Analysis and spatial modeling of the indoor radon Swiss data

The present research deals with an important public health threat, which is the pollution created by radon gas accumulation inside dwellings. The spatial modeling of indoor radon in Switzerland is particularly complex and challenging because of many influencing factors that should be taken into account. Indoor radon data analysis must be addressed from both a statistical and a spatial point of view. As a multivariate process, it was important at first to define the influence of each factor. In particular, it was important to define the influence of geology as being closely associated to indoor radon. This association was indeed observed for the Swiss data but not probed to be the sole determinant for the spatial modeling. The statistical analysis of data, both at univariate and multivariate level, was followed by an exploratory spatial analysis. Many tools proposed in the literature were tested and adapted, including fractality, declustering and moving windows methods. The use of Quan-tité Morisita Index (QMI) as a procedure to evaluate data clustering in function of the radon level was proposed. The existing methods of declustering were revised and applied in an attempt to approach the global histogram parameters. The exploratory phase comes along with the definition of multiple scales of interest for indoor radon mapping in Switzerland. The analysis was done with a top-to-down resolution approach, from regional to local lev¬els in order to find the appropriate scales for modeling. In this sense, data partition was optimized in order to cope with stationary conditions of geostatistical models. Common methods of spatial modeling such as Κ Nearest Neighbors (KNN), variography and General Regression Neural Networks (GRNN) were proposed as exploratory tools. In the following section, different spatial interpolation methods were applied for a par-ticular dataset. A bottom to top method complexity approach was adopted and the results were analyzed together in order to find common definitions of continuity and neighborhood parameters. Additionally, a data filter based on cross-validation was tested with the purpose of reducing noise at local scale (the CVMF). At the end of the chapter, a series of test for data consistency and methods robustness were performed. This lead to conclude about the importance of data splitting and the limitation of generalization methods for reproducing statistical distributions. The last section was dedicated to modeling methods with probabilistic interpretations. Data transformation and simulations thus allowed the use of multigaussian models and helped take the indoor radon pollution data uncertainty into consideration. The catego-rization transform was presented as a solution for extreme values modeling through clas-sification. Simulation scenarios were proposed, including an alternative proposal for the reproduction of the global histogram based on the sampling domain. The sequential Gaussian simulation (SGS) was presented as the method giving the most complete information, while classification performed in a more robust way. An error measure was defined in relation to the decision function for data classification hardening. Within the classification methods, probabilistic neural networks (PNN) show to be better adapted for modeling of high threshold categorization and for automation. Support vector machines (SVM) on the contrary performed well under balanced category conditions. In general, it was concluded that a particular prediction or estimation method is not better under all conditions of scale and neighborhood definitions. Simulations should be the basis, while other methods can provide complementary information to accomplish an efficient indoor radon decision making.

In vivo 13C NMR spectroscopy and metabolic modeling in the brain: a practical perspective.

In vivo 13C NMR spectroscopy has the unique capability to measure metabolic fluxes noninvasively in the brain. Quantitative measurements of metabolic fluxes require analysis of the 13C labeling time courses obtained experimentally with a metabolic model. The present work reviews the ingredients necessary for a dynamic metabolic modeling study, with particular emphasis on practical issues.

Place branding : a conceptual and theoretical framework

Within the context of rising competition between territories, identity has become the most important element of recognition, differentiation and commodification in the communicative process within which cities, regions and countries position themselves. Geographical spaces thus compete in terms of this identity, which is then subjected to fierce comparison and competition (Nogué, 1999; Anholt, 2007a). The territorial brand thus entails the reinvention of places through a process of brand construction (branding) based on the promotion of the individual and collective identities of geographical spaces; these identities, in turn, are imbued with the intangible factors associated with their respective territorial identities.

A logic programming framework for possibilistic argumentation: formalization and logical properties

In the last decade defeasible argumentation frameworks have evolved to become a sound setting to formalize commonsense, qualitative reasoning. The logic programming paradigm has shown to be particularly useful for developing different argument-based frameworks on the basis of different variants of logic programming which incorporate defeasible rules. Most of such frameworks, however, are unable to deal with explicit uncertainty, nor with vague knowledge, as defeasibility is directly encoded in the object language. This paper presents Possibilistic Logic Programming (P-DeLP), a new logic programming language which combines features from argumentation theory and logic programming, incorporating as well the treatment of possibilistic uncertainty. Such features are formalized on the basis of PGL, a possibilistic logic based on G¨odel fuzzy logic. One of the applications of P-DeLP is providing an intelligent agent with non-monotonic, argumentative inference capabilities. In this paper we also provide a better understanding of such capabilities by defining two non-monotonic operators which model the expansion of a given program P by adding new weighed facts associated with argument conclusions and warranted literals, respectively. Different logical properties for the proposed operators are studied

Charge transport in disordered materials : simulations, theory, and numerical modeling of hopping transport and electron-hole recombination

Min avhandling behandlar hur oordnade material leder elektrisk ström. Bland materialen som studeras finns ledande polymerer, d.v.s. plaster som leder ström, och mer allmänt organiska halvledare. Av de här materialen har man kunnat bygga elektroniska komponenter, och man hoppas på att kunna trycka hela kretsar av organiska material. För de här tillämpningarna är det viktigt att förstå hur materialen själva leder elektrisk ström. Termen oordnade material syftar på material som saknar kristallstruktur. Oordningen gör att elektronernas tillstånd blir lokaliserade i rummet, så att en elektron i ett visst tillstånd är begränsad t.ex. till en molekyl eller ett segment av en polymer. Det här kan jämföras med kristallina material, där ett elektrontillstånd är utspritt över hela kristallen (men i stället har en väldefinierad rörelsemängd). Elektronerna (eller hålen) i det oordnade materialet kan röra sig genom att tunnelera mellan de lokaliserade tillstånden. Utgående från egenskaperna för den här tunneleringsprocessen, kan man bestämma transportegenskaperna för hela materialet. Det här är utgångspunkten för den så kallade hopptransportmodellen, som jag har använt mig av. Hopptransportmodellen innehåller flera drastiska förenklingar. Till exempel betraktas elektrontillstånden som punktformiga, så att tunneleringssannolikheten mellan två tillstånd endast beror på avståndet mellan dem, och inte på deras relativa orientation. En annan förenkling är att behandla det kvantmekaniska tunneleringsproblemet som en klassisk process, en slumpvandring. Trots de här grova approximationerna visar hopptransportmodellen ändå många av de fenomen som uppträder i de verkliga materialen som man vill modellera. Man kan kanske säga att hopptransportmodellen är den enklaste modell för oordnade material som fortfarande är intressant att studera. Man har inte hittat exakta analytiska lösningar för hopptransportmodellen, därför använder man approximationer och numeriska metoder, ofta i form av datorberäkningar. Vi har använt både analytiska metoder och numeriska beräkningar för att studera olika aspekter av hopptransportmodellen. En viktig del av artiklarna som min avhandling baserar sig på är att jämföra analytiska och numeriska resultat. Min andel av arbetet har främst varit att utveckla de numeriska metoderna och applicera dem på hopptransportmodellen. Därför fokuserar jag på den här delen av arbetet i avhandlingens introduktionsdel. Ett sätt att studera hopptransportmodellen numeriskt är att direkt utföra en slumpvandringsprocess med ett datorprogram. Genom att föra statisik över slumpvandringen kan man beräkna olika transportegenskaper i modellen. Det här är en så kallad Monte Carlo-metod, eftersom själva beräkningen är en slumpmässig process. I stället för att följa rörelsebanan för enskilda elektroner, kan man beräkna sannolikheten vid jämvikt för att hitta en elektron i olika tillstånd. Man ställer upp ett system av ekvationer, som relaterar sannolikheterna för att hitta elektronen i olika tillstånd i systemet med flödet, strömmen, mellan de olika tillstånden. Genom att lösa ekvationssystemet fås sannolikhetsfördelningen för elektronerna. Från sannolikhetsfördelningen kan sedan strömmen och materialets transportegenskaper beräknas. En aspekt av hopptransportmodellen som vi studerat är elektronernas diffusion, d.v.s. deras slumpmässiga rörelse. Om man betraktar en samling elektroner, så sprider den med tiden ut sig över ett större område. Det är känt att diffusionshastigheten beror av elfältet, så att elektronerna sprider sig fortare om de påverkas av ett elektriskt fält. Vi har undersökt den här processen, och visat att beteendet är väldigt olika i endimensionella system, jämfört med två- och tredimensionella. I två och tre dimensioner beror diffusionskoefficienten kvadratiskt av elfältet, medan beroendet i en dimension är linjärt. En annan aspekt vi studerat är negativ differentiell konduktivitet, d.v.s. att strömmen i ett material minskar då man ökar spänningen över det. Eftersom det här fenomenet har uppmätts i organiska minnesceller, ville vi undersöka om fenomenet också kan uppstå i hopptransportmodellen. Det visade sig att det i modellen finns två olika mekanismer som kan ge upphov till negativ differentiell konduktivitet. Dels kan elektronerna fastna i fällor, återvändsgränder i systemet, som är sådana att det är svårare att ta sig ur dem då elfältet är stort. Då kan elektronernas medelhastighet och därmed strömmen i materialet minska med ökande elfält. Elektrisk växelverkan mellan elektronerna kan också leda till samma beteende, genom en så kallad coulombblockad. En coulombblockad kan uppstå om antalet ledningselektroner i materialet ökar med ökande spänning. Elektronerna repellerar varandra och ett större antal elektroner kan leda till att transporten blir långsammare, d.v.s. att strömmen minskar.

