Modelling diffusion of innovations in a social network

A simple model of diffusion of innovations in a social network with upgrading costs is introduced. Agents are characterized by a single real variable, their technological level. According to local information, agents decide whether to upgrade their level or not, balancing their possible benefit with the upgrading cost. A critical point where technological avalanches display a power-law behavior is also found. This critical point is characterized by a macroscopic observable that turns out to optimize technological growth in the stationary state. Analytical results supporting our findings are found for the globally coupled case.

Can we identify Walrasian allocations?

[eng] We consider a discrete time, pure exchange infinite horizon economy with two or more consumers and at least one concumption good per period. Within the framework of decentralized mechanisms, we show that for a given consumption trade at any period of time, say at time one, the consumers will need, in general, an infinite dimensional (informational) space to identigy such a trade as an intemporal Walrasian one. However, we show and characterize a set of enviroments where the Walrasian trades at each period of time can be achieved as the equilibrium trades of a sequence of decentralized competitive mechanisms, using only both current prices and quantities to coordinate decisions.

Lagrangian-Hamiltonian unified formalism for field theory

The RuskSkinner formalism was developed in order to give a geometrical unified formalism for describing mechanical systems. It incorporates all the characteristics of Lagrangian and Hamiltonian descriptions of these systems (including dynamical equations and solutions, constraints, Legendre map, evolution operators, equivalence, etc.). In this work we extend this unified framework to first-order classical field theories, and show how this description comprises the main features of the Lagrangian and Hamiltonian formalisms, both for the regular and singular cases. This formulation is a first step toward further applications in optimal control theory for partial differential equations. 2004 American Institute of Physics.

Early olfactory involvement in Alzheimer's disease.

BACKGROUND: In Alzheimer's disease (AD) the olfactory system, including the olfactory bulb, a limbic paleocortex is severely damaged. The occurrence of early olfactory deficits and the presence of senile plaques and neurofibrillary tangles in olfactory bulb were reported previously by a few authors. The goal of the present study was to analyze the occurrence of AD-type degenerative changes in the peripheral part of the olfactory system and to answer the question whether the frequency and severity of changes in the olfactory bulb and tract are associated with those of the cerebral cortex in AD. MATERIAL AND METHODS: In 110 autopsy cases several cortical areas and the olfactory bulb and tract were analyzed using histo- and immunohistochemical techniques. Based on a semiquantitative analysis of cortical senile plaques, neurofibrillary tangles and curly fibers, the 110 cases were divided into four groups: 19 cases with severe (definite AD), 14 cases with moderate, 58 cases with discrete and 19 control cases without AD-type cortical changes. RESULTS: The number of cases with olfactory involvement was very high, more than 84% in the three groups with cortical AD-type lesions. Degenerative olfactory changes were present in all 19 definite AD cases, and in two of the 19 controls. The statistical analysis showed a significant association between the peripheral olfactory and cortical degenerative changes with respect to their frequency and severity (P < 0.001). Neurofibrillary tangles and neuropil threads appear in the olfactory system as early as in entorhinal cortex. CONCLUSION: The results indicate a close relationship between the olfactory and cortical degenerative changes and indicate that the involvement of the olfactory bulb and tract is one of the earliest events in the degenerative process of the central nervous system in AD.

Hierarchical modeling gave plausible estimates of associations between metabolic syndrome and components of antiretroviral therapy.

OBJECTIVE: Hierarchical modeling has been proposed as a solution to the multiple exposure problem. We estimate associations between metabolic syndrome and different components of antiretroviral therapy using both conventional and hierarchical models. STUDY DESIGN AND SETTING: We use discrete time survival analysis to estimate the association between metabolic syndrome and cumulative exposure to 16 antiretrovirals from four drug classes. We fit a hierarchical model where the drug class provides a prior model of the association between metabolic syndrome and exposure to each antiretroviral. RESULTS: One thousand two hundred and eighteen patients were followed for a median of 27 months, with 242 cases of metabolic syndrome (20%) at a rate of 7.5 cases per 100 patient years. Metabolic syndrome was more likely to develop in patients exposed to stavudine, but was less likely to develop in those exposed to atazanavir. The estimate for exposure to atazanavir increased from hazard ratio of 0.06 per 6 months' use in the conventional model to 0.37 in the hierarchical model (or from 0.57 to 0.81 when using spline-based covariate adjustment). CONCLUSION: These results are consistent with trials that show the disadvantage of stavudine and advantage of atazanavir relative to other drugs in their respective classes. The hierarchical model gave more plausible results than the equivalent conventional model.

