Nuclear magnetic resonance chemical shifts with the statistical average of orbital-dependent model potentials in Kohn-Sham density functional theory

The performance of the SAOP potential for the calculation of NMR chemical shifts was evaluated. SAOP results show considerable improvement with respect to previous potentials, like VWN or BP86, at least for the carbon, nitrogen, oxygen, and fluorine chemical shifts. Furthermore, a few NMR calculations carried out on third period atoms (S, P, and Cl) improved when using the SAOP potential

Cap a un model per interpretar i facilitar l'aprendre: estratègies i recursos per a la reflexió-acció en i des de la pràctica

1.- L'enquadrament d'aquest treball de recerca s'ha fet en i des de la praxis. EI que interessa és descobrir i proposar instruments pedagògics d'ajuda, assequibles i contextualitzats, especialment en el terreny de la comunicació i la interacció Educador-Educand. La metodologia que s'ha fet servir és de caire qualitatiu, etnogràfic, en un enfocament basat en la investigació-acció. La visió de la persona és volgudament holística; els sentiments, els significats, I' orientació personal, I' autodirecció. esdevenen elements centrals. La hipòtesi de treball, en la qual es fonamenta la recerca, podria formular-se així: 'En la pràctica, els Educadors, d'una forma més o menys reflexiva, perceben i interpreten el procés d'aprendre dels Educands; hi intervenen, el mediatitzen; n'avaluen la direcció i l'encert". A partir d'aquest supòsit, l'investigador veu convenient donar resposta a tres qüestions centrals: A) Com comprenem i interpretem els Educadors el procés d'aprendre dels Educands?; B) Quin tipus d'intervenció resultarà adient per promoure i/o facilitar l'aprendre?; C) Amb quins instruments i estratègies comptem per ajudar pedagògicament? 2.- Per llegir l'aprendre, l'investigador fa ús d'un model mental, indispensable per ordenar les dades de l'experiència. Convé, per tant, explicitar-lo, fer-ne ciència, coneixement compartit. En aquesta direcció de treball se li plantegen dos tipus d'interrogants: A) Quins són els elements comuns a qualsevol experiència d'aprenentatge?; Quina mena d'activitat o experiència personal desenvolupen tots els Educands; i B) Com es manifesta aquesta experiència? Amb quins indicadors? Quina mena de "text" llegeix l'Educador per orientar la seva intervenció d'ajuda? 3.- L'aprenentatge. en aquest treball, és considerat per l'investigador com la resultant de tres processos personals: el posicionament, l'estratègia i l'avaluació. Quan l'Educador vol compartir amb l'Educand el seu procés idiosincràtic d'aprendre, procura reconstruir amb ell aquestes tres accions bàsiques: A) Com es posiciona: què tem o desitja, què creu, què espera, quines expectatives viu, com es motiva? B) Quines són les seves pautes d'actuació: com treballa, com memoritza, com recupera la informació que té a la memòria, què fa davant d'un problema... ? C) Què busca; què és important per a ella; què pretén... ? 4.- Davant la complexitat dels missatges emesos per l'Educand l'investigador opta per llegir tres tipus de "textos": els productes i els resultats; les conductes; i els missatges parlats. Entre tots tres, pensa, podrà trobar elements i indicadors adequats per fonamentar, sempre hipotèticament, la seva actuació pedagògica. 5.- Procura sobretot detectar i fer existir els èxits, aquells productes i/o resultats que l'Educand troba valuosos, per tal d'ajudar-lo a prendre consciència dels seu repertori personal d'estratègies i capacitats. En aquest àmbit es proposen tres actituds o enfocaments del treball d'ajuda: A) El primer fa referència a la presa de consciència de l'estratègia personal, que s'amaga darrera el producte valorat. B) El segon apunta cap al respecte per l'estratègia que cadascú executa i, per tant, li és familiar. L'Educand la necessita. Es la seva. Es troba en la seva experiència, encara que no necessàriament existeixi en la seva construcció conscient. C) El tercer ,el duu a valorar l'estratègia d'acord amb les finalitats de l'Educand. La seva adequació es legitima pel que es proposa. Partim del supòsit que tota conducta es troba dirigida per un propòsit a vegades difícil de copsar i no sempre recomanable per a l'Educand. 6.- La conducta percebuda de l'Educand és entesa com un missatge, un conjunt d'indicadors de la seva activitat contextualitzada, interna i externa; missatge que, en relació amb altres, com els productes i les verbalitzacions, manifesta fragments dels seus significats, projectes, estratègies, valors. Es fa un èmfasi especial en les conductes "internes", els gestos mentals, l'acció interior, tramesa per mitja de microcomportaments sovint no conscient, i certificada per mitjà de la verbalització del viscut. 7.- Parlar amb l'Educand suposa dues menes d'accions: escoltar i emetre. Escoltem per comprendre; emetem per perfilar la comprensió i també per ajudar. En l'emissió, el missatge pedagògic té dues funcions: a) rellançar i orientar el pensament i l'autoexploració de l'Educand; i b) influir per tal que desenvolupi amb èxit el seu projecte d'aprendre. Interessa d'una manera especial ajudar a integrar en la consciència de l'Educand aquests elements de la seva experiència que poden facilitar-li l'adquisició del coneixement. I entenem que, en aquesta empresa, la paraula i la interacció verbal poden tenir-hi un joc important. Per aquesta raó s'ha considerat necessari oferir un model d'anàlisi de la interacció i els missatges verbals. 8.- "Les persones aprenen sempre, amb recursos, processos i sistemes de valoració idiosincràtics, per fa qual cosa la seva orientació en el context esdevé un referent central en el disseny de l'ajuda pedagògica i en la seva avaluació". Aquesta és la hipòtesi de sortida per dissenyar la intervenció pedagògica. Tothom aprèn, inevitablement; la qüestió és quina cosa està aprenent i de quina manera els seus resultats d'ara són mediatitzats per l'experiència passada i, alhora, condicionen el seu aprendre futur. L'aprenent es posiciona, anticipa el procés d' aprendre, valora la seva. capacitat per desenvolupar-lo amb èxit, es motiva en una determinada direcció, d'acord amb la seva experiència, els seus aprenentatges anteriors. Executa estratègies, mostra un tipus d'intel·ligència, una forma personal de processar la informació. Pretén quelcom. És un sistema obert en relació amb el medi: hi ha uns valors que dirigeixen la seva presa de decisions. Utilitza uns criteris propis, una gamma personal d'opcions conscients. Avalua el que fa, el resultat que obté i la seva capacitat personal. 9.- L'ajuda pedagògica que I' autor proposa s'encamina sobretot a facilitar en l'Educand la descoberta dels seus propis recursos. Es tracta de portar-lo cap a la consideració atenta de la seva pròpia experiència, per amplificar-la i fer-la existir com a recurs conscient . Ha dibuixat i experimentat tres conjunts d'intervenció cadascun enfocat vers un àmbit de l'experiència d'aprendre, el qual col·loca com a prioritari, sense oblidar qualsevol dels altres que pugui ser rellevant, per comprendre o ajudar. A) Intervenció sobre el posicionament. En aquest àmbit enfoca l'estil de motivació que executa l'Educand, mira de corregir-lo, si cal, a partir de l'anàlisi i la comprensió de les seves formes de motivar-se quan ell viu l'èxit. Treballa proposant objectius paradoxals de fracàs gairebé impossible, buscant l'assoliment de petits èxits, potser aparentment insignificants, però estratègics; prescriu l'automatisme, per modificar-lo si l'Educand ho desitja; comprova el procés d'anticipació de I' experiència que l'aprenent es construeix per orientar-se; l'ajuda a contextualitzar anticipació i a fer ús dels seus Ilenguatges interns més eficaços i còmodes;... B) Intervenció sobre les estratègies i processos. En un segon enfocament, no necessàriament posterior al descrit, considera les estratègies de I'Educand, també a partir dels seus encerts i èxits. Mira de portar-lo cap a fa descripció i presa de consciència de les seves maneres de fer mes còmodes i segures, les que lliguen amb les seves preferències cerebrals. Quan viu dificultats, el convida a explorar les excepcions, els moments en els quals les seves realitzacions són satisfactòries. Pretén sobretot modificar les seves creences limitants, posant-lo en conflicte amb els fets de l'experiència. A vegades, caldrà facilitar l'adquisició d'estratègies i procediments nous que l'Educand considera plausibles. Es tracta específicament de fer existir opcions noves d'actuació per tal d'assolir allò que vol i/o necessita. C) Intervenció sobre el sistema de valors de l'Educand. L'Educand viu uns valors, els quals expliquen el seu món intern les conductes que realitza i els resultats que obté. Aquest àmbit és col·locat, en el model, al centre del procés d'aprendre. Hom actua amb propòsits determinats, no necessariament conscients. L'obertura de la persona a l'experiència d'aprendre es dirigeix segons criteris i valors irrenunciables. 10.- L 'Educador procura compartir els objectius de l'Educand i els seus projectes per assolir-los; vol tanmateix que se'n faci coneixedor i director responsable. Per a això li convé preguntar-se per quina mena d'experiència està desenvolupant i quin sentit ecològic te per a ell. L'Educador, el seu model del món, la seva persona, està compromès en el procés d'ajuda. No és només un tècnic que aplica recursos objectius. El seu model de comunicació, el seu pensament, les seves expectatives i anticipacions, tenen un pes considerable en el tipus d'intervenció pedagògica que durà a terme i, d'escreix, en el tipus d' aprenentatge que facilita. En la intervenció, l'Educador parteix d'una avaluació intencionadament positiva, centrada en els recursos i les solucions, en la metacognició i l'autoregulació dels processos, a partir de premisses que pressuposen l'èxit personal.

