Modeling of a Laminar DC Arc Plasma Torch

In recent years, stable and long laminarplasma jets have been successfully generated, and thus it is possible to achieve low-noise working surroundings, better process repeatability and controllability, and reduced metal-oxidation degree in plasma materials processing. With such a recent development in thermal plasma science and technology as the main research background, modeling studies are performed concerning the DCarcplasmatorch for generating the long laminar argon plasma jet. Two different two-dimensional modeling approaches are employed to deal with the arc-root attachment at the anode surface. The first approach is based on circumferentially uniform arc-root attachment, while the second uses the so-called fictitious anode method. Modeling results show that the highest temperature and maximum axial-velocity at the plasmatorch exit are ～15000 K and ～1100 m/s, respectively, for the case with arc current of 160 A and argon flow rate of 1.95×10{sup}(-4)kg/s.

Convex approaches to model wavelet sparsity patterns

Statistical dependencies among wavelet coefficients are commonly represented by graphical models such as hidden Markov trees (HMTs). However, in linear inverse problems such as deconvolution, tomography, and compressed sensing, the presence of a sensing or observation matrix produces a linear mixing of the simple Markovian dependency structure. This leads to reconstruction problems that are non-convex optimizations. Past work has dealt with this issue by resorting to greedy or suboptimal iterative reconstruction methods. In this paper, we propose new modeling approaches based on group-sparsity penalties that leads to convex optimizations that can be solved exactly and efficiently. We show that the methods we develop perform significantly better in de-convolution and compressed sensing applications, while being as computationally efficient as standard coefficient-wise approaches such as lasso. © 2011 IEEE.

Designing inclusive interfaces through user modeling and simulation

Elderly and disabled people can be hugely benefited through the advancement of modern electronic devices, as those can help them to engage more fully with the world. However, existing design practices often isolate elderly or disabled users by considering them as users with special needs. This article presents a simulator that can reflect problems faced by elderly and disabled users while they use computer, television, and similar electronic devices. The simulator embodies both the internal state of an application and the perceptual, cognitive, and motor processes of its user. It can help interface designers to understand, visualize, and measure the effect of impairment on interaction with an interface. Initially a brief survey of different user modeling techniques is presented, and then the existing models are classified into different categories. In the context of existing modeling approaches the work on user modeling is presented for people with a wide range of abilities. A few applications of the simulator, which shows the predictions are accurate enough to make design choices and point out the implication and limitations of the work, are also discussed. © 2012 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Modeling marine ecosystem responses to global climate change: Where are we now and where should we be going?

Modeling of global climate change is moving from global circulation model (GCM)-type projections with coupled biogeochemical models to projections of ecological responses, including food web and upper trophic levels. Marine and coastal ecosystems are highly susceptible to the impacts of global climate change and also produce significant ecosystem services. The effects of global climate change on coastal and marine ecosystems involve a much wider array of effects than the usual temperature, sea level rise, and precipitation. This paper is an overview for a collection of 12 papers that examined various aspects of global climate change on marine ecosystems and comprise this special issue. We summarized the major features of the models and analyses in the papers to determine general patterns. A wide range of ecosystems were simulated using a diverse set of modeling approaches. Models were either 3-dimensional or used a few spatial boxes, and responses to global climate change were mostly expressed as changes from a baseline condition. Three issues were identified from the across-model comparison: (a) lack of standardization of climate change scenarios, (b) the prevalence of site-specific and even unique models for upper trophic levels, and (c) emphasis on hypothesis evaluation versus forecasting. We discuss why these issues are important as global climate change assessment continues to progress up the food chain, and, when possible, offer some initial steps for going forward.

Advances in GPCR modeling evaluated by the GPCR Dock 2013 assessment:Meeting new challenges

Despite tremendous successes of GPCR crystallography, the receptors with available structures represent only a small fraction of human GPCRs. An important role of the modeling community is to maximize structural insights for the remaining receptors and complexes. The community-wide GPCR Dock assessment was established to stimulate and monitor the progress in molecular modeling and ligand docking for GPCRs. The four targets in the present third assessment round presented new and diverse challenges for modelers, including prediction of allosteric ligand interaction and activation states in 5-hydroxytryptamine receptors 1B and 2B, and modeling by extremely distant homology for smoothened receptor. Forty-four modeling groups participated in the assessment. State-of-the-art modeling approaches achieved close-to-experimental accuracy for small rigid orthosteric ligands and models built by close homology, and they correctly predicted protein fold for distant homology targets. Predictions of long loops and GPCR activation states remain unsolved problems.

Évaluation d’indices de comparaison pour la substitution des solvants en milieu de travail

La substitution est une méthode de prévention primaire qui permet l’élimination à la source des dangers pour les travailleurs. Une des étapes de la démarche est la comparaison des options afin de procéder au choix final. Divers indices de comparaison, basés sur des paramètres physicochimiques, sanitaires et environnementaux des substances, permettent de guider ce choix. Toutefois, aucune évaluation de ces indices n’a été effectuée dans le cas de la substitution des solvants. Une recherche de développement a été entreprise afin de proposer une méthodologie améliorée de comparaison des solvants. La démarche d’analyse de substitution et la comparaison des options de remplacement à l’aide du rapport de danger de vapeur (« Vapour Hazard Ratio », VHR) ont été appliquées à un cas réel de substitution de solvants en entreprise. Trois indices de potentiel de surexposition (IPS) (VHR, « Måleteknisk Arbejdshygiejnisk Luftbehov » (MAL) et « SUBstitution FACtor » (SUBFAC)) et trois indices globaux de hiérarchisation des dangers (indice air (ψiair), « Indiana Relative Chemical Hazard Score » (IRCHS) et « Final Hazard Score » (FHS)) ont été évalués et comparés à partir de listes de 56 et 67 solvants respectivement. La problématique de la non-idéalité des mélanges a aussi été considérée par rapport aux IPS par l’évaluation et la comparaison de 50 mélanges de solvant. Une méthodologie d’établissement d’une valeur limite d’exposition (VLE), pour les solvants n’en possédant pas, a été développée par modélisation de type relations quantitatives propriété-propriété (QPPR). La modélisation QPPR des VLE, effectuée sur une liste de 88 solvants possédant une VLE, a été effectuée à partir des coefficients de partage octanol:air, octanol:eau, sang:air et des constantes métaboliques. L’étude de cas a montré que l’utilisation du VHR facilitait la comparaison des options, bien qu’elle puisse se heurter à l’absence de VLE. Les indices VHR et SUBFAC ont été identifiés comme des méthodes très proches, caractérisées par une forte corrélation (R=0,99) alors que l’indice MAL se distingue des deux autres IPS par une perte d’information sur la volatilité résultant en une corrélation plus faible avec le VHR (R=0,75). L’impact de la non idealité, évalué par le calcul de coefficients d’activité sur une série de 50 mélanges, a permis d’établir que les ratios entre les indices VHR corrigés et non corrigés variaient entre 0,57 et 2,7, suggérant un facteur de sécurité de cinq lors de la comparaison de mélanges. Les analyses de corrélation et de sensibilité ont montré que les indices de hiérarchisation des dangers différaient de façon importante sur leur prise en compte de paramètres comme la volatilité, les VLE, l’exposition cutanée, l’inflammabilité, la cancérogénicité et les divers paramètres environnementaux. Aucun de ces indices ne peut être recommandé pour la substitution des solvants. Deux modèles QPPR ont été développés afin de prédire des VLE et des VHR, et 61 % et 87 % des VHR prédits variaient respectivement d’un facteur maximal de deux et de cinq par rapport aux VHR calculés. Nos résultats mènent à proposer une démarche améliorée de comparaison en deux étapes. Après un tri selon des critères prioritaires de santé, de sécurité et d’environnement, la comparaison devrait se baser sur le calcul du VHR tout en considérant d’autres paramètres selon la situation concrète de l’entreprise ou du procédé. La comparaison devra tenir compte de la non-idéalité pour les mélanges, et de VLE estimées pour les solvants n’en possédant pas.

Quantification de la relation séquence-activité de l’ARN par prédiction de structure tridimensionnelle

Dans un premier temps, nous avons modélisé la structure d’une famille d’ARN avec une grammaire de graphes afin d’identifier les séquences qui en font partie. Plusieurs autres méthodes de modélisation ont été développées, telles que des grammaires stochastiques hors-contexte, des modèles de covariance, des profils de structures secondaires et des réseaux de contraintes. Ces méthodes de modélisation se basent sur la structure secondaire classique comparativement à nos grammaires de graphes qui se basent sur les motifs cycliques de nucléotides. Pour exemplifier notre modèle, nous avons utilisé la boucle E du ribosome qui contient le motif Sarcin-Ricin qui a été largement étudié depuis sa découverte par cristallographie aux rayons X au début des années 90. Nous avons construit une grammaire de graphes pour la structure du motif Sarcin-Ricin et avons dérivé toutes les séquences qui peuvent s’y replier. La pertinence biologique de ces séquences a été confirmée par une comparaison des séquences d’un alignement de plus de 800 séquences ribosomiques bactériennes. Cette comparaison a soulevée des alignements alternatifs pour quelques unes des séquences que nous avons supportés par des prédictions de structures secondaires et tertiaires. Les motifs cycliques de nucléotides ont été observés par les membres de notre laboratoire dans l'ARN dont la structure tertiaire a été résolue expérimentalement. Une étude des séquences et des structures tertiaires de chaque cycle composant la structure du Sarcin-Ricin a révélé que l'espace des séquences dépend grandement des interactions entre tous les nucléotides à proximité dans l’espace tridimensionnel, c’est-à-dire pas uniquement entre deux paires de bases adjacentes. Le nombre de séquences générées par la grammaire de graphes est plus petit que ceux des méthodes basées sur la structure secondaire classique. Cela suggère l’importance du contexte pour la relation entre la séquence et la structure, d’où l’utilisation d’une grammaire de graphes contextuelle plus expressive que les grammaires hors-contexte. Les grammaires de graphes que nous avons développées ne tiennent compte que de la structure tertiaire et négligent les interactions de groupes chimiques spécifiques avec des éléments extra-moléculaires, comme d’autres macromolécules ou ligands. Dans un deuxième temps et pour tenir compte de ces interactions, nous avons développé un modèle qui tient compte de la position des groupes chimiques à la surface des structures tertiaires. L’hypothèse étant que les groupes chimiques à des positions conservées dans des séquences prédéterminées actives, qui sont déplacés dans des séquences inactives pour une fonction précise, ont de plus grandes chances d’être impliqués dans des interactions avec des facteurs. En poursuivant avec l’exemple de la boucle E, nous avons cherché les groupes de cette boucle qui pourraient être impliqués dans des interactions avec des facteurs d'élongation. Une fois les groupes identifiés, on peut prédire par modélisation tridimensionnelle les séquences qui positionnent correctement ces groupes dans leurs structures tertiaires. Il existe quelques modèles pour adresser ce problème, telles que des descripteurs de molécules, des matrices d’adjacences de nucléotides et ceux basé sur la thermodynamique. Cependant, tous ces modèles utilisent une représentation trop simplifiée de la structure d’ARN, ce qui limite leur applicabilité. Nous avons appliqué notre modèle sur les structures tertiaires d’un ensemble de variants d’une séquence d’une instance du Sarcin-Ricin d’un ribosome bactérien. L’équipe de Wool à l’université de Chicago a déjà étudié cette instance expérimentalement en testant la viabilité de 12 variants. Ils ont déterminé 4 variants viables et 8 létaux. Nous avons utilisé cet ensemble de 12 séquences pour l’entraînement de notre modèle et nous avons déterminé un ensemble de propriétés essentielles à leur fonction biologique. Pour chaque variant de l’ensemble d’entraînement nous avons construit des modèles de structures tertiaires. Nous avons ensuite mesuré les charges partielles des atomes exposés sur la surface et encodé cette information dans des vecteurs. Nous avons utilisé l’analyse des composantes principales pour transformer les vecteurs en un ensemble de variables non corrélées, qu’on appelle les composantes principales. En utilisant la distance Euclidienne pondérée et l’algorithme du plus proche voisin, nous avons appliqué la technique du « Leave-One-Out Cross-Validation » pour choisir les meilleurs paramètres pour prédire l’activité d’une nouvelle séquence en la faisant correspondre à ces composantes principales. Finalement, nous avons confirmé le pouvoir prédictif du modèle à l’aide d’un nouvel ensemble de 8 variants dont la viabilité à été vérifiée expérimentalement dans notre laboratoire. En conclusion, les grammaires de graphes permettent de modéliser la relation entre la séquence et la structure d’un élément structural d’ARN, comme la boucle E contenant le motif Sarcin-Ricin du ribosome. Les applications vont de la correction à l’aide à l'alignement de séquences jusqu’au design de séquences ayant une structure prédéterminée. Nous avons également développé un modèle pour tenir compte des interactions spécifiques liées à une fonction biologique donnée, soit avec des facteurs environnants. Notre modèle est basé sur la conservation de l'exposition des groupes chimiques qui sont impliqués dans ces interactions. Ce modèle nous a permis de prédire l’activité biologique d’un ensemble de variants de la boucle E du ribosome qui se lie à des facteurs d'élongation.

Efficient 3D scene modeling and mosaicing

El modelat d'escenes és clau en un gran ventall d'aplicacions que van des de la generació mapes fins a la realitat augmentada. Aquesta tesis presenta una solució completa per a la creació de models 3D amb textura. En primer lloc es presenta un mètode de Structure from Motion seqüencial, a on el model 3D de l'entorn s'actualitza a mesura que s'adquireix nova informació visual. La proposta és més precisa i robusta que l'estat de l'art. També s'ha desenvolupat un mètode online, basat en visual bag-of-words, per a la detecció eficient de llaços. Essent una tècnica completament seqüencial i automàtica, permet la reducció de deriva, millorant la navegació i construcció de mapes. Per tal de construir mapes en àrees extenses, es proposa un algorisme de simplificació de models 3D, orientat a aplicacions online. L'eficiència de les propostes s'ha comparat amb altres mètodes utilitzant diversos conjunts de dades submarines i terrestres.