The Effects of Headcut and Knickpoint Propagation on Bridges in Iowa, TR-541, 2008

The overarching goal of the proposed research was to provide a predictive tool for knickpoint propagation within the HCA (Hungry Canyon Alliance) territory. Knickpoints threaten the stability of bridge structures in Western Iowa. The study involved detailed field investigations over two years in order to monitor the upstream migration of a knickpoint on Mud Creek in Mills County, IA and identify the key mechanisms triggering knickpoint propagation. A state-of-the-art laser level system mounted on a movable truss provided continuous measurements of the knickpoint front for different flow conditions. A pressure transducer found in proximity of the truss provided simultaneous measurements of the flow depth. The laser and pressure transducer measurements led to the identification of the conditions at which the knickpoint migration commences. It was suggested that negative pressures developed by the reverse roller flow near the toe of the knickpoint face triggered undercutting of the knickpoint at this location. The pressure differential between the negative pressure and the atmospheric pressure also draws the impinging jet closer to the knickpoint face producing scour. In addition, the pressure differential may induce suction of sediment from the face. Other contributing factors include slump failure, seepage effects, and local fluvial erosion due to the exerted fluid shear. The prevailing flow conditions and soil information along with the channel cross-sectional geometry and gradient were used as inputs to a transcritical, one dimensional, hydraulic/geomorphic numerical model, which was used to map the flow characteristics and shear stress conditions near the knickpoint. Such detailed flow calculations do not exist in the published literature. The coupling of field and modeling work resulted in the development of a blueprint methodology, which can be adopted in different parts of the country for evaluating knickpoint evolution. This information will assist local government agencies in better understanding the principal factors that cause knickpoint propagation and help estimate the needed response time to control the propagation of a knickpoint after one has been identified.

Conditional maximum likelihood timing recovery: estimators and bounds

This paper is concerned with the derivation of new estimators and performance bounds for the problem of timing estimation of (linearly) digitally modulated signals. The conditional maximum likelihood (CML) method is adopted, in contrast to the classical low-SNR unconditional ML (UML) formulationthat is systematically applied in the literature for the derivationof non-data-aided (NDA) timing-error-detectors (TEDs). A new CML TED is derived and proved to be self-noise free, in contrast to the conventional low-SNR-UML TED. In addition, the paper provides a derivation of the conditional Cramér–Rao Bound (CRB ), which is higher (less optimistic) than the modified CRB (MCRB)[which is only reached by decision-directed (DD) methods]. It is shown that the CRB is a lower bound on the asymptotic statisticalaccuracy of the set of consistent estimators that are quadratic with respect to the received signal. Although the obtained boundis not general, it applies to most NDA synchronizers proposed in the literature. A closed-form expression of the conditional CRBis obtained, and numerical results confirm that the CML TED attains the new bound for moderate to high Eg/No.

Wigner higher-order spectra: definition, properties, computation and application to transient signal analysis

The Wigner higher order moment spectra (WHOS)are defined as extensions of the Wigner-Ville distribution (WD)to higher order moment spectra domains. A general class oftime-frequency higher order moment spectra is also defined interms of arbitrary higher order moments of the signal as generalizations of the Cohen’s general class of time-frequency representations. The properties of the general class of time-frequency higher order moment spectra can be related to theproperties of WHOS which are, in fact, extensions of the properties of the WD. Discrete time and frequency Wigner higherorder moment spectra (DTF-WHOS) distributions are introduced for signal processing applications and are shown to beimplemented with two FFT-based algorithms. One applicationis presented where the Wigner bispectrum (WB), which is aWHOS in the third-order moment domain, is utilized for thedetection of transient signals embedded in noise. The WB iscompared with the WD in terms of simulation examples andanalysis of real sonar data. It is shown that better detectionschemes can be derived, in low signal-to-noise ratio, when theWB is applied.