Application of the Lighthill-Ford theory of spontaneous imbalance to clear-air turbulence forecasting

A new method of clear-air turbulence (CAT) forecasting based on the Lighthill–Ford theory of spontaneous imbalance and emission of inertia–gravity waves has been derived and applied on episodic and seasonal time scales. A scale analysis of this shallow-water theory for midlatitude synoptic-scale flows identifies advection of relative vorticity as the leading-order source term. Examination of leading- and second-order terms elucidates previous, more empirically inspired CAT forecast diagnostics. Application of the Lighthill–Ford theory to the Upper Mississippi and Ohio Valleys CAT outbreak of 9 March 2006 results in good agreement with pilot reports of turbulence. Application of Lighthill–Ford theory to CAT forecasting for the 3 November 2005–26 March 2006 period using 1-h forecasts of the Rapid Update Cycle (RUC) 2 1500 UTC model run leads to superior forecasts compared to the current operational version of the Graphical Turbulence Guidance (GTG1) algorithm, the most skillful operational CAT forecasting method in existence. The results suggest that major improvements in CAT forecasting could result if the methods presented herein become operational.

Parcel theory in three dimensions and the calculation of SCAPE

Slantwise convective available potential energy (SCAPE) is a measure of the degree to which the atmosphere is unstable to conditional symmetric instability (CSI). It has, until now, been defined by parcel theory in which the atmosphere is assumed to be nonevolving and balanced, that is, two-dimensional. When applying this two-dimensional theory to three-dimensional evolving flows, these assumptions can be interpreted as an implicit assumption that a timescale separation exists between a relatively rapid timescale for slantwise ascent and a slower timescale for the development of the system. An approximate extension of parcel theory to three dimensions is derived and it is shown that calculations of SCAPE based on the assumption of relatively rapid slantwise ascent can be qualitatively in error. For a case study example of a developing extratropical cyclone, SCAPE calculated along trajectories determined without assuming the existence of the timescale separation show large SCAPE values for parcels ascending from the warm sector and along the warm front. These parcels ascend into the cloud head within which there is some evidence consistent with the release of CSI from observational and model cross sections. This region of high SCAPE was not found for calculations along the relatively rapidly ascending trajectories determined by assuming the existence of the timescale separation.

