On the origin of the North Pacific arcs

We present a new hypothesis that relates global plate tectonics to the formation of marginal basins, island arcs, spreading ridges and arc-shaped mountain belts around the North Pacific Ocean. According to our model, the ellipsoidal-shaped Paleogene basins of the South China Sea, Parece-Vela Basin, Shikoku Basin, Sea of Japan and the Sea of Okhotsk in addition to those of the North American Cordillera can be attributed to the change in plate convergence direction at 42 Ma between the Indoaustralian and Eurasian plates. The new direction of convergence was parallel to the eastern continental margin of Asia and resulted in widespread extension perpendicular to this margin and to the western margin of North America. Both margins form part of a circle parallel to the Indoaustralian-Eurasian direction of convergence.

Volcanic arcs fed by rapid pulsed fluid flow through subducting slabs

At subduction zones, oceanic lithosphere that has interacted with sea water is returned to the mantle, heats up during descent and releases fluids by devolatilization of hydrous minerals. Models for the formation of magmas feeding volcanoes above subduction zones require largescale transport of these fluids into overlying mantle wedges(1-3). Fluid flow also seems to be linked to seismicity in subducting slabs. However, the spatial and temporal scales of this fluid flow remain largely unknown, with suggested timescales ranging from tens to tens of thousands of years(3-5). Here we use the Li-Ca-Sr isotope systems to consider fluid sources and quantitatively constrain the duration of subduction-zone fluid release at similar to 70 km depth within subducting oceanic lithosphere, now exhumed in the Chinese Tianshan Mountains. Using lithium-diffusion modelling, we find that the wall-rock porosity adjacent to the flowpath of the fluids increased ten times above the background level. We show that fluids released by devolatilization travelled through the slab along major conduits in pulses with durations of about similar to 200 years. Thus, although the overall slab dehydration process is continuous over millions of years and over a wide range of pressures and temperatures, we conclude that the fluids produced by dehydration in subducting slabs are mobilized in short-lived, channelized fluid-flow events.

Construcció sostenible amb arcs i voltes

Avui dia cal destacar els arcs i voltes com a tecnologia estructural de baix cost econòmic i ambiental, i que pot facilitar la resolució de cobertes sense un ús excessiu d’acer. La seva durabilitat, versatilitat i senzillesa donen fe d’una saviesa tradicional que va ser abandonada injustificadament i que cal recuperar i actualitzar com a nova via sostenible d’edificar. Aquest article dóna informació i eines de treball basades en l’experiència pròpia de construir i investigar en noves tecnologies més ecològiques durant els darrers vint anys, recuperant alhora un patrimoni tecnològic herència directa d’arquitectes com Ignasi Bosch o Gaudí, del modernisme en general, del gòtic, del romànici en definitiva de tota relectura de les formes que treballen a compressió modelades per la mateixa natura. Es descriuen diferents tipus de voltes segons el sistema constructiu utilitzat

Accelerated Microstructure Imaging via Convex Optimization (AMICO) in crossing fibers

Mapping the microstructure properties of the local tissues in the brain is crucial to understand any pathological condition from a biological perspective. Most of the existing techniques to estimate the microstructure of the white matter assume a single axon orientation whereas numerous regions of the brain actually present a fiber-crossing configuration. The purpose of the present study is to extend a recent convex optimization framework to recover microstructure parameters in regions with multiple fibers.

Accelerated Microstructure Imaging via Convex Optimisation for regions with multiple fibres (AMICOx)

This paper reviews and extends our previous work to enable fast axonal diameter mapping from diffusion MRI data in the presence of multiple fibre populations within a voxel. Most of the existing mi-crostructure imaging techniques use non-linear algorithms to fit their data models and consequently, they are computationally expensive and usually slow. Moreover, most of them assume a single axon orientation while numerous regions of the brain actually present more complex configurations, e.g. fiber crossing. We present a flexible framework, based on convex optimisation, that enables fast and accurate reconstructions of the microstructure organisation, not limited to areas where the white matter is coherently oriented. We show through numerical simulations the ability of our method to correctly estimate the microstructure features (mean axon diameter and intra-cellular volume fraction) in crossing regions.

Lagrangian multipliers for coast-arcs of optimum space trajectories

Some properties of generalized canonical systems - special dynamical systems described by a Hamiltonian function linear in the adjoint variables - are applied in determining the solution of the two-dimensional coast-arc problem in an inverse-square gravity field. A complete closed-form solution for Lagrangian multipliers - adjoint variables - is obtained by means of such properties for elliptic, circular, parabolic and hyperbolic motions. Classic orbital elements are taken as constants of integration of this solution in the case of elliptic, parabolic and hyperbolic motions. For circular motion, a set of nonsingular orbital elements is introduced as constants of integration in order to eliminate the singularity of the solution.