Virtuaalitodellisuuslaboratorion laiteympäristön kehittäminen - ohjaimet ja ohjelmistot

Tämä diplomityö on tehty osana HumanICT-projektia, jonka tavoitteena on kehittää uusi, virtuaalitekniikoita hyödyntävä, työkoneiden käyttäjäliityntöjen suunnittelumenetelmä. Työn tarkoituksena oli kehittää VTT:n Tuotteet ja tuotanto tutkimusyksikköön kuluvan Ihminen-kone-turvallisuus ryhmän nykyistä virtuaalitodellisuuslaboratoriota siten, että sitä voidaan käyttää työkoneiden suunnittelussa sekä monipuolisissa ergonomiatarkasteluissa. Itse ympäristön kehittäminen pitää sisällään uuden ohjainjärjestelmän suunnittelun sekä sen implementoinnin nykyisin käytössä olevaan virtuaaliympäristöön. Perinteisesti ohjaamosimulaattorit ovat olleet sovelluskohteisiin räätälöityjä, joten ne ovat kalliita ja niiden konfiguroinnin muuttaminen on vaikeaa, joskus jopa mahdotonta. Tämän työntarkoituksena oli kehittää PC-tietokoneeseen ja yleiseen käyttöjärjestelmään perustuva ohjainjärjestelmä, joka on nopeasti kytkettävissä erilaisiin virtuaaliympäristön sovelluksiin, kuten ohjaamomalleihin. Työssä tarkasteltiin myös tapoja mallintaa fysikaalisia ilmiöitä reaaliaikasovelluksissa, eli on-line simuloinnissa. Tämän tarkastelun perusteella etsittiin ja valittiin jatkokäsittelyyn ohjelmistoja, joiden reaaliaikaisen dynamiikan simulointialgoritmitolivat kaikkein kehittyneimpiä ja monipuolisia.

Ruin problems under IBNR Dynamics

In this paper, we consider a discrete-time risk process allowing for delay in claim settlement, which introduces a certain type of dependence in the process. From martingale theory, an expression for the ultimate ruin probability is obtained, and Lundberg-type inequalities are derived. The impact of delay in claim settlement is then investigated. To this end, a convex order comparison of the aggregate claim amounts is performed with the corresponding non-delayed risk model, and numerical simulations are carried out with Belgian market data.

Agency problems with non-smooth decision profiles: the case of monopoly under product quality

A method for dealing with monotonicity constraints in optimal control problems is used to generalize some results in the context of monopoly theory, also extending the generalization to a large family of principal-agent programs. Our main conclusion is that many results on diverse economic topics, achieved under assumptions of continuity and piecewise differentiability in connection with the endogenous variables of the problem, still remain valid after replacing such assumptions by two minimal requirements.

Joustava hitsausautomaatio piensarjatuotannossa

Kustannuspaineet, tuotteiden laatuvaatimukset ja lisääntyvässä määrin myös ammattitaitoisen työvoiman pula lisäävät robotisoinnin käyttötarvetta hitsauksessa. Tämä työ on tehty edellä mainituista lähtökohdista ja käsittelee robottihitsausjärjestelmän suunnitteluprojektia, joustavaa hitsausautomaatiota ja robotiikan soveltamista. Näkökohtana on Savonia-ammattikorkeakoulun sekä Pohjois-Savon alueen yritysten tutkimus-, kehitys- ja koulutustoiminnan tarpeet. Joustavuus on hitsausjärjestelmän päätavoite, jolla pyritään vastaamaan asiakasohjautuvan yksittäis- ja piensarjatuotannon haasteisiin. Ratkaisua yksittäis- ja piensarjatuotteiden kokonaistaloudelliseen hitsaukseen on haettu hitsausrobotin rinnalle lisätyllä apurobotilla, jonka päätehtävä on kappaleenkäsittely, mutta sitä voidaan käyttää myös mm. robotisoituun leikkauksen ja särmäykseen. Tavallisuudesta poikkeavaa järjestelmäratkaisua on perusteltu sillä, että ohjaus- ja ohjelmointitekniikan sekä kehittyneen anturoinnin myötä on robottien käytettävyys parantunut ja aiempaa haasteellisempien robottijärjestelmien toteuttaminen on tullut näin mahdolliseksi. Lisäksi virtuaalimallinnus, simulointi ja etäohjelmointi ovat työkaluja, joita voidaan käyttää mm. tuotannon laadun ja tehokkuuