet. Ausgangspunkt der Analyse ist eine ausführliche theoretische Einbettung des Themas anhand verschiedener Konzepte und der Aufarbeitung des Forschungsstandes. Dabei werden sozialstrukturelle Merkmale, die Bedeutung von Lebensorientierungen und der Komplex der individuellen Motivationslagen diskutiert und u.a. in Bezug zur handlungstheoretischen Unterscheidung der Um-zu- und Weil-Motive von Alfred Schütz gesetzt. Dieses Konzept und die daraus resultierenden Hypothesen werden in einer quantitativ-empirischen Analyse untersucht. Datengrundlage ist das Studierendensurvey der AG Hochschulforschung der Uni Konstanz. Anhand von binären logistischen Regressionsanalysen werden bestimmte Einflussstrukturen und fachspezifische Profile ermittelt. Insbesondere die Konzeption der intrinsischen und extrinsischen Motivationen zeichnet dabei deutliche Unterscheidungen zwischen den Fächern. Auch in der Betrachtung des Zeitraumes 1985-2007 werden Veränderungen der Einflussstrukturen der Studienfachwahl deutlich, wie z.B. die schwindende Bedeutung der sozialen Herkunft für die Studienfachwahl zeigt. Abschließend wird der Zusammenhang der Einflussstrukturen der Studienfachwahl mit der Studienzufriedenheit analysiert. Auch für die Zufriedenheit von Studierenden und damit den Studienerfolg sind bestimmte Strukturen der Studienfachwahl von Bedeutung.

Generating vegetation-spectra as a basis for global monitoring of annual vegetation cycles using DOAS satellite observations

Vegetation-cycles are of general interest for many applications. Be it for harvest-predictions, global monitoring of climate-change or as input to atmospheric models.rnrnCommon Vegetation Indices use the fact that for vegetation the difference between Red and Near Infrared reflection is higher than in any other material on Earth’s surface. This gives a very high degree of confidence for vegetation-detection.rnrnThe spectrally resolving data from the GOME and SCIAMACHY satellite-instrumentsrnprovide the chance to analyse finer spectral features throughout the Red and Near Infrared spectrum using Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS). Although originally developed to retrieve information on atmospheric trace gases, we use it to gain information on vegetation. Another advantage is that this method automatically corrects for changes in the atmosphere. This renders the vegetation-information easily comparable over long time-spans.rnThe first results using previously available reference spectra were encouraging, but also indicated substantial limitations of the available reflectance spectra of vegetation. This was the motivation to create new and more suitable vegetation reference spectra within this thesis.rnThe set of reference spectra obtained is unique in its extent and also with respect to its spectral resolution and the quality of the spectral calibration. For the first time, this allowed a comprehensive investigation of the high-frequency spectral structures of vegetation reflectance and of their dependence on the viewing geometry.rnrnThe results indicate that high-frequency reflectance from vegetation is very complex and highly variable. While this is an interesting finding in itself, it also complicates the application of the obtained reference spectra to the spectral analysis of satellite observations.rnrnThe new set of vegetation reference spectra created in this thesis opens new perspectives for research. Besides refined satellite analyses, these spectra might also be used for applications on other platforms such as aircraft. First promising studies have been presented in this thesis, but the full potential for the remote sensing of vegetation from satellite (or aircraft) could bernfurther exploited in future studies.