Equivalence of truncated count mixture distributions and mixtures of truncated count distributions

This article is about modeling count data with zero truncation. A parametric count density family is considered. The truncated mixture of densities from this family is different from the mixture of truncated densities from the same family. Whereas the former model is more natural to formulate and to interpret, the latter model is theoretically easier to treat. It is shown that for any mixing distribution leading to a truncated mixture, a (usually different) mixing distribution can be found so. that the associated mixture of truncated densities equals the truncated mixture, and vice versa. This implies that the likelihood surfaces for both situations agree, and in this sense both models are equivalent. Zero-truncated count data models are used frequently in the capture-recapture setting to estimate population size, and it can be shown that the two Horvitz-Thompson estimators, associated with the two models, agree. In particular, it is possible to achieve strong results for mixtures of truncated Poisson densities, including reliable, global construction of the unique NPMLE (nonparametric maximum likelihood estimator) of the mixing distribution, implying a unique estimator for the population size. The benefit of these results lies in the fact that it is valid to work with the mixture of truncated count densities, which is less appealing for the practitioner but theoretically easier. Mixtures of truncated count densities form a convex linear model, for which a developed theory exists, including global maximum likelihood theory as well as algorithmic approaches. Once the problem has been solved in this class, it might readily be transformed back to the original problem by means of an explicitly given mapping. Applications of these ideas are given, particularly in the case of the truncated Poisson family.

A theoretical adaptive model of thermal comfort – Adaptive Predicted Mean Vote (aPMV)

This paper presents in detail a theoretical adaptive model of thermal comfort based on the “Black Box” theory, taking into account factors such as culture, climate, social, psychological and behavioural adaptations, which have an impact on the senses used to detect thermal comfort. The model is called the Adaptive Predicted Mean Vote (aPMV) model. The aPMV model explains, by applying the cybernetics concept, the phenomena that the Predicted Mean Vote (PMV) is greater than the Actual Mean Vote (AMV) in free-running buildings, which has been revealed by many researchers in field studies. An Adaptive coefficient (λ) representing the adaptive factors that affect the sense of thermal comfort has been proposed. The empirical coefficients in warm and cool conditions for the Chongqing area in China have been derived by applying the least square method to the monitored onsite environmental data and the thermal comfort survey results.

A neurofuzzy network knowledge extraction and extended gram-Schmidt algorithm for model subspace decomposition

This paper introduces a new neurofuzzy model construction and parameter estimation algorithm from observed finite data sets, based on a Takagi and Sugeno (T-S) inference mechanism and a new extended Gram-Schmidt orthogonal decomposition algorithm, for the modeling of a priori unknown dynamical systems in the form of a set of fuzzy rules. The first contribution of the paper is the introduction of a one to one mapping between a fuzzy rule-base and a model matrix feature subspace using the T-S inference mechanism. This link enables the numerical properties associated with a rule-based matrix subspace, the relationships amongst these matrix subspaces, and the correlation between the output vector and a rule-base matrix subspace, to be investigated and extracted as rule-based knowledge to enhance model transparency. The matrix subspace spanned by a fuzzy rule is initially derived as the input regression matrix multiplied by a weighting matrix that consists of the corresponding fuzzy membership functions over the training data set. Model transparency is explored by the derivation of an equivalence between an A-optimality experimental design criterion of the weighting matrix and the average model output sensitivity to the fuzzy rule, so that rule-bases can be effectively measured by their identifiability via the A-optimality experimental design criterion. The A-optimality experimental design criterion of the weighting matrices of fuzzy rules is used to construct an initial model rule-base. An extended Gram-Schmidt algorithm is then developed to estimate the parameter vector for each rule. This new algorithm decomposes the model rule-bases via an orthogonal subspace decomposition approach, so as to enhance model transparency with the capability of interpreting the derived rule-base energy level. This new approach is computationally simpler than the conventional Gram-Schmidt algorithm for resolving high dimensional regression problems, whereby it is computationally desirable to decompose complex models into a few submodels rather than a single model with large number of input variables and the associated curse of dimensionality problem. Numerical examples are included to demonstrate the effectiveness of the proposed new algorithm.

3D-Var assimilation of insect-derived Doppler radar radial winds in convective cases using a high resolution model

The assimilation of Doppler radar radial winds for high resolution NWP may improve short term forecasts of convective weather. Using insects as the radar target, it is possible to provide wind observations during convective development. This study aims to explore the potential of these new observations, with three case studies. Radial winds from insects detected by 4 operational weather radars were assimilated using 3D-Var into a 1.5 km resolution version of the Met Office Unified Model, using a southern UK domain and no convective parameterization. The effect on the analysis wind was small, with changes in direction and speed up to 45° and 2 m s−1 respectively. The forecast precipitation was perturbed in space and time but not substantially modified. Radial wind observations from insects show the potential to provide small corrections to the location and timing of showers but not to completely relocate convergence lines. Overall, quantitative analysis indicated the observation impact in the three case studies was small and neutral. However, the small sample size and possible ground clutter contamination issues preclude unequivocal impact estimation. The study shows the potential positive impact of insect winds; future operational systems using dual polarization radars which are better able to discriminate between insects and clutter returns should provided a much greater impact on forecasts.

