The Erasure of Sex and Gender Minorities in the Healthcare System

Étude de cas / Case study

In vivo phosphorus spectroscopy in human subjects on a clinical 3T MRI system

Alors que l’Imagerie par résonance magnétique (IRM) permet d’obtenir un large éventail de données anatomiques et fonctionnelles, les scanneurs cliniques sont généralement restreints à l’utilisation du proton pour leurs images et leurs applications spectroscopiques. Le phosphore jouant un rôle prépondérant dans le métabolisme énergétique, l’utilisation de cet atome en spectroscopie RM présente un énorme avantage dans l’observation du corps humain. Cela représente un certain nombre de déEis techniques à relever dus à la faible concentration de phosphore et sa fréquence de résonance différente. L’objectif de ce projet a été de développer la capacité à réaliser des expériences de spectroscopie phosphore sur un scanneur IRM clinique de 3 Tesla. Nous présentons ici les différentes étapes nécessaires à la conception et la validation d’une antenne IRM syntonisée à la fréquence du phosphore. Nous présentons aussi l’information relative à réalisation de fantômes utilisés dans les tests de validation et la calibration. Finalement, nous présentons les résultats préliminaires d’acquisitions spectroscopiques sur un muscle humain permettant d’identiEier les différents métabolites phosphorylés à haute énergie. Ces résultats s’inscrivent dans un projet de plus grande envergure où les impacts des changements du métabolisme énergétique sont étudiés en relation avec l’âge et les pathologies.

Study of baleen whales’ ecology and interaction with maritime traffic activities to support management of a complex socio-ecological system

Thesis written in co-mentorship with Robert Michaud.

An exploration of the cases referred to victim-offender mediation within the framework of the juvenile justice system

Ce mémoire de maîtrise cherche à jeter un regard approfondi sur les cas des jeunes contrevenants référés au processus de médiation à Trajet, un organisme de justice alternative à Montréal. Plus précisément, les objectifs sont de décrire les caractéristiques des cas référés, d’explorer leur relation avec la participation au processus de médiation et avec le résultat de celui-ci, et de comparer ces mêmes éléments en regard de deux périodes inclues dans le projet : celle où s’appliquait la Loi sur les jeunes contrevenants et celle où la Loi sur le système de justice pénale pour les adolescents assortie de l’Entente cadre sont entrés en vigueur. Des méthodes de recherche quantitatives ont été utilisées pour analyser les cas référés à Trajet sur une période de 10 ans (1999-2009). Des analyses descriptives ont permis d’établir les caractéristiques communes ou divergentes entre les cas référés à Trajet et ceux référés à d’autres programmes de médiation. Des analyses bi-variées ont révélé qu’une relation significative existait entre la participation au processus de médiation et l’âge et le sexe des contrevenants, le nombre de crimes commis par ceux-ci, le nombre de victimes impliquées, le type de victime, l’âge et le sexe des victimes et, le délai entre la commission du crime et le transfert du dossier à Trajet. La réalisation d’une régression logistique a révélé que trois caractéristiques prédisent de manière significative la participation à la médiation : l’âge des contrevenants, le nombre de victimes impliquées et le délai entre la commission du crime et le transfert du dossier à Trajet. La faible proportion d’échecs du processus de médiation a rendu inutile la réalisation d’analyses bi et multi-variées eu égard au résultat du processus de médiation. Des différences significatives ont été trouvées entre les cas référés en médiation sous la Loi sur les jeunes contrevenants et ceux référés sous la Loi sur le système de justice pénale pour les adolescents assortie à l’Entente cadre en ce qui a trait au type de crime, au nombre de délits commis, à l’existence d’une référence précédente à Trajet, aux raisons pour lesquelles la médiation n’a pas eu lieu, à la restitution sous toutes ces formes et, plus spécialement, la restitution financière. La participation à la médiation est apparue plus probable sous la LSJPA que sous la LJC. Des corrélations partielles ont montré que différentes caractéristiques étaient associées à la participation à la médiation dans les deux périodes en question. Seule une caractéristique, le sexe des victimes, s’est avérée reliée significativement à la participation à la médiation tant sous la LJC que sous la LSJPA. Les résultats de ce projet ont donné lieu à une connaissance plus approfondie des cas référés à Trajet pour un processus de médiation et à une exploration de l’impact que la LSJPA et l’Entente cadre sur ce processus. Toutefois, l’échantillon étant limité au cas traités à Trajet ne permet pas la généralisation de ces résultats à l’ensemble des cas référés aux organismes de justice alternative du Québec pour le processus de médiation.