Use data from permanent sampling points in growth and yield modeling

This study was carried to evaluate the efficiency of the Bitterlich method in growth and yield modeling of the even-aged Eucalyptus stands. 25 plots were setup in Eucalyptus grandis cropped under a high bole system in the Central Western Region of Minas Gerais, Brazil. The sampling points were setup in the center of each plot. The data of four annual mesurements were colleted and used to adjust the three model types using the age, the site index and the basal area as independent variables. The growths models were fitted for volume and mass of trees. The efficiency of the Bitterlich method was confirmed for generating the data for growth and yield modeling.

Modal testing and numerical modeling of the dynamic properties of layered sheet-steel structure

Recently, due to the increasing total construction and transportation cost and difficulties associated with handling massive structural components or assemblies, there has been increasing financial pressure to reduce structural weight. Furthermore, advances in material technology coupled with continuing advances in design tools and techniques have encouraged engineers to vary and combine materials, offering new opportunities to reduce the weight of mechanical structures. These new lower mass systems, however, are more susceptible to inherent imbalances, a weakness that can result in higher shock and harmonic resonances which leads to poor structural dynamic performances. The objective of this thesis is the modeling of layered sheet steel elements, to accurately predict dynamic performance. During the development of the layered sheet steel model, the numerical modeling approach, the Finite Element Analysis and the Experimental Modal Analysis are applied in building a modal model of the layered sheet steel elements. Furthermore, in view of getting a better understanding of the dynamic behavior of layered sheet steel, several binding methods have been studied to understand and demonstrate how a binding method affects the dynamic behavior of layered sheet steel elements when compared to single homogeneous steel plate. Based on the developed layered sheet steel model, the dynamic behavior of a lightweight wheel structure to be used as the structure for the stator of an outer rotor Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Generator designed for high-power wind turbines is studied.

A conceptual and practical overview of cDNA microarray technology: implications for basic and clinical sciences

cDNA microarray is an innovative technology that facilitates the analysis of the expression of thousands of genes simultaneously. The utilization of this methodology, which is rapidly evolving, requires a combination of expertise from the biological, mathematical and statistical sciences. In this review, we attempt to provide an overview of the principles of cDNA microarray technology, the practical concerns of the analytical processing of the data obtained, the correlation of this methodology with other data analysis methods such as immunohistochemistry in tissue microarrays, and the cDNA microarray application in distinct areas of the basic and clinical sciences.

Deception in Sport: A Conceptual and Ethical Analysis

In 1973, Kathleen Pearson offered a pivotal first step into understanding deception in competitive sport and its many intricacies. However, the analysis falls short of truly deciphering this widespread phenomenon. By creating a taxonomy based on Torres (2000) understanding of various types of skills in an athletic contest, a wider array of deceptive practices are encompassed. Once the taxonomy is put forth, weighing the categories against the three-pronged ethical permissibility test established utilizing elements from formalism, conventionalism and broad internalism sheds lights on what deceptive practices should be deemed ethically permissible for use and which tactics should not be a part of an athlete’s repertoire. By understanding which categories of deception are permissible, the most fair and athletically excellent contest can be created between the opposing players of teams.

Probe-level linear model fitting and mixture modeling results in high accuracy detection of differential gene expression

Affiliation: Institut de recherche en immunologie et en cancérologie, Université de Montréal

Towards the identification of a neighbourhood park typology : a conceptual and methodological exploration

Peu d’études ont évalué les caractéristiques des parcs pouvant encourager l’activité physique spécifiquement chez les jeunes. Cette étude vise à estimer la fiabilité d’un outil d’observation des parcs orienté vers les jeunes, à identifier les domaines conceptuels des parcs capturés par cet outil à l’aide d’une opérationnalisation du modèle conceptuel des parcs et de l’activité physique et à identifier différents types de parcs. Un total de 576 parcs ont été évalués en utilisant un outil d’évaluation des parcs. La fiabilité intra-juges et la fiabilité inter-juges de cet outil ont été estimées. Une analyse exploratoire par composantes principales (ACP) a été effectuée en utilisant une rotation orthogonale varimax et les variables étaient retenues si elles saturaient à ≥0.3 sur une composante. Une analyse par grappes (AG) à l’aide de la méthode de Ward a ensuite été réalisée en utilisant les composantes principales et une mesure de l’aire des parcs. L’outil était généralement fiable et l’ACP a permis d'identifier dix composantes principales qui expliquaient 60% de la variance totale. L’AG a donné un résultat de neuf grappes qui expliquaient 40% de la variance totale. Les méthodes de l’ACP et l’AG sont donc faisables avec des données de parcs. Les résultats ont été interprétés en utilisant l’opérationnalisation du modèle conceptuel.

Considering daily mobility in contextual studies of social inequalities in health : conceptual and empirical insights

Les études sur les milieux de vie et la santé ont traditionnellement porté sur le seul quartier de résidence. Des critiques ont été émises à cet égard, soulignant le fait que la mobilité quotidienne des individus n’était pas prise en compte et que l’accent mis sur le quartier de résidence se faisait au détriment d’autres milieux de vie où les individus passent du temps, c’est-à-dire leur espace d’activité. Bien que la mobilité quotidienne fasse l’objet d’un intérêt croissant en santé publique, peu d’études se sont intéressé aux inégalités sociales de santé. Ceci, même en dépit du fait que différents groupes sociaux n’ont pas nécessairement la même capacité à accéder à des milieux favorables pour la santé. Le lien entre les inégalités en matière de mobilité et les inégalités sociales de santé mérite d’être exploré. Dans cette thèse, je développe d'abord une proposition conceptuelle qui ancre la mobilité quotidienne dans le concept de potentiel de mobilité. Le potentiel de mobilité englobe les opportunités et les lieux que les individus peuvent choisir d’accéder en convertissant leur potentiel en mobilité réalisée. Le potentiel de mobilité est façonné par des caractéristiques individuelles (ex. le revenu) et géographiques (ex. la proximité des transports en commun), ainsi que par des règles régissant l’accès à certaines ressources et à certains lieux (ex. le droit). Ces caractéristiques et règles sont inégalement distribuées entre les groupes sociaux. Des inégalités sociales en matière de mobilité réalisée peuvent donc en découler, autant en termes de l'ampleur de la mobilité spatiale que des expositions contextuelles rencontrées dans l'espace d'activité. Je discute de différents processus par lesquels les inégalités en matière de mobilité réalisée peuvent mener à des inégalités sociales de santé. Par exemple, les groupes défavorisés sont plus susceptibles de vivre et de mener des activités dans des milieux défavorisés, comparativement à leurs homologues plus riches, ce qui pourrait contribuer aux différences de santé entre ces groupes. Cette proposition conceptuelle est mise à l’épreuve dans deux études empiriques. Les données de la première vague de collecte de l’étude Interdisciplinaire sur les inégalités sociales de santé (ISIS) menée à Montréal, Canada (2011-2012) ont été analysées. Dans cette étude, 2 093 jeunes adultes (18-25 ans) ont rempli un questionnaire et fourni des informations socio-démographiques, sur leur consommation de tabac et sur leurs lieux d’activités. Leur statut socio-économique a été opérationnalisé à l’aide de leur plus haut niveau d'éducation atteint. Les lieux de résidence et d'activité ont servi à créer des zones tampons de 500 mètres à partir du réseau routier. Des mesures de défavorisation et de disponibilité des détaillants de produits du tabac ont été agrégées au sein des ces zones tampons. Dans une première étude empirique je compare l'exposition à la défavorisation dans le quartier résidentiel et celle dans l'espace d’activité non-résidentiel entre les plus et les moins éduqués. J’identifie également des variables individuelles et du quartier de résidence associées au niveau de défavorisation mesuré dans l’espace d’activité. Les résultats démontrent qu’il y a un gradient social dans l’exposition à la défavorisation résidentielle et dans l’espace d’activité : elle augmente à mesure que le niveau d’éducation diminue. Chez les moins éduqués les écarts dans l’exposition à la défavorisation sont plus marquées dans l’espace d’activité que dans le quartier de résidence, alors que chez les moyennement éduqués, elle diminuent. Un niveau inférieur d'éducation, l'âge croissant, le fait d’être ni aux études, ni à l’emploi, ainsi que la défavorisation résidentielle sont positivement corrélés à la défavorisation dans l’espace d’activité. Dans la seconde étude empirique j'étudie l'association entre le tabagisme et deux expositions contextuelles (la défavorisation et la disponibilité de détaillants de tabac) mesurées dans le quartier de résidence et dans l’espace d’activité non-résidentiel. J'évalue si les inégalités sociales dans ces expositions contribuent à expliquer les inégalités sociales dans le tabagisme. J’observe que les jeunes dont les activités quotidiennes ont lieu dans des milieux défavorisés sont plus susceptibles de fumer. La présence de détaillants de tabac dans le quartier de résidence et dans l’espace d’activité est aussi associée à la probabilité de fumer, alors que le fait de vivre dans un quartier caractérisé par une forte défavorisation protège du tabagisme. En revanche, aucune des variables contextuelles n’affectent de manière significative l’association entre le niveau d’éducation et le tabagisme. Les résultats de cette thèse soulignent l’importance de considérer non seulement le quartier de résidence, mais aussi les lieux où les gens mènent leurs activités quotidiennes, pour comprendre le lien entre le contexte et les inégalités sociales de santé. En discussion, j’élabore sur l’idée de reconnaître la mobilité quotidienne comme facteur de différenciation sociale chez les jeunes adultes. En outre, je conclus que l’identification de facteurs favorisant ou contraignant la mobilité quotidienne des individus est nécessaire afin: 1 ) d’acquérir une meilleure compréhension de la façon dont les inégalités sociales en matière de mobilité (potentielle et réalisée) surviennent et influencent la santé et 2) d’identifier des cibles d’intervention en santé publique visant à créer des environnements sains et équitables.