Robust approaches to forecasting

We investigate alternative robust approaches to forecasting, using a new class of robust devices, contrasted with equilibrium-correction models. Their forecasting properties are derived facing a range of likely empirical problems at the forecast origin, including measurement errors, impulses, omitted variables, unanticipated location shifts and incorrectly included variables that experience a shift. We derive the resulting forecast biases and error variances, and indicate when the methods are likely to perform well. The robust methods are applied to forecasting US GDP using autoregressive models, and also to autoregressive models with factors extracted from a large dataset of macroeconomic variables. We consider forecasting performance over the Great Recession, and over an earlier more quiescent period.

A physical based modeling approach for the dynamic behavior of ultrafine grained structures

This paper discusses some experimental results on the influence of grain refinement on the final mechanical properties of IF and microalloyed steels designed for auto-body components. It shows also some modeling approaches to understanding the dynamic behavior of fine-rained materials. The Zerilli–Armstrong (Z–A) and Khan–Huang–Liang (KHL) models for studied steels were implemented into FEM code in order to simulate the dynamic compression tests with different strain rates.

Understanding Chinese identity in international relations : a critique of Western approaches.

In international relations in the West, two main approaches to Chinese identity have emerged: the capability and the culture approaches. Though each takes a different view of China, they share common epistemological ground. positivism. This paper provides an overview of these two influential schools of thought and attempts to challenge their positivistic and ethnocentric assumptions about the identities of both China and the West. While they endeavour to make sense of China, particularly in the post-Cold War era, they fail to understand identity as a form of representation. From a critical perspective, both ’China’ and the ‘West’ are social constructs: each in part constitutes the other. The relationship between them is always relational and fluid. Posing Chinese identity in positivist terms is not only misleading analytically, but potentially dangerous in practice. It is important, therefore, that alternative critical approaches to the complexities of Chinese identity be further explored.

A CASE tool for the modeling of methods and information systems

MODSI is a multi-models tool for information systems modeling. A modeling process in MODSI can be driven according to three different approaches: informal, semi-formal and formal. The MODSI tool is therefore based on the linked usage of these three modeling approaches. It can be employed at two different levels: the meta-modeling of a method and the modeling of an information system.In this paper we start presenting different types of modeling by making an analysis of their particular features. Then, we introduce the meta-model defined in our tool, as well as the tool functional architecture. Finally, we describe and illustrate the various usage levels of this tool.

Finanças comportamentais e modelos baseados em agentes

Pós-graduação em Economia - FCLAR

Modeling of ore-forming and geoenvironmental systems: Roles of fluid flow and chemical reaction processes

Ore-forming and geoenviromental systems commonly involve coupled fluid flowand chemical reaction processes. The advanced numerical methods and computational modeling have become indispensable tools for simulating such processes in recent years. This enables many hitherto unsolvable geoscience problems to be addressed using numerical methods and computational modeling approaches. For example, computational modeling has been successfully used to solve ore-forming and mine site contamination/remediation problems, in which fluid flow and geochemical processes play important roles in the controlling dynamic mechanisms. The main purpose of this paper is to present a generalized overview of: (1) the various classes and models associated with fluid flow/chemically reacting systems in order to highlight possible opportunities and developments for the future; (2) some more general issues that need attention in the development of computational models and codes for simulating ore-forming and geoenviromental systems; (3) the related progresses achieved on the geochemical modeling over the past 50 years or so; (4) the general methodology for modeling of oreforming and geoenvironmental systems; and (5) the future development directions associated with modeling of ore-forming and geoenviromental systems.

Dimensional approaches to schizophrenia: A comparison of the Bern Psychopathology scale and the five-factor model of the Positive and Negative Syndrome Scale

The aim was to examine to what extent the dimensions of the BPS map the five factors derived from the PANSS in order to explore the level of agreement of these alternative dimensional approaches in patients with schizophrenia. 149 inpatients with schizophrenia spectrum disorders were recruited. Psychopathological symptoms were assessed with the Bern Psychopathology Scale (BPS) and the Positive and Negative Syndrome Scale (PANSS). Linear regression analyses were conducted to explore the association between the factors and the items of the BPS. The robustness of patterns was evaluated. An understandable overlap of both approaches was found for positive and negative symptoms and excitement. The PANSS positive factor was associated with symptoms of the affect domain in terms of both inhibition and disinhibition, the PANSS negative factor with symptoms of all three domains of the BPS as an inhibition and the PANSS excitement factor with an inhibition of the affect domain and a disinhibition of the language and motor domains. The results show that here is only a partial overlap between the system-specific approach of the BPS and the five-factor PANSS model. A longitudinal assessment of psychopathological symptoms would therefore be of interest.