Les algorithmes de haute résolution en tomographie d'émission par positrons : développement et accélération sur les cartes graphiques

La tomographie d’émission par positrons (TEP) est une modalité d’imagerie moléculaire utilisant des radiotraceurs marqués par des isotopes émetteurs de positrons permettant de quantifier et de sonder des processus biologiques et physiologiques. Cette modalité est surtout utilisée actuellement en oncologie, mais elle est aussi utilisée de plus en plus en cardiologie, en neurologie et en pharmacologie. En fait, c’est une modalité qui est intrinsèquement capable d’offrir avec une meilleure sensibilité des informations fonctionnelles sur le métabolisme cellulaire. Les limites de cette modalité sont surtout la faible résolution spatiale et le manque d’exactitude de la quantification. Par ailleurs, afin de dépasser ces limites qui constituent un obstacle pour élargir le champ des applications cliniques de la TEP, les nouveaux systèmes d’acquisition sont équipés d’un grand nombre de petits détecteurs ayant des meilleures performances de détection. La reconstruction de l’image se fait en utilisant les algorithmes stochastiques itératifs mieux adaptés aux acquisitions à faibles statistiques. De ce fait, le temps de reconstruction est devenu trop long pour une utilisation en milieu clinique. Ainsi, pour réduire ce temps, on les données d’acquisition sont compressées et des versions accélérées d’algorithmes stochastiques itératifs qui sont généralement moins exactes sont utilisées. Les performances améliorées par l’augmentation de nombre des détecteurs sont donc limitées par les contraintes de temps de calcul. Afin de sortir de cette boucle et permettre l’utilisation des algorithmes de reconstruction robustes, de nombreux travaux ont été effectués pour accélérer ces algorithmes sur les dispositifs GPU (Graphics Processing Units) de calcul haute performance. Dans ce travail, nous avons rejoint cet effort de la communauté scientifique pour développer et introduire en clinique l’utilisation des algorithmes de reconstruction puissants qui améliorent la résolution spatiale et l’exactitude de la quantification en TEP. Nous avons d’abord travaillé sur le développement des stratégies pour accélérer sur les dispositifs GPU la reconstruction des images TEP à partir des données d’acquisition en mode liste. En fait, le mode liste offre de nombreux avantages par rapport à la reconstruction à partir des sinogrammes, entre autres : il permet d’implanter facilement et avec précision la correction du mouvement et le temps de vol (TOF : Time-Of Flight) pour améliorer l’exactitude de la quantification. Il permet aussi d’utiliser les fonctions de bases spatio-temporelles pour effectuer la reconstruction 4D afin d’estimer les paramètres cinétiques des métabolismes avec exactitude. Cependant, d’une part, l’utilisation de ce mode est très limitée en clinique, et d’autre part, il est surtout utilisé pour estimer la valeur normalisée de captation SUV qui est une grandeur semi-quantitative limitant le caractère fonctionnel de la TEP. Nos contributions sont les suivantes : - Le développement d’une nouvelle stratégie visant à accélérer sur les dispositifs GPU l’algorithme 3D LM-OSEM (List Mode Ordered-Subset Expectation-Maximization), y compris le calcul de la matrice de sensibilité intégrant les facteurs d’atténuation du patient et les coefficients de normalisation des détecteurs. Le temps de calcul obtenu est non seulement compatible avec une utilisation clinique des algorithmes 3D LM-OSEM, mais il permet également d’envisager des reconstructions rapides pour les applications TEP avancées telles que les études dynamiques en temps réel et des reconstructions d’images paramétriques à partir des données d’acquisitions directement. - Le développement et l’implantation sur GPU de l’approche Multigrilles/Multitrames pour accélérer l’algorithme LMEM (List-Mode Expectation-Maximization). L’objectif est de développer une nouvelle stratégie pour accélérer l’algorithme de référence LMEM qui est un algorithme convergent et puissant, mais qui a l’inconvénient de converger très lentement. Les résultats obtenus permettent d’entrevoir des reconstructions en temps quasi-réel que ce soit pour les examens utilisant un grand nombre de données d’acquisition aussi bien que pour les acquisitions dynamiques synchronisées. Par ailleurs, en clinique, la quantification est souvent faite à partir de données d’acquisition en sinogrammes généralement compressés. Mais des travaux antérieurs ont montré que cette approche pour accélérer la reconstruction diminue l’exactitude de la quantification et dégrade la résolution spatiale. Pour cette raison, nous avons parallélisé et implémenté sur GPU l’algorithme AW-LOR-OSEM (Attenuation-Weighted Line-of-Response-OSEM) ; une version de l’algorithme 3D OSEM qui effectue la reconstruction à partir de sinogrammes sans compression de données en intégrant les corrections de l’atténuation et de la normalisation dans les matrices de sensibilité. Nous avons comparé deux approches d’implantation : dans la première, la matrice système (MS) est calculée en temps réel au cours de la reconstruction, tandis que la seconde implantation utilise une MS pré- calculée avec une meilleure exactitude. Les résultats montrent que la première implantation offre une efficacité de calcul environ deux fois meilleure que celle obtenue dans la deuxième implantation. Les temps de reconstruction rapportés sont compatibles avec une utilisation clinique de ces deux stratégies.

Facteurs environnementaux immédiats et santé des enfants dans les zones de l’Observatoire de population de Ouagadougou (Burkina Faso)

Comme la plupart des villes en Afrique subsaharienne, Ouagadougou, capitale du Burkina Faso, a connu au cours de ces dernières décennies une croissance démographique rapide. Cette situation pose de nombreux problèmes d’ordre sanitaire et environnemental. Pourtant, les liens entre la santé et l’environnement immédiat sont encore faiblement étudiés du fait de la qualité des données qui, lorsqu’elles existent, se révèlent peu appropriées. La présente thèse vise à analyser les liens entre l’environnement immédiat et certains symptômes de maladies, plus spécifiquement la fièvre et la diarrhée ; deux problèmes majeurs de santé liés à l’environnement chez les enfants de moins de 5 ans dans les villes d’Afrique subsaharienne. Cette étude se base sur des données de l’Observatoire de population de Ouagadougou (OPO) recueillies entre 2009 et 2010 dans l’objectif d’étudier les inégalités de santé en milieu urbain (notamment les données de l’enquête santé portant sur 950 enfants de moins de 5 ans recueillies en 2010). La thèse décrit d’abord la santé environnementale en milieu urbain en dépassant l’opposition classique quartiers lotis/quartiers non lotis (zones d’habitation formelles/zones d’habitation informelles). Elle s’intéresse ensuite à l’évaluation plus fine des liens entre l’environnement immédiat et la fièvre en tenant compte des facteurs démographiques et socio-économiques pertinents dans l’estimation. Enfin, la thèse approfondit les analyses sur la co-occurrence de la diarrhée et de la fièvre en mettant en évidence les effets conjoints des facteurs environnementaux et démographiques. À l’aide des analyses spatiales basées sur la distance euclidienne, des analyses factorielles et de classification, cette étude décrit le contexte sanitaire des quartiers formels et informels et analyse la pertinence de la dichotomie entre les quartiers lotis et les quartiers non lotis dans les zones suivies par l’OPO. L’étude effectue également des analyses multivariées en recourant respectivement aux modèles logit simple et ordonné pour estimer les effets propres de l’environnement immédiat sur la fièvre et la co-occurrence de la diarrhée et de la fièvre chez les enfants. Les résultats de l’étude montrent que les risques environnementaux sont variables d’un quartier à l’autre, et que les quartiers lotis bien qu’étant les plus pourvus en services urbains de base sont les plus exposés aux dangers environnementaux. Néanmoins, ce constat ne suffit pas pour rendre compte de la vulnérabilité des enfants dans les quartiers lotis que dans les quartiers non lotis, puisque l’accès à l’eau, l’assainissement, la nature du sol, et le niveau d’éducation de la mère sont des facteurs clés dans l’occurrence des symptômes liés à l’environnement immédiat. On note également une hétérogénéité concernant la santé environnementale, notamment dans les zones non loties. En considérant les effets de l’environnement immédiat sur la fièvre chez les enfants, les résultats montrent que ces effets baissent après la prise en compte des variables démographiques, socio-économiques et du quartier de résidence. Les facteurs de l’environnement tels que la gestion des ordures ménagères et celle des eaux usées discriminent significativement la fièvre. Les enfants à Nioko 2 (quartier non loti), par exemple, ont deux fois plus de risque d’avoir eu de la fièvre par rapport à Kilwin (quartier loti). Les effets conjoints des facteurs environnementaux et démographiques sont également mis en exergue dans la co-occurrence de la diarrhée et de la fièvre, même si ces effets diminuent régulièrement avec le nombre des symptômes chez les enfants. Le fait d’être dans un ménage insalubre ou d’avoir le sol extérieur en terre augmente la propension de co-occurrence de la diarrhée et de la fièvre. En revanche, cette co-occurrence chez les enfants diminue significativement avec l’âge. Les effets de l’environnement sur l’occurrence ou la co-occurrence des symptômes existent, quand bien même ces effets diminuent avec la prise en compte des facteurs démographiques et socio-économiques et du quartier de résidence. Les résultats de la thèse plaident pour un effort méthodologique, afin d’affiner la définition des variables de l’environnement en milieu urbain.

Housing trajectories of individuals found not criminally responsible on account of mental disorder.

Au Canada, les Commissions d'Examen des Troubles Mentaux de chaque province ont la responsabilité de déterminer les conditions de prise en charge des personnes déclarées Non Criminellement Responsables pour cause de Troubles Mentaux (NCRTM) et de rendre, sur une base annuelle une des trois décisions suivantes: a) détention dans un hôpital, b) libération conditionnelle, ou c) libération absolue. Pour favoriser la réinsertion sociale, la libération conditionnelle peut être ordonnée avec la condition de vivre dans une ressource d’hébergement dans la communauté. Parmi les personnes vivant avec une maladie mentale, l’accès aux ressources d’hébergement a été associé à une plus grande stabilité résidentielle, une réduction de nombre et de la durée de séjours d'hospitalisation ainsi qu’une réduction des contacts avec le système judiciaire. Toutefois, l’accès aux ressources d’hébergement pour les personnes trouvées NCRTM est limité, en partie lié à la stigmatisation qui entoure cette population. Il existe peu d’études qui traitent du placement en ressources d’hébergement en psychiatrie légale. Pour répondre à cette question, cette thèse comporte trois volets qui seront présentés dans le cadre de deux manuscrits: 1) évaluer le rôle du placement en ressources d’hébergement sur la réhospitalisation et la récidive chez les personnes trouvées NCRTM; 2) décrire les trajectoires de disposition et de placement en ressources d’hébergement, et 3) mieux comprendre les facteurs associés à ces trajectoires. Les données de la province du Québec du Projet National de Trajectoires d’individus trouvés NCRTM ont été utilisées. Un total de 934 personnes trouvées NCRTM entre le 1er mai 2000 et le 30 avril 2005 compose cet échantillon. Dans le premier manuscrit, l’analyse de survie démontre que les individus placés dans un logement indépendant suite à une libération conditionnelle de la Commission d’Examen sont plus susceptibles de commettre une nouvelle infraction et d’être ré-hospitalisés que les personnes en ressources d’hébergement. Dans le deuxième article, l'analyse de données séquentielle a généré quatre modèles statistiquement stables de trajectoires de disposition et de placement résidentiel pour les 36 mois suivant un verdict de NCRTM: 1) libération conditionnelle dans une ressource d’hébergement (11%), 2) libération conditionnelle dans un logement autonome (32%), 3) détention (43%), et 4) libération absolue (14%). Une régression logistique multinomiale révèle que la probabilité d'un placement en ressource supervisée comparé au maintien en détention est significativement réduite pour les personnes traitées dans un hôpital spécialisé en psychiatrie légale, ainsi que pour ceux ayant commis un délit sévère. D'autre part, la probabilité d’être soumis à des dispositions moins restrictives (soit le logement indépendant et la libération absolue) est fortement associée à des facteurs cliniques tels qu’un nombre réduit d'hospitalisations psychiatriques antérieures, un diagnostic de trouble de l'humeur et une absence de diagnostic de trouble de la personnalité. Les résultats de ce projet doctoral soulignent la valeur protectrice des ressources en hébergement pour les personnes trouvées NCRTM, en plus d’apporter des arguments solides pour une gestion de risque chez les personnes trouvées NCRTM qui incorpore des éléments contextuels de prévention du risque, tel que l’accès à des ressources d’hébergement.

New insights into small molecules inhibitors and protein-protein interactions of VirB8 : a critical conserved component of the type IV secretion system.

Les systèmes bactériens de sécrétion de type IV (T4SS) sont constitués d’un ensemble de 8 à 12 protéines conservées. Ces dernières sont utilisées lors de la translocation de protéines, la translocation de complexes ADN-protéines mais aussi pour le transport de ces derniers au travers de la membrane cellulaire. Les T4SS, en tant que facteurs de virulence pour beaucoup de pathogènes comme Brucella suis, sont donc d’excellents modèles cibles pour le développement de médicaments d’antivirulence. Ces médicaments, en privant le pathogène de son facteur essentiel de virulence : le T4SS, constituent une alternative ou encore une amélioration des traitements antibiotiques utilisés actuellement. VirB8, un facteur d’assemblage conservé dans le T4SS, forme des dimères qui sont importants pour la fonction des T4SS dans ces pathogènes. De par ses interactions multiples, VirB8 est un excellent modèle pour l’analyse des facteurs d’assemblage mais aussi en tant que cible de médicaments qui empêcheraient son interaction avec d’autres protéines et qui, in fine, désarmeraient les bactéries en les privant de leur fonctions essentielles de virulence. À ce jour, nous savons qu’il existe un équilibre monomère-dimère et un processus d’homodimerization de VirB8 dont l’importance est vitale pour la fonctionnement biologique des T4SSs. En se basant sur des essais quantitatifs d’interaction, nous avons identifié (i) des sites potentiels d’interaction avec d’autres protéines VirB du T4SS mais aussi (ii) isolé des petites molécules inhibitrices afin de tester la fonction protéique de VirB8. Afin de déterminer les acides aminés importants pour l’hétérodimérization de VirB8 avec VirB10, nous avons effectué des expériences de mutagenèse aléatoire, de phage display et d’arrimage moléculaire in silico. Ces expériences ont démontré l’importance de trois acides aminés localisés sur le feuillet β : R160, S162, T164 et I165. Ces derniers seraient importants pour l’association de VirB8 avec VirB10 étant donné que leur mutagenèse entraine une diminution de la formation du complexe VirB8-VirB10. L’objectif actuel de notre projet de recherche est de pouvoir mieux comprendre mais aussi d’évaluer le rôle de VirB8 dans l’assemblage du T4SS. Grace à un méthode de criblage adaptée à partir de la structure de VirB8, nous avons pu identifié une petite molécule inhibitrice BAR-068, qui aurait un rôle prometteur dans l’inhibition du T4SS. Nous avons utilisé la spectroscopie par fluorescence, l’essai à deux hybrides, le cross-linking et la cristallographie afin de déterminer le mécanisme d'interaction existant entre VirB8 et BAR-068. Ces travaux pourraient permettre de nombreuses avancées, notamment en termes de compréhension des mécanismes d’inhibition du T4SS. Notre objectif ultime est de pouvoir caractériser la séquence d’évènements essentiels à l’assemblage et au fonctionnement du T4SS. De manière globale, notre projet de recherche permettrait de révéler les grands principes d’assemblage des protéines membranaires, les processus de sécrétion de protéines chez les bactéries mais aussi de proposer une nouvelle stratégie lors du développement de drogues antimicrobiennes.

Analysis of Some Single and Two Commodity Inventory Problems

This thesis is devoted to the study of some stochastic models in inventories. An inventory system is a facility at which items of materials are stocked. In order to promote smooth and efficient running of business, and to provide adequate service to the customers, an inventory materials is essential for any enterprise. When uncertainty is present, inventories are used as a protection against risk of stock out. It is advantageous to procure the item before it is needed at a lower marginal cost. Again, by bulk purchasing, the advantage of price discounts can be availed. All these contribute to the formation of inventory. Maintaining inventories is a major expenditure for any organization. For each inventory, the fundamental question is how much new stock should be ordered and when should the orders are replaced. In the present study, considered several models for single and two commodity stochastic inventory problems. The thesis discusses two models. In the first model, examined the case in which the time elapsed between two consecutive demand points are independent and identically distributed with common distribution function F(.) with mean  (assumed finite) and in which demand magnitude depends only on the time elapsed since the previous demand epoch. The time between disasters has an exponential distribution with parameter . In Model II, the inter arrival time of disasters have general distribution (F.) with mean  ( ) and the quantity destructed depends on the time elapsed between disasters. Demands form compound poison processes with inter arrival times of demands having mean 1/. It deals with linearly correlated bulk demand two Commodity inventory problem, where each arrival demands a random number of items of each commodity C1 and C2, the maximum quantity demanded being a (< S1) and b(

Growth and Characterization of ZnO based Heterojunction diodes and ZnO Nanostructuresby Pulsed Laser Ablation

Transparent conducting oxides (TCO’s) have been known and used for technologically important applications for more than 50 years. The oxide materials such as In2O3, SnO2 and impurity doped SnO2: Sb, SnO2: F and In2O3: Sn (indium tin oxide) were primarily used as TCO’s. Indium based oxides had been widely used as TCO’s for the past few decades. But the current increase in the cost of indium and scarcity of this material created the difficulty in obtaining low cost TCO’s. Hence the search for alternative TCO material has been a topic of active research for the last few decades. This resulted in the development of various binary and ternary compounds. But the advantages of using binary oxides are the easiness to control the composition and deposition parameters. ZnO has been identified as the one of the promising candidate for transparent electronic applications owing to its exciting optoelectronic properties. Some optoelectronics applications of ZnO overlap with that of GaN, another wide band gap semiconductor which is widely used for the production of green, blue-violet and white light emitting devices. However ZnO has some advantages over GaN among which are the availability of fairly high quality ZnO bulk single crystals and large excitonic binding energy. ZnO also has much simpler crystal-growth technology, resulting in a potentially lower cost for ZnO based devices. Most of the TCO’s are n-type semiconductors and are utilized as transparent electrodes in variety of commercial applications such as photovoltaics, electrochromic windows, flat panel displays. TCO’s provide a great potential for realizing diverse range of active functions, novel functions can be integrated into the materials according to the requirement. However the application of TCO’s has been restricted to transparent electrodes, ii notwithstanding the fact that TCO’s are n-type semiconductors. The basic reason is the lack of p-type TCO, many of the active functions in semiconductor originate from the nature of pn-junction. In 1997, H. Kawazoe et al reported the CuAlO2 as the first p-type TCO along with the chemical design concept for the exploration of other p-type TCO’s. This has led to the fabrication of all transparent diode and transistors. Fabrication of nanostructures of TCO has been a focus of an ever-increasing number of researchers world wide, mainly due to their unique optical and electronic properties which makes them ideal for a wide spectrum of applications ranging from flexible displays, quantum well lasers to in vivo biological imaging and therapeutic agents. ZnO is a highly multifunctional material system with highly promising application potential for UV light emitting diodes, diode lasers, sensors, etc. ZnO nanocrystals and nanorods doped with transition metal impurities have also attracted great interest, recently, for their spin-electronic applications This thesis summarizes the results on the growth and characterization of ZnO based diodes and nanostructures by pulsed laser ablation. Various ZnO based heterojunction diodes have been fabricated using pulsed laser deposition (PLD) and their electrical characteristics were interpreted using existing models. Pulsed laser ablation has been employed to fabricate ZnO quantum dots, ZnO nanorods and ZnMgO/ZnO multiple quantum well structures with the aim of studying the luminescent properties.

Permutation entropy based real-time chatter detection using audio signal in turning process

Machine tool chatter is an unfavorable phenomenon during metal cutting, which results in heavy vibration of cutting tool. With increase in depth of cut, the cutting regime changes from chatter-free cutting to one with chatter. In this paper, we propose the use of permutation entropy (PE), a conceptually simple and computationally fast measurement to detect the onset of chatter from the time series using sound signal recorded with a unidirectional microphone. PE can efficiently distinguish the regular and complex nature of any signal and extract information about the dynamics of the process by indicating sudden change in its value. Under situations where the data sets are huge and there is no time for preprocessing and fine-tuning, PE can effectively detect dynamical changes of the system. This makes PE an ideal choice for online detection of chatter, which is not possible with other conventional nonlinear methods. In the present study, the variation of PE under two cutting conditions is analyzed. Abrupt variation in the value of PE with increase in depth of cut indicates the onset of chatter vibrations. The results are verified using frequency spectra of the signals and the nonlinear measure, normalized coarse-grained information rate (NCIR).

Reinforcement Learning Approaches to Power System Scheduling

One major component of power system operation is generation scheduling. The objective of the work is to develop efficient control strategies to the power scheduling problems through Reinforcement Learning approaches. The three important active power scheduling problems are Unit Commitment, Economic Dispatch and Automatic Generation Control. Numerical solution methods proposed for solution of power scheduling are insufficient in handling large and complex systems. Soft Computing methods like Simulated Annealing, Evolutionary Programming etc., are efficient in handling complex cost functions, but find limitation in handling stochastic data existing in a practical system. Also the learning steps are to be repeated for each load demand which increases the computation time.Reinforcement Learning (RL) is a method of learning through interactions with environment. The main advantage of this approach is it does not require a precise mathematical formulation. It can learn either by interacting with the environment or interacting with a simulation model. Several optimization and control problems have been solved through Reinforcement Learning approach. The application of Reinforcement Learning in the field of Power system has been a few. The objective is to introduce and extend Reinforcement Learning approaches for the active power scheduling problems in an implementable manner. The main objectives can be enumerated as:(i) Evolve Reinforcement Learning based solutions to the Unit Commitment Problem.(ii) Find suitable solution strategies through Reinforcement Learning approach for Economic Dispatch. (iii) Extend the Reinforcement Learning solution to Automatic Generation Control with a different perspective. (iv) Check the suitability of the scheduling solutions to one of the existing power systems.First part of the thesis is concerned with the Reinforcement Learning approach to Unit Commitment problem. Unit Commitment Problem is formulated as a multi stage decision process. Q learning solution is developed to obtain the optimwn commitment schedule. Method of state aggregation is used to formulate an efficient solution considering the minimwn up time I down time constraints. The performance of the algorithms are evaluated for different systems and compared with other stochastic methods like Genetic Algorithm.Second stage of the work is concerned with solving Economic Dispatch problem. A simple and straight forward decision making strategy is first proposed in the Learning Automata algorithm. Then to solve the scheduling task of systems with large number of generating units, the problem is formulated as a multi stage decision making task. The solution obtained is extended in order to incorporate the transmission losses in the system. To make the Reinforcement Learning solution more efficient and to handle continuous state space, a fimction approximation strategy is proposed. The performance of the developed algorithms are tested for several standard test cases. Proposed method is compared with other recent methods like Partition Approach Algorithm, Simulated Annealing etc.As the final step of implementing the active power control loops in power system, Automatic Generation Control is also taken into consideration.Reinforcement Learning has already been applied to solve Automatic Generation Control loop. The RL solution is extended to take up the approach of common frequency for all the interconnected areas, more similar to practical systems. Performance of the RL controller is also compared with that of the conventional integral controller.In order to prove the suitability of the proposed methods to practical systems, second plant ofNeyveli Thennal Power Station (NTPS IT) is taken for case study. The perfonnance of the Reinforcement Learning solution is found to be better than the other existing methods, which provide the promising step towards RL based control schemes for practical power industry.Reinforcement Learning is applied to solve the scheduling problems in the power industry and found to give satisfactory perfonnance. Proposed solution provides a scope for getting more profit as the economic schedule is obtained instantaneously. Since Reinforcement Learning method can take the stochastic cost data obtained time to time from a plant, it gives an implementable method. As a further step, with suitable methods to interface with on line data, economic scheduling can be achieved instantaneously in a generation control center. Also power scheduling of systems with different sources such as hydro, thermal etc. can be looked into and Reinforcement Learning solutions can be achieved.

Targeted Public Distribution System in Food Grains:Extent of Utlization by the Tribal Population in Kerala

In India, Food Security meant supply of food grains and the medium was Public Distribution System. Public Distribution System (PDS) is a rationing mechanism that entitles households to specified quantities of selected commodities at subsidized prices. The Objectives of PDS are maintaining Price Stability, rationing during times of scarcity, welfare of the poor, and keeping a check on private trade. Kerala has registered remarkable improvement in poverty reduction in general over the years among all social sections, including scheduled caste and scheduled tribe population. As part of the structural adjustment intended to reduce public expenditure, PDS has been modified as Revamped PDS (RPDS) during 1992 and later on as Targeted PDS (TPDS) in 1997, intended to target households on the basis of income criterion, classifying people as Below Poverty Line (BPL) and Above Poverty Line (APL). TPDS provides 25Kg. of food gra.ins through the Fair Price Shops per month @ Rs.3/- per Kg. of rice/ wheat to the BPL category and @Rs.8.90 and Rs.6.7O for rice and wheat respectively to the APL category of people. Since TPDS is intended to target the poor people, the subsidy spent by the government for the scheme should be beneficial to the poor people and naturally they should utilize the benefits by purchasing the food grains allotted under the scheme. Several studies have shown that there is underutilization of the allotments under TPDS. Therefore, the extent of utilization of TPDS in food grains, how and why remains as a major hurdle, in improving the structure and system of PDS. Livelihood of the tribal population being under threat due to increasing degradation of the resources, the targeting system ought to be effective among the tribal population. Therefore, performance of the TPDS in food grains, in terms of the utilization by the tribal population in Kerala, impact thereof and the factors, if any, affecting proper utilization were considered as the research problem in this study. The study concentrated on the pattern of consumption of food grains by the tribal people, whether their hunger needs are met by distribution of food grains through the TPDS, extent to which TPDS in food grains reduce their share of expenditure on food in the total household expenditure, and the factors affecting the utilization of the TPDS in food grains by the tribal population. Going through the literature, it has been noted that only few studies concentrated on the utilization of TPDS in food grains among the tribal population in Kerala.The Research Design used in this study is descriptive in nature, but exploratory in some aspects. Idukki, Palakkad and Wayanad have more than 60% of the population of the tribals in the state. Within the three districts mentioned above, 14 villages with scheduled tribe concentration were selected for the study. 95 tribal colonies were selected from among the various tribal settlements. Collection of primary data was made from 1231 households with in the above tribal colonies. Analysis of data on the socio-economic factors of the tribal people, pattern of food consumption, extent of reduction in the share of expenditure on food among the household expenditure of the tribal people and the impact of TPDS on the tribal families etc. and testing of hypotheses to find out the relation/association of each of the six variables, using the data on BPL and APL categories of households separately have resulted in findings such as six percent of the tribal families do not have Ration Cards, average per capita consumption of food grains by the tribal people utilizing TPDS meets 62% of their minimum requirement, whereas the per capita consumption of food grains by the tribal people is higher than the national average per capita consumption, 63% deficiency in food grains may be felt by tribal people in general, if TPDS is withdrawn, and the deficit for BPL tribal people may be 82%, TPDS facilitates a reduction of 9.71% in the food expenditure among the total household expenditure of the tribal people in general, share of food to non-food among BPL category of tribals is 55:45 and 40:60 among the APL, Variables, viz. household income, number of members in the family and distance of FPS from tribal settlements etc. have influence on the quantity of rice being purchased by the tribal people from the Fair Price Shops, and there is influence of household income and distance of FPS from tribal settlements on the quantity of rice being purchased by the tribal people from the open market. Rationing with differential pricing on phased allotments, rectification of errors in targeting, anomalies in norms and procedures for classifying tribal people as BPL/APL, exclusive Income Generation for tribal population, paddy cultivation in the landholdings possessed by the tribal people, special drive for allotment of Ration Cards to the tribal people, especially those belonging to the BPL category, Mobile Fair Price Shops in tribal settlements, ensure quality of the food grains distributed through the TPDS, distribution of wheat flour in packed condition instead of wheat through the Fair Price Shops are recommended to address the shortcomings and weaknesses of the TPDS vis-avis the tribal population in Kerala.

Vacancy-assisted domain-growth in asymmetric binary alloys: A Monte Carlo Study

A Monte Carlo simulation study of the vacancy-assisted domain growth in asymmetric binary alloys is presented. The system is modeled using a three-state ABV Hamiltonian which includes an asymmetry term. Our simulated system is a stoichiometric two-dimensional binary alloy with a single vacancy which evolves according to the vacancy-atom exchange mechanism. We obtain that, compared to the symmetric case, the ordering process slows down dramatically. Concerning the asymptotic behavior it is algebraic and characterized by the Allen-Cahn growth exponent x51/2. The late stages of the evolution are preceded by a transient regime strongly affected by both the temperature and the degree of asymmetry of the alloy. The results are discussed and compared to those obtained for the symmetric case.

Comparison between molecular dynamics abd Monte Carlo simulations of an ordering process in a binary alloy

Ordering in a binary alloy is studied by means of a molecular-dynamics (MD) algorithm which allows to reach the domain growth regime. Results are compared with Monte Carlo simulations using a realistic vacancy-atom (MC-VA) mechanism. At low temperatures fast growth with a dynamical exponent x>1/2 is found for MD and MC-VA. The study of a nonequilibrium ordering process with the two methods shows the importance of the nonhomogeneity of the excitations in the system for determining its macroscopic kinetics.