Towards Improving the Utilisation of University Teaching Space

There is a perception that teaching space in universities is a rather scarce resource. However, some studies have revealed that in many institutions it is actually chronically under-used. Often, rooms are occupied only half the time, and even when in use they are often only half full. This is usually measured by the ‘utilization’ which is defined as the percentage of available ‘seat-hours’ that are employed. Within real institutions, studies have shown that this utilization can often take values as low as 20–40%. One consequence of such a low level of utilization is that space managers are under pressure to make more efficient use of the available teaching space. However, better management is hampered because there does not appear to be a good understanding within space management (near-term planning) of why this happens. This is accompanied, within space planning (long-term planning) by a lack of experise on how best to accommodate the expected low utilizations. This motivates our two main goals: (i) To understand the factors that drive down utilizations, (ii) To set up methods to provide better space planning. Here, we provide quantitative evidence that constraints arising from timetabling and location requirements easily have the potential to explain the low utilizations seen in reality. Furthermore, on considering the decision question ‘Can this given set of courses all be allocated in the available teaching space?’ we find that the answer depends on the associated utilization in a way that exhibits threshold behaviour: There is a sharp division between regions in which the answer is ‘almost always yes’ and those of ‘almost always no’. Through analysis and understanding of the space of potential solutions, our work suggests that better use of space within universities will come about through an understanding of the effects of timetabling constraints and when it is statistically likely that it will be possible for a set of courses to be allocated to a particular space. The results presented here provide a firm foundation for university managers to take decisions on how space should be managed and planned for more effectively. Our multi-criteria approach and new methodology together provide new insight into the interaction between the course timetabling problem and the crucial issue of space planning.

University space planning and space-type profiles

Universities planning the provision of space for their teaching requirements need to do so in a fashion that reduces capital and maintenance costs whilst still providing a high-quality level of service. Space plans should aim to provide sufficient capacity without incurring excessive costs due to over-capacity. A simple measure used to estimate over-provision is utilisation. Essentially, the utilisation is the fraction of seats that are used in practice, or the ratio of demand to supply. However, studies usually find that utilisation is low, often only 20–40%, and this is suggestive of significant over-capacity.

Our previous work has provided methods to improve such space planning. They identify a critical level of utilisation as the highest level that can be achieved whilst still reliably satisfying the demand for places to allocate teaching events. In this paper, we extend this body of work to incorporate the notions of event-types and space-types. Teaching events have multiple ‘event-types’, such as lecture, tutorial, workshop, etc., and there are generally corresponding space-types. Matching the type of an event to a room of a corresponding space-type is generally desirable. However, realistically, allocation happens in a mixed space-type environment where teaching events of a given type are allocated to rooms of another space-type; e.g., tutorials will borrow lecture theatres or workshop rooms.

We propose a model and methodology to quantify the effects of space-type mixing and establish methods to search for better space-type profiles; where the term “space-type profile” refers to the relative numbers of each type of space. We give evidence that these methods have the potential to improve utilisation levels. Hence, the contribution of this paper is twofold. Firstly, we present informative studies of the effects of space-type mixing on utilisation, and critical utilisations. Secondly, we present straightforward though novel methods to determine better space-type profiles, and give an example in which the resulting profiles are indeed significantly improved.

Localizationlike effect in two-dimensional alternate quantum walks with periodic coin operations

Exploiting multidimensional quantum walks as feasible platforms for quantum computation and quantum simulation attracts constantly growing attention from a broad experimental physics community. Here, we propose a two-dimensional quantum walk scheme with a single-qubit coin that presents, in the considered regimes, a strong localizationlike effect on the walker. The result could provide new possible directions for the implementation of quantum algorithms or from the point of view of quantum simulation. We characterize the localizationlike effect in terms of the parameters of a step-dependent qubit operation that acts on the coin space after any standard coin operation, showing that a proper choice can guarantee a nonnegligible probability of finding the walker in the origin even for large times. We finally discuss the robustness to imperfections, a qualitative relation with coherences behavior, and possible experimental realizations of this model with the current state-of-the-art settings.

Performance of state space and ARIMA models for consumer retail sales forecasting

Forecasting future sales is one of the most important issues that is beyond all strategic and planning decisions in effective operations of retail businesses. For profitable retail businesses, accurate demand forecasting is crucial in organizing and planning production, purchasing, transportation and labor force. Retail sales series belong to a special type of time series that typically contain trend and seasonal patterns, presenting challenges in developing effective forecasting models. This work compares the forecasting performance of state space models and ARIMA models. The forecasting performance is demonstrated through a case study of retail sales of five different categories of women footwear: Boots, Booties, Flats, Sandals and Shoes. On both methodologies the model with the minimum value of Akaike's Information Criteria for the in-sample period was selected from all admissible models for further evaluation in the out-of-sample. Both one-step and multiple-step forecasts were produced. The results show that when an automatic algorithm the overall out-of-sample forecasting performance of state space and ARIMA models evaluated via RMSE, MAE and MAPE is quite similar on both one-step and multi-step forecasts. We also conclude that state space and ARIMA produce coverage probabilities that are close to the nominal rates for both one-step and multi-step forecasts.

Estimation of State Space Models and Stochastic Volatility

Ma thèse est composée de trois chapitres reliés à l'estimation des modèles espace-état et volatilité stochastique. Dans le première article, nous développons une procédure de lissage de l'état, avec efficacité computationnelle, dans un modèle espace-état linéaire et gaussien. Nous montrons comment exploiter la structure particulière des modèles espace-état pour tirer les états latents efficacement. Nous analysons l'efficacité computationnelle des méthodes basées sur le filtre de Kalman, l'algorithme facteur de Cholesky et notre nouvelle méthode utilisant le compte d'opérations et d'expériences de calcul. Nous montrons que pour de nombreux cas importants, notre méthode est plus efficace. Les gains sont particulièrement grands pour les cas où la dimension des variables observées est grande ou dans les cas où il faut faire des tirages répétés des états pour les mêmes valeurs de paramètres. Comme application, on considère un modèle multivarié de Poisson avec le temps des intensités variables, lequel est utilisé pour analyser le compte de données des transactions sur les marchés financières. Dans le deuxième chapitre, nous proposons une nouvelle technique pour analyser des modèles multivariés à volatilité stochastique. La méthode proposée est basée sur le tirage efficace de la volatilité de son densité conditionnelle sachant les paramètres et les données. Notre méthodologie s'applique aux modèles avec plusieurs types de dépendance dans la coupe transversale. Nous pouvons modeler des matrices de corrélation conditionnelles variant dans le temps en incorporant des facteurs dans l'équation de rendements, où les facteurs sont des processus de volatilité stochastique indépendants. Nous pouvons incorporer des copules pour permettre la dépendance conditionnelle des rendements sachant la volatilité, permettant avoir différent lois marginaux de Student avec des degrés de liberté spécifiques pour capturer l'hétérogénéité des rendements. On tire la volatilité comme un bloc dans la dimension du temps et un à la fois dans la dimension de la coupe transversale. Nous appliquons la méthode introduite par McCausland (2012) pour obtenir une bonne approximation de la distribution conditionnelle à posteriori de la volatilité d'un rendement sachant les volatilités d'autres rendements, les paramètres et les corrélations dynamiques. Le modèle est évalué en utilisant des données réelles pour dix taux de change. Nous rapportons des résultats pour des modèles univariés de volatilité stochastique et deux modèles multivariés. Dans le troisième chapitre, nous évaluons l'information contribuée par des variations de volatilite réalisée à l'évaluation et prévision de la volatilité quand des prix sont mesurés avec et sans erreur. Nous utilisons de modèles de volatilité stochastique. Nous considérons le point de vue d'un investisseur pour qui la volatilité est une variable latent inconnu et la volatilité réalisée est une quantité d'échantillon qui contient des informations sur lui. Nous employons des méthodes bayésiennes de Monte Carlo par chaîne de Markov pour estimer les modèles, qui permettent la formulation, non seulement des densités a posteriori de la volatilité, mais aussi les densités prédictives de la volatilité future. Nous comparons les prévisions de volatilité et les taux de succès des prévisions qui emploient et n'emploient pas l'information contenue dans la volatilité réalisée. Cette approche se distingue de celles existantes dans la littérature empirique en ce sens que ces dernières se limitent le plus souvent à documenter la capacité de la volatilité réalisée à se prévoir à elle-même. Nous présentons des applications empiriques en utilisant les rendements journaliers des indices et de taux de change. Les différents modèles concurrents sont appliqués à la seconde moitié de 2008, une période marquante dans la récente crise financière.

Droit du transport intermodal international de marchandises : une perspective « supply chain management ».

La thèse propose d’introduire une perspective globale dans le traitement juridique du transport intermodal international qui prendrait racine dans la stratégie logistique des entreprises. La conception juridique se heurte, en effet, aux évolutions opérationnelles et organisationnelles des transports et aboutit à une incertitude juridique. Les transporteurs ont dû s’adapter aux exigences d’optimisation des flux des chargeurs dont les modes de production et de distribution reposent sur le supply chain management (SCM). Ce concept est le fruit de la mondialisation et des technologies de l’information. La concurrence induite par la mondialisation et le pilotage optimal des flux ont impulsé de nouvelles stratégies de la part des entreprises qui tentent d’avoir un avantage concurrentiel sur le marché. Ces stratégies reposent sur l’intégration interfonctionnelle et interoganisationnelle. Dans cette chaîne logistique globale (ou SCM) l’intermodal est crucial. Il lie et coordonne les réseaux de production et de distribution spatialement désagrégés des entreprises et, répond aux exigences de maîtrise de l’espace et du temps, à moindre coût. Ainsi, le transporteur doit d’une part, intégrer les opérations de transport en optimisant les déplacements et, d’autre part, s’intégrer à la chaîne logistique du client en proposant des services de valeur ajoutée pour renforcer la compétitivité de la chaîne de valeur. Il en découle une unité technique et économique de la chaîne intermodale qui est pourtant, juridiquement fragmentée. Les Conventions internationales en vigueur ont été élaborées pour chaque mode de transport en faisant fi de l’interaction entre les modes et entre les opérateurs. L’intermodal est considéré comme une juxtaposition des modes et des régimes juridiques. Ce dépeçage juridique contraste avec la gestion de la chaîne intermodale dont les composantes individuelles s’effacent au profit de l’objectif global à atteindre. L’on expose d’abord l’ampleur de l’incertitude juridique due aux difficultés de circonscrire le champ d’opérations couvert par les Conventions en vigueur. Une attention est portée aux divergences d’interprétations qui débouchent sur la « désunification » du droit du transport. On s’intéresse ensuite aux interactions entre le transport et la chaîne logistique des chargeurs. Pour cela, on retrace l’évolution des modes de production et de distribution de ces derniers. C’est effectivement de la stratégie logistique que découle la conception de la chaîne intermodale. Partant de ce système, on identifie les caractéristiques fondamentales de l’intermodal. La thèse aboutit à dissiper les confusions liées à la qualification de l’intermodal et qui sont à la base des divergences d’interprétations et de l’incertitude juridique. De plus, elle met en exergue l’unité économique du contrat de transport intermodal qui devrait guider la fixation d’un régime de responsabilité dédié à ce système intégré de transport. Enfin, elle initie une approche ignorée des débats juridiques.

Analyse géographique des investissements internationaux de la China National Petroleum Corporation

Ce mémoire propose une analyse de l’expansion internationale de la China National Petroleum Corporation (CNPC) et des impacts de cette expansion sur la sécurité énergétique de la Chine. Dans le cadre de cette recherche, l’approvisionnement énergétique d’un pays est jugé sécuritaire lorsqu’une quantité suffisante de ressources nécessaires pour combler sa demande en énergie sont présentes, disponibles et accessibles et que son approvisionnement en services énergétiques demeure fiable et abordable. La recherche comporte quatre volets. Le premier volet porte sur les étapes de la restructuration de l’industrie pétrolière chinoise depuis 1949. Celle-ci est analysée au travers des changements dans les modes de gestion des compagnies pétrolières nationales et dans leurs relations avec le gouvernement chinois. Le deuxième volet traite de la diversification et des nouvelles spécialisations de CNPC. Ces aspects sont étudiés dans le cadre d’une analyse du pourcentage de ses actifs dans chaque segment industriel (aval, intermédiaire et amont) obtenus grâce à ses rapports annuels. Le troisième volet aborde la répartition géographique des activités de la compagnie que l’on étudie à l’aide d’une analyse approfondie de près de 150 investissements, acquisitions et contrats réalisés à l’étranger entre 1992 et 2014. Le quatrième volet aborde les impacts des investissements à l’étranger de la compagnie sur la sécurité énergétique de la Chine. Ces impacts sont mesurés par l’entremise d’une analyse des flux pétroliers internationaux vers la Chine que l’on compare à la production de CNPC par pays. Ce mémoire permet de déterminer que l’expansion internationale de CNPC sert d’abord et avant tout les intérêts économiques de la compagnie. Ce sont surtout ses investissements dans la construction d’infrastructures de transport (oléoducs, gazoducs ainsi que les usines et terminaux de liquéfaction de gaz naturel liquéfié) qui apportent des bénéfices directs à la sécurité énergétique de la Chine. La contribution des investissements dans les autres secteurs est beaucoup moins systématique et dépend largement de la période au cours de laquelle ils ont été effectués.

Space physics for graduate students: an activities-based approach

The geospace environment is controlled largely by events on the Sun, such as solar flares and coronal mass ejections, which generate significant geomagnetic and upper atmospheric disturbances. The study of this Sun-Earth system, which has become known as space weather, has both intrinsic scientific interest and practical applications. Adverse conditions in space can damage satellites and disrupt communications, navigation, and electric power grids, as well as endanger astronauts. The Center for Integrated Space Weather Modeling (CISM), a Science and Technology Center (STC) funded by the U.S. National Science Foundation (see http://www.bu.edu/cism/), is developing a suite of integrated physics-based computer models that describe the space environment from the Sun to the Earth for use in both research and operations [Hughes and Hudson, 2004, p. 1241]. To further this mission, advanced education and training programs sponsored by CISM encourage students to view space weather as a system that encompasses the Sun, the solar wind, the magnetosphere, and the ionosphere/thermosphere. This holds especially true for participants in the CISM space weather summer school [Simpson, 2004].

Slicing the metric space to provide quick indexing of complex data in the main memory

Searching in a dataset for elements that are similar to a given query element is a core problem in applications that manage complex data, and has been aided by metric access methods (MAMs). A growing number of applications require indices that must be built faster and repeatedly, also providing faster response for similarity queries. The increase in the main memory capacity and its lowering costs also motivate using memory-based MAMs. In this paper. we propose the Onion-tree, a new and robust dynamic memory-based MAM that slices the metric space into disjoint subspaces to provide quick indexing of complex data. It introduces three major characteristics: (i) a partitioning method that controls the number of disjoint subspaces generated at each node; (ii) a replacement technique that can change the leaf node pivots in insertion operations; and (iii) range and k-NN extended query algorithms to support the new partitioning method, including a new visit order of the subspaces in k-NN queries. Performance tests with both real-world and synthetic datasets showed that the Onion-tree is very compact. Comparisons of the Onion-tree with the MM-tree and a memory-based version of the Slim-tree showed that the Onion-tree was always faster to build the index. The experiments also showed that the Onion-tree significantly improved range and k-NN query processing performance and was the most efficient MAM, followed by the MM-tree, which in turn outperformed the Slim-tree in almost all the tests. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Evasive Maneuvers in Space Debris Environment and Technological Parameters

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Numerical study of the spherically symmetric Gross-Pitaevskii equation in two space dimensions

The Gross-Pitaevskii equation for Bose-Einstein condensation (BEC) in two space dimensions under the action of a harmonic oscillator trap potential for bosonic atoms with attractive and repulsive interparticle interactions was numerically studied by using time-dependent and time-independent approaches. In both cases, numerical difficulty appeared for large nonlinearity. Nonetheless, the solution of the time-dependent approach exhibited intrinsic oscillation with time iteration which is independent of space and time steps used in discretization.

Connection space approach to ambiguities of gauge theories

Two distinct gauge potentials can have the same field strength, in which case they are said to be copies of each other. The consequences of this ambiguity for the general affine space A of gauge potentials are examined. Any two potentials are connected by a straight line in A, but a straight line going through two copies either contains no other copy or is entirely formed by copies. Copyright © 2005 Hindawi Publishing Corporation.

A New Approach to Reducing Search Space and Increasing Efficiency in Simulation Optimization Problems via the Fuzzy-DEA-BCC

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Dynamics of Space Particles and Spacecrafts Passing by the Atmosphere of the Earth

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)