On the use of convex underestimators in global optimization

Många kvantitativa problem från vitt skilda områden kan beskrivas som optimeringsproblem. Ett mått på lösningens kvalitet bör optimeras samtidigt som vissa villkor på lösningen uppfylls. Kvalitetsmåttet kallas vanligen objektfunktion och kan beskriva kostnader (exempelvis produktion, logistik), potentialenergi (molekylmodellering, proteinveckning), risk (finans, försäkring) eller något annat relevant mått. I min doktorsavhandling diskuteras speciellt icke-linjär programmering, NLP, i ändliga dimensioner. Problem med enkel struktur, till exempel någon form av konvexitet, kan lösas effektivt. Tyvärr kan inte alla kvantitativa samband modelleras på ett konvext vis. Icke-konvexa problem kan angripas med heuristiska metoder, algoritmer som söker lösningar med hjälp av deterministiska eller stokastiska tumregler. Ibland fungerar det här väl, men heuristikerna kan sällan garantera kvaliteten på lösningen eller ens att en lösning påträffas. För vissa tillämpningar är det här oacceptabelt. Istället kan man tillämpa så kallad global optimering. Genom att successivt dela variabeldomänen i mindre delar och beräkna starkare gränser på det optimala värdet hittas en lösning inom feltoleransen. Den här metoden kallas branch-and-bound, ungefär dela-och-begränsa. För att ge undre gränser (vid minimering) approximeras problemet med enklare problem, till exempel konvexa, som kan lösas effektivt. I avhandlingen studeras tillvägagångssätt för att approximera differentierbara funktioner med konvexa underskattningar, speciellt den så kallade alphaBB-metoden. Denna metod adderar störningar av en viss form och garanterar konvexitet genom att sätta villkor på den perturberade Hessematrisen. Min forskning har lyft fram en naturlig utvidgning av de perturbationer som används i alphaBB. Nya metoder för att bestämma underskattningsparametrar har beskrivits och jämförts. I sammanfattningsdelen diskuteras global optimering ur bredare perspektiv på optimering och beräkningsalgoritmer.

Segmentation of overlapping convex objects

This thesis presents a framework for segmentation of clustered overlapping convex objects. The proposed approach is based on a three-step framework in which the tasks of seed point extraction, contour evidence extraction, and contour estimation are addressed. The state-of-art techniques for each step were studied and evaluated using synthetic and real microscopic image data. According to obtained evaluation results, a method combining the best performers in each step was presented. In the proposed method, Fast Radial Symmetry transform, edge-to-marker association algorithm and ellipse fitting are employed for seed point extraction, contour evidence extraction and contour estimation respectively. Using synthetic and real image data, the proposed method was evaluated and compared with two competing methods and the results showed a promising improvement over the competing methods, with high segmentation and size distribution estimation accuracy.

Étude d'un problème de tournées de véhicules sur les arcs avec contraintes de capacité et coûts de service dépendants du temps

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Analyse du comportement hétérogène des usagers dans un réseau

Le nombre important de véhicules sur le réseau routier peut entraîner des problèmes d'encombrement et de sécurité. Les usagers des réseaux routiers qui nous intéressent sont les camionneurs qui transportent des marchandises, pouvant rouler avec des véhicules non conformes ou emprunter des routes interdites pour gagner du temps. Le transport de matières dangereuses est réglementé et certains lieux, surtout les ponts et les tunnels, leur sont interdits d'accès. Pour aider à faire appliquer les lois en vigueur, il existe un système de contrôles routiers composé de structures fixes et de patrouilles mobiles. Le déploiement stratégique de ces ressources de contrôle mise sur la connaissance du comportement des camionneurs que nous allons étudier à travers l'analyse de leurs choix de routes. Un problème de choix de routes peut se modéliser en utilisant la théorie des choix discrets, elle-même fondée sur la théorie de l'utilité aléatoire. Traiter ce type de problème avec cette théorie est complexe. Les modèles que nous utiliserons sont tels, que nous serons amenés à faire face à des problèmes de corrélation, puisque plusieurs routes partagent probablement des arcs. De plus, puisque nous travaillons sur le réseau routier du Québec, le choix de routes peut se faire parmi un ensemble de routes dont le nombre est potentiellement infini si on considère celles ayant des boucles. Enfin, l'étude des choix faits par un humain n'est pas triviale. Avec l'aide du modèle de choix de routes retenu, nous pourrons calculer une expression de la probabilité qu'une route soit prise par le camionneur. Nous avons abordé cette étude du comportement en commençant par un travail de description des données collectées. Le questionnaire utilisé par les contrôleurs permet de collecter des données concernant les camionneurs, leurs véhicules et le lieu du contrôle. La description des données observées est une étape essentielle, car elle permet de présenter clairement à un analyste potentiel ce qui est accessible pour étudier les comportements des camionneurs. Les données observées lors d'un contrôle constitueront ce que nous appellerons une observation. Avec les attributs du réseau, il sera possible de modéliser le réseau routier du Québec. Une sélection de certains attributs permettra de spécifier la fonction d'utilité et par conséquent la fonction permettant de calculer les probabilités de choix de routes par un camionneur. Il devient alors possible d'étudier un comportement en se basant sur des observations. Celles provenant du terrain ne nous donnent pas suffisamment d'information actuellement et même en spécifiant bien un modèle, l'estimation des paramètres n'est pas possible. Cette dernière est basée sur la méthode du maximum de vraisemblance. Nous avons l'outil, mais il nous manque la matière première que sont les observations, pour continuer l'étude. L'idée est de poursuivre avec des observations de synthèse. Nous ferons des estimations avec des observations complètes puis, pour se rapprocher des conditions réelles, nous continuerons avec des observations partielles. Ceci constitue d'ailleurs un défi majeur. Nous proposons pour ces dernières, de nous servir des résultats des travaux de (Bierlaire et Frejinger, 2008) en les combinant avec ceux de (Fosgerau, Frejinger et Karlström, 2013). Bien qu'elles soient de nature synthétiques, les observations que nous utilisons nous mèneront à des résultats tels, que nous serons en mesure de fournir une proposition concrète qui pourrait aider à optimiser les décisions des responsables des contrôles routiers. En effet, nous avons réussi à estimer, sur le réseau réel du Québec, avec un seuil de signification de 0,05 les valeurs des paramètres d'un modèle de choix de routes discrets, même lorsque les observations sont partielles. Ces résultats donneront lieu à des recommandations sur les changements à faire dans le questionnaire permettant de collecter des données.