A facile and single pot strategy for the synthesis of novel naphthyridine derivatives under microwave irradiation conditions using ZnCl2 as catalyst, evaluation of AChE inhibitory activity, and molecular modeling studies

A series of novel naphthyridine derivatives 3 and 4 was prepared from substituted pyridine 2 and ketones using ZnCl2 as catalyst under microwave irradiation conditions. All the compounds were evaluated for AChE inhibitory activity and promising compounds 3d, 3e, 4b, and 4g was identified. Representative compounds 3d and 3e were found to show insignificant THLE-2 liver cell viability/toxicity. The binding mode between X-ray crystal structure of human AChE and compounds was studied using molecular docking method and fitness scores were found to be in good correlation with the activity data.

A semi-automatic method for segmentation and 3D modeling of glioma tumors from brain MRI

This work presents an efficient method for volume rendering of glioma tumors from segmented 2D MRI Datasets with user interactive control, by replacing manual segmentation required in the state of art methods. The most common primary brain tumors are gliomas, evolving from the cerebral supportive cells. For clinical follow-up, the evaluation of the pre- operative tumor volume is essential. Tumor portions were automatically segmented from 2D MR images using morphological filtering techniques. These seg- mented tumor slices were propagated and modeled with the software package. The 3D modeled tumor consists of gray level values of the original image with exact tumor boundary. Axial slices of FLAIR and T2 weighted images were used for extracting tumors. Volumetric assessment of tumor volume with manual segmentation of its outlines is a time-consuming proc- ess and is prone to error. These defects are overcome in this method. Authors verified the performance of our method on several sets of MRI scans. The 3D modeling was also done using segmented 2D slices with the help of a medical software package called 3D DOCTOR for verification purposes. The results were validated with the ground truth models by the Radi- ologist.

Understanding Subsystems in Biology through Dimensionality Reduction, Graph Partitioning and Analytical Modeling

Biological systems exhibit rich and complex behavior through the orchestrated interplay of a large array of components. It is hypothesized that separable subsystems with some degree of functional autonomy exist; deciphering their independent behavior and functionality would greatly facilitate understanding the system as a whole. Discovering and analyzing such subsystems are hence pivotal problems in the quest to gain a quantitative understanding of complex biological systems. In this work, using approaches from machine learning, physics and graph theory, methods for the identification and analysis of such subsystems were developed. A novel methodology, based on a recent machine learning algorithm known as non-negative matrix factorization (NMF), was developed to discover such subsystems in a set of large-scale gene expression data. This set of subsystems was then used to predict functional relationships between genes, and this approach was shown to score significantly higher than conventional methods when benchmarking them against existing databases. Moreover, a mathematical treatment was developed to treat simple network subsystems based only on their topology (independent of particular parameter values). Application to a problem of experimental interest demonstrated the need for extentions to the conventional model to fully explain the experimental data. Finally, the notion of a subsystem was evaluated from a topological perspective. A number of different protein networks were examined to analyze their topological properties with respect to separability, seeking to find separable subsystems. These networks were shown to exhibit separability in a nonintuitive fashion, while the separable subsystems were of strong biological significance. It was demonstrated that the separability property found was not due to incomplete or biased data, but is likely to reflect biological structure.