Neurofuzzy design and model construction of nonlinear dynamical processes from data

A common problem in many data based modelling algorithms such as associative memory networks is the problem of the curse of dimensionality. In this paper, a new two-stage neurofuzzy system design and construction algorithm (NeuDeC) for nonlinear dynamical processes is introduced to effectively tackle this problem. A new simple preprocessing method is initially derived and applied to reduce the rule base, followed by a fine model detection process based on the reduced rule set by using forward orthogonal least squares model structure detection. In both stages, new A-optimality experimental design-based criteria we used. In the preprocessing stage, a lower bound of the A-optimality design criterion is derived and applied as a subset selection metric, but in the later stage, the A-optimality design criterion is incorporated into a new composite cost function that minimises model prediction error as well as penalises the model parameter variance. The utilisation of NeuDeC leads to unbiased model parameters with low parameter variance and the additional benefit of a parsimonious model structure. Numerical examples are included to demonstrate the effectiveness of this new modelling approach for high dimensional inputs.

The management of positive inter-store externalities in shopping centres: some empirical evidence

In enclosed shopping centres, stores benefit from the positive externalities of other stores in the centre. Some stores provide greater benefits to their neighbours than others – for example anchor tenants and brand leading stores. In managing shopping centres, these positive externalities might be captured through rental variations. This paper explores the determinants of rent – including externalities – for UK regional shopping centres. Two linked databases were utilised in the research. One contains characteristics of 148 shopping centres; the other has some 1,930 individual tenant records including rent level. These data were analysed to provide information on the characteristics of centres and retailers that help determine rent. Factors influencing tenant rents include market potential factors derived from urban and regional economic theory and shopping centre characteristics identified in prior retail research. The model also includes variables that proxy for the interaction between tenants and the impact of positive in-centre externalities. We find that store size is significantly and negatively related to tenant with both anchor and other larger tenants, perhaps as a result of the positive effects generated by their presence, paying relatively lower rents while smaller stores, benefiting from the generation of demand, pay relatively higher rents. Brand leader tenants pay lower rents than other tenants within individual retail categories.

Response theory for equilibrium and non-equilibrium statistical mechanics: causality and generalized Kramers-Kronig relations

We consider the general response theory recently proposed by Ruelle for describing the impact of small perturbations to the non-equilibrium steady states resulting from Axiom A dynamical systems. We show that the causality of the response functions entails the possibility of writing a set of Kramers-Kronig (K-K) relations for the corresponding susceptibilities at all orders of nonlinearity. Nonetheless, only a special class of directly observable susceptibilities obey K-K relations. Specific results are provided for the case of arbitrary order harmonic response, which allows for a very comprehensive K-K analysis and the establishment of sum rules connecting the asymptotic behavior of the harmonic generation susceptibility to the short-time response of the perturbed system. These results set in a more general theoretical framework previous findings obtained for optical systems and simple mechanical models, and shed light on the very general impact of considering the principle of causality for testing self-consistency: the described dispersion relations constitute unavoidable benchmarks that any experimental and model generated dataset must obey. The theory exposed in the present paper is dual to the time-dependent theory of perturbations to equilibrium states and to non-equilibrium steady states, and has in principle similar range of applicability and limitations. In order to connect the equilibrium and the non equilibrium steady state case, we show how to rewrite the classical response theory by Kubo so that response functions formally identical to those proposed by Ruelle, apart from the measure involved in the phase space integration, are obtained. These results, taking into account the chaotic hypothesis by Gallavotti and Cohen, might be relevant in several fields, including climate research. In particular, whereas the fluctuation-dissipation theorem does not work for non-equilibrium systems, because of the non-equivalence between internal and external fluctuations, K-K relations might be robust tools for the definition of a self-consistent theory of climate change.