Anwendungen von Rezeptoren auf Triphenylenketal-Basis

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Bindung von Koffein und verwandten Oxopurinen in C¬3-symmetrischen Rezeptoren auf der Basis von Triphenylenketalen untersucht. Dabei stand vor allem die Evaluierung für eine spätere Anwendung im Vordergrund. Für die Anwendung als Chemosensor wurden mehrere optische Verfahren getestet. Die Verwendung von UV/Vis-Spektroskopie gelingt nur unter Einsatz eines elektronenarmen Konkurrenzgastes, welcher durch das stärker bindende Koffein unter Entfärbung verdrängt wird. Obwohl dieser Effekt sogar mit bloßem Auge zu erkennen ist und somit eine einfache Untersuchung ermöglichen würde, machen die besondere Reaktivität des Konkurrenzgastes und dessen geringe Affinität zum Rezeptor eine weitere Anwendung als Chemosensor für Koffein unwahrscheinlich. Den entscheidenden Durchbruch lieferte der Wechsel auf Fluoreszenzspektroskopie. Die Bindung von Gästen lässt sich mit dieser Methode direkt beobachten und für quantitative Studien nutzen. Die Signalzunahme bei Zugabe von Koffein liegt bei maximal 30%. Durch Verwendung eines vom Koffein abgeleiteten Konkurrenzgastes können weitere Verbesserungen erzielt werden. So konnte eine maximale Signaldynamik von fast 400% erzielt werden. Durch die Entwicklung eines geeigneten Probenvorbereitungsprotokolls war es möglich, mit dem fluoreszenzbasierten System einen Nachweis von Koffein an kommerziell verfügbaren Getränkeproben durchzuführen. Die Ergebnisse waren in guter Übereinstimmung mit HPLC-Kontrollexperimenten. Die Eignung von Rezeptoren auf Triphenylenketalbasis für die enantiofaciale Differenzierung an Heteroaromaten wurde durch Untersuchung verschiedener Wirt-Gast-Komplexe mittels CD-Spektroskopie und Tieftemperatur-NMR systematisch demonstriert. Rezeptoren mit Menthyl-Substituenten liefern laut NMR die stärkste Seitendifferenzierung. Anhand des CD wird ein vollständiges und schlüssiges Bild über den Zusammenhang zwischen dem Raumbedarf am Gast, der Ausrichtung der chiralen Gruppen am Wirt und dem erhaltenen CD hergestellt. Durch umfangreiche molekulardynamische Simulationen und nachfolgende semiempirische Berechnungen wurden Referenzspektren berechnet, welche die Zuordnung der Stereochemie anhand des CD eindeutig belegen. Die Ergebnisse sind zudem in guter Übereinstimmung mit den Ergebnissen aus röntgenkristallographischen Untersuchungen. (Diese Methode ließ sich erfolgreich auf die helicale Faltung von Alkanen in Kapseln von Rebek, jr. umsetzen.) Obwohl die Energieunterschiede zwischen den diastereomeren Komplexen klein sind, konnte anhand der CD-Spektroskopie somit erstmalig die enantiofaciale Differenzierung an einem heterocyclischen System bei Raumtemperatur beobachtet werden. Die beste enantiofaciale Differenzierung erzielen die Menthyl-abgeleiteten Rezeptoren. Diese sind hinsichtlich einer möglichen Anwendung als chirales „Auxiliar“ ungeeignet, da sie mit den sperrigen Cyclohexylgruppen auch den Raum oberhalb des gebundenen Gastes blockieren. Daher wird für die weitere Entwicklung auf die praktische Einführung chiraler Information in Form des Isocyanats verzichten werden müssen. Stattdessen zielen aktuelle Bemühungen auf den Aufbau chiraler Rückgrate, welche den Raum in der unteren Peripherie des Gastes beeinflussen.

Modellkomplexe oligonuklearer Metalloproteine auf Basis von Salen-Liganden und Spin-Crossover-Verbindungen als Chemosensoren

Der erste Teil der hier vorgestellten Arbeit verfolgt die Synthese potentieller Modellverbindungen oligonuklearer Metalloproteine auf Basis von Salen-Liganden. Dazu wurden zwei Ligandensysteme mit unterschiedlich raumerfüllenden Alkyl-Substituenten modifiziert und auf ihre koordinativen Eigenschaften hin untersucht. Für das Ligandensystem auf Basis des Bis-(salicylidenamino)-propan-2-ols konnten fünf Derivate (H3L1, H3L2A,H3L2B, H3L3, H3L4), für das zweite verwendete Ligandensystem auf Basis des 1H-3,5-Bis-(salicylidenaminomethyl)-pyrazols konnten zwei weitere Derivate (H3L5A, H3L5B) dargestellt und zu Koordinationsverbindungen umgesetzt werden.rnFür den hier verwendeten Bis-(salicylidenamino)-propan-2-ol Liganden H3L1, welcher die geringsten sterischen Anforderungen stellt, konnten mono-, tri- und tetranukleare Koordinationsverbindungen synthetisiert werden. Dabei gelingt es dem Liganden, sich sowohl in planarer als auch in unterschiedlich stark gewinkelter Konformation um ein oder mehrere Metallzentren anzuordnen, wobei der Ligand ein N2O2- seines N2O3-Donorsets zur Koordination nutzt. Die Verbindung {[Ni7(HL1)2(L1)2(OBz)4(OMe)(H2O)]}n zeigt, dass eine Verkettung der so gestalteten dreikernigen Einheiten über das freie Propanol-Sauerstoffatomdes Ligandenrückgrats möglich ist. Mit zunehmendem sterischen Anspruch der angefügten Alkylsubstituenten nimmt die geometrische Flexibilität und somit das Potential des Liganden zur Ausbildung höhernuklearer Strukturen ab. So ist für Liganden mit mittlerem sterischen Anspruch neben mononuklearen Komplexen noch die Gestaltung dinuklearer Systeme möglich. Erhöht man den sterischen Anspruch des Liganden weiter, findet nur noch eine Reaktion zu mononuklearen Verbindungen statt.rnMit den Pyrazol-basierten Ligandensystemen H3L5A und H3L5B konnten dinukleare Kupfer- und Nickelverbindungen synthetisiert werden.rnDer zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Gestaltung von Spin-Crossover Systemen (SCO). Dazu soll ein Spinübergang innerhalb des gestalteten schaltbaren Systems an die Anwesenheit eines Signalstoffs gekoppelt werden, so dass diese SCO-Verbindung als Sensor für den Signalstoff eingesetzt werden kann. Dazu wurden zwei unterschiedliche Ansätze entwickelt und untersucht.rnDie erste Methode beruht auf der Kombination eines zum Spin-Crossover befähigten Metallzentrums, eines Capping-Liganden, eines zur Signalstofferkennung funktionalisierten Co-Liganden sowie eines entsprechenden Signalstoffs. Als Capping-Liganden wurden tetra- und pentadentateLigandensysteme eingesetzt und mit unterschiedlich Picolyl-substituierten Monoaza-[12]-krone-4-Derivaten umgesetzt, wobei die Monoazakrone zur Komplexierung des Signalstoffs,hier in Form eines Alkalimetallions, zur Verfügung steht. Nach dieser ersten Methode konnten im Zeitraum dieser Arbeit noch keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden.rnEine vielversprechende zweite Möglichkeit beruht auf der Verwendung eines mehrzähnigen, etablierten Spin-Crossover Liganden,welcher in seiner Peripherie mit einer Bindungstasche zur Aufnahme des Signalstoffmodifiziert wird.Mit Hilfe des so gestalteten Liganden 4'-(4'''-Benzo-[15]-krone-5)-methyloxy-2,2':6',2''-terpyridin ([b15c5]-tpy) gelang die Umsetzung zu entsprechenden Eisen(II)- und Kobalt(II)komplexen der Zusammensetzung [M([b15c5]-tpy)2]2+. Alle synthetisierten Eisen(II)-Komplexe liegen aufgrund der hohen Ligandenfeldstärke des Terpyridins über einen Temperaturbereich von 300 – 400 K in ihrer diamagnetischen Low Spin Form vor. Die entsprechenden Kobalt(II)-Komplexe zeigen über einen Temperaturbereich von 2 – 350 K ein kontinuierliches, aber unvollständiges Spin-Crossover Verhalten.rnDer Einfluss von Signalstoffen auf das Spin-Crossover Verhalten der Kobalt(II)-Systeme wurde in einem ersten Versuch unter der Verwendung von Natriumionen als Signalstoff untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass Natriumionen für dieses System zwar nicht als Auslöser eines SCO verwendet werden können, sie aber dennoch eine starke Auswirkung auf den Verlauf des Spin-Crossovers haben.

Algorithmen zur labelfreien quantitativen Proteomanalyse auf Basis datenunabhängig-akquirierter LC-MS-Daten

Moderne ESI-LC-MS/MS-Techniken erlauben in Verbindung mit Bottom-up-Ansätzen eine qualitative und quantitative Charakterisierung mehrerer tausend Proteine in einem einzigen Experiment. Für die labelfreie Proteinquantifizierung eignen sich besonders datenunabhängige Akquisitionsmethoden wie MSE und die IMS-Varianten HDMSE und UDMSE. Durch ihre hohe Komplexität stellen die so erfassten Daten besondere Anforderungen an die Analysesoftware. Eine quantitative Analyse der MSE/HDMSE/UDMSE-Daten blieb bislang wenigen kommerziellen Lösungen vorbehalten. rn| In der vorliegenden Arbeit wurden eine Strategie und eine Reihe neuer Methoden zur messungsübergreifenden, quantitativen Analyse labelfreier MSE/HDMSE/UDMSE-Daten entwickelt und als Software ISOQuant implementiert. Für die ersten Schritte der Datenanalyse (Featuredetektion, Peptid- und Proteinidentifikation) wird die kommerzielle Software PLGS verwendet. Anschließend werden die unabhängigen PLGS-Ergebnisse aller Messungen eines Experiments in einer relationalen Datenbank zusammengeführt und mit Hilfe der dedizierten Algorithmen (Retentionszeitalignment, Feature-Clustering, multidimensionale Normalisierung der Intensitäten, mehrstufige Datenfilterung, Proteininferenz, Umverteilung der Intensitäten geteilter Peptide, Proteinquantifizierung) überarbeitet. Durch diese Nachbearbeitung wird die Reproduzierbarkeit der qualitativen und quantitativen Ergebnisse signifikant gesteigert.rn| Um die Performance der quantitativen Datenanalyse zu evaluieren und mit anderen Lösungen zu vergleichen, wurde ein Satz von exakt definierten Hybridproteom-Proben entwickelt. Die Proben wurden mit den Methoden MSE und UDMSE erfasst, mit Progenesis QIP, synapter und ISOQuant analysiert und verglichen. Im Gegensatz zu synapter und Progenesis QIP konnte ISOQuant sowohl eine hohe Reproduzierbarkeit der Proteinidentifikation als auch eine hohe Präzision und Richtigkeit der Proteinquantifizierung erreichen.rn| Schlussfolgernd ermöglichen die vorgestellten Algorithmen und der Analyseworkflow zuverlässige und reproduzierbare quantitative Datenanalysen. Mit der Software ISOQuant wurde ein einfaches und effizientes Werkzeug für routinemäßige Hochdurchsatzanalysen labelfreier MSE/HDMSE/UDMSE-Daten entwickelt. Mit den Hybridproteom-Proben und den Bewertungsmetriken wurde ein umfassendes System zur Evaluierung quantitativer Akquisitions- und Datenanalysesysteme vorgestellt.

Molecular basis of maturation promoting factor

Maturation promoting factor (MPF), which is functionally defined by its ability to induce Xenopus oocyte maturation, is an M phase (meiosis and mitosis) specific activity that is present in all species tested. It was hypothesized that MPF is a universal trigger of the interphase to M phase transition during the cell cycle. The current model for the molecular basis of MPF is that MPF is a protein kinase having the cdc2 protein as its catalytic subunit and is identical to the M phase-specific histone H1 kinase. In the present study, I have shown that more than just cdc2 kinase contributes to MPF activity, and M phase-specific H1 kinase is composed of at least two entities, instead of just cdc2 kinase. Therefore, the simple model of MPF = cdc2 kinase = M phase-specific H1 kinase should be ruled out.^ My study began with the characterization of the mitosis-specific monoclonal antibody MPM-2. MPM-2 reacts specifically with M phase cells from different species by recognizing a discrete set of proteins once they are phosphorylated at the G$\sb2$/M transition. I found that phosphorylation of MPM-2 antigens coincided with the appearance of MPF activity during oocyte maturation stimulated by progesterone. If MPM-2 was injected into oocytes before the stimulation, MPF activity failed to appear, and the oocytes could not mature. Furthermore, MPM-2 was able to deplete MPF activity from M phase extracts. These results identified MPM-2 as a probe that recognizes either MPF itself or a regulator of MPF.^ Since M phase-specific H1 kinase was believed to be identical to cdc2 kinase and MPF, I proceeded to determine whether MPM-2 recognized the M phase-specific H1 kinase. I found that MPM-2 did recognize an M phase-specific H1 kinase. However, this kinase was not cdc2 kinase. This kinase (MPM-2 kinase) is present in a latent form in immature oocytes and is activated in tandem with the activation of MPF during oocyte maturation. It appears to accelerate progesterone-induced oocyte maturation. Therefore, MPM-2 kinase may be a novel positive regulator of MPF activation.^ MPM-2 depletes MPF activity, but not cdc2 kinase activity. This discrepancy caused me to question the equivalency of MPF with cdc2 kinase. I found that when a high percentage of MPF activity was recovered from gel filtration of mature oocyte extract, the recovered MPF activity was due to two factors, cdc2 kinase and a factor recognized by MPM-2. This factor might activate and stabilize cdc2 kinase. Identification of this factor in the present study may contribute to the understanding of the autoactivation of MPF. ^

Fast parallel kriging-based stepwise uncertainty reduction with application to the identification of an excursion set

Stepwise uncertainty reduction (SUR) strategies aim at constructing a sequence of points for evaluating a function  f in such a way that the residual uncertainty about a quantity of interest progressively decreases to zero. Using such strategies in the framework of Gaussian process modeling has been shown to be efficient for estimating the volume of excursion of f above a fixed threshold. However, SUR strategies remain cumbersome to use in practice because of their high computational complexity, and the fact that they deliver a single point at each iteration. In this article we introduce several multipoint sampling criteria, allowing the selection of batches of points at which f can be evaluated in parallel. Such criteria are of particular interest when f is costly to evaluate and several CPUs are simultaneously available. We also manage to drastically reduce the computational cost of these strategies through the use of closed form formulas. We illustrate their performances in various numerical experiments, including a nuclear safety test case. Basic notions about kriging, auxiliary problems, complexity calculations, R code, and data are available online as supplementary materials.

Lake surface water temperatures of European Alpine lakes (1989–2013) based on the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) 1 km data set

Lake water temperature (LWT) is an important driver of lake ecosystems and it has been identified as an indicator of climate change. Consequently, the Global Climate Observing System (GCOS) lists LWT as an essential climate variable. Although for some European lakes long in situ time series of LWT do exist, many lakes are not observed or only on a non-regular basis making these observations insufficient for climate monitoring. Satellite data can provide the information needed. However, only few satellite sensors offer the possibility to analyse time series which cover 25 years or more. The Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) is among these and has been flown as a heritage instrument for almost 35 years. It will be carried on for at least ten more years, offering a unique opportunity for satellite-based climate studies. Herein we present a satellite-based lake surface water temperature (LSWT) data set for European water bodies in or near the Alps based on the extensive AVHRR 1 km data record (1989–2013) of the Remote Sensing Research Group at the University of Bern. It has been compiled out of AVHRR/2 (NOAA-07, -09, -11, -14) and AVHRR/3 (NOAA-16, -17, -18, -19 and MetOp-A) data. The high accuracy needed for climate related studies requires careful pre-processing and consideration of the atmospheric state. The LSWT retrieval is based on a simulation-based scheme making use of the Radiative Transfer for TOVS (RTTOV) Version 10 together with ERA-interim reanalysis data from the European Centre for Medium-range Weather Forecasts. The resulting LSWTs were extensively compared with in situ measurements from lakes with various sizes between 14 and 580 km2 and the resulting biases and RMSEs were found to be within the range of −0.5 to 0.6 K and 1.0 to 1.6 K, respectively. The upper limits of the reported errors could be rather attributed to uncertainties in the data comparison between in situ and satellite observations than inaccuracies of the satellite retrieval. An inter-comparison with the standard Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Land Surface Temperature product exhibits RMSEs and biases in the range of 0.6 to 0.9 and −0.5 to 0.2 K, respectively. The cross-platform consistency of the retrieval was found to be within ~ 0.3 K. For one lake, the satellite-derived trend was compared with the trend of in situ measurements and both were found to be similar. Thus, orbital drift is not causing artificial temperature trends in the data set. A comparison with LSWT derived through global sea surface temperature (SST) algorithms shows lower RMSEs and biases for the simulation-based approach. A running project will apply the developed method to retrieve LSWT for all of Europe to derive the climate signal of the last 30 years. The data are available at doi:10.1594/PANGAEA.831007.

Image Space Adaptive Rendering

In this thesis, we develop an adaptive framework for Monte Carlo rendering, and more specifically for Monte Carlo Path Tracing (MCPT) and its derivatives. MCPT is attractive because it can handle a wide variety of light transport effects, such as depth of field, motion blur, indirect illumination, participating media, and others, in an elegant and unified framework. However, MCPT is a sampling-based approach, and is only guaranteed to converge in the limit, as the sampling rate grows to infinity. At finite sampling rates, MCPT renderings are often plagued by noise artifacts that can be visually distracting. The adaptive framework developed in this thesis leverages two core strategies to address noise artifacts in renderings: adaptive sampling and adaptive reconstruction. Adaptive sampling consists in increasing the sampling rate on a per pixel basis, to ensure that each pixel value is below a predefined error threshold. Adaptive reconstruction leverages the available samples on a per pixel basis, in an attempt to have an optimal trade-off between minimizing the residual noise artifacts and preserving the edges in the image. In our framework, we greedily minimize the relative Mean Squared Error (rMSE) of the rendering by iterating over sampling and reconstruction steps. Given an initial set of samples, the reconstruction step aims at producing the rendering with the lowest rMSE on a per pixel basis, and the next sampling step then further reduces the rMSE by distributing additional samples according to the magnitude of the residual rMSE of the reconstruction. This iterative approach tightly couples the adaptive sampling and adaptive reconstruction strategies, by ensuring that we only sample densely regions of the image where adaptive reconstruction cannot properly resolve the noise. In a first implementation of our framework, we demonstrate the usefulness of our greedy error minimization using a simple reconstruction scheme leveraging a filterbank of isotropic Gaussian filters. In a second implementation, we integrate a powerful edge aware filter that can adapt to the anisotropy of the image. Finally, in a third implementation, we leverage auxiliary feature buffers that encode scene information (such as surface normals, position, or texture), to improve the robustness of the reconstruction in the presence of strong noise.

Quantifying uncertainty on Pareto fronts with Gaussian process conditional simulations

Multi-objective optimization algorithms aim at finding Pareto-optimal solutions. Recovering Pareto fronts or Pareto sets from a limited number of function evaluations are challenging problems. A popular approach in the case of expensive-to-evaluate functions is to appeal to metamodels. Kriging has been shown efficient as a base for sequential multi-objective optimization, notably through infill sampling criteria balancing exploitation and exploration such as the Expected Hypervolume Improvement. Here we consider Kriging metamodels not only for selecting new points, but as a tool for estimating the whole Pareto front and quantifying how much uncertainty remains on it at any stage of Kriging-based multi-objective optimization algorithms. Our approach relies on the Gaussian process interpretation of Kriging, and bases upon conditional simulations. Using concepts from random set theory, we propose to adapt the Vorob’ev expectation and deviation to capture the variability of the set of non-dominated points. Numerical experiments illustrate the potential of the proposed workflow, and it is shown on examples how Gaussian process simulations and the estimated Vorob’ev deviation can be used to monitor the ability of Kriging-based multi-objective optimization algorithms to accurately learn the Pareto front.

Examining invisible social control as predictor of daily smoking and negative affect after a self-set quit date

Objectives: The dual-effects model of social control proposes that social control leads to better health practices, but also arouses psychological distress. However, findings are inconsistent in relation to health behavior and psychological distress. Recent research suggests that the most effective control is unnoticed by the receiver (i.e., invisible). There is some evidence that invisible social control is beneficial for positive and negative affective reactions. Yet, investigations of the influence of invisible social control on daily smoking and distress have been limited. In daily diaries, we investigated how invisible social control is associated with number of cigarettes smoked and negative affect on a daily basis. Methods: Overall, 99 smokers (72.0% men, mean age M = 40.48, SD = 9.82) and their non-smoking partners completed electronic diaries from a self-set quit date for 22 consecutive days within the hour before going to bed, reporting received and provided social control, daily number of cigarettes smoked, and negative affect. Results: Multilevel analyses indicated that between-person levels of invisible social control were associated with lower negative affect, whereas they were unrelated to number of cigarettes smoked. On days with higher-than-average invisible social control, smokers reported less cigarettes smoked and more negative affect. Conclusions: Between-person level findings indicate that invisible social control can be beneficial for negative affect. However, findings on the within-person level are in line with the assumptions of the dual-effects model of social control: Invisible social control reduced daily smoking and simultaneously increased daily negative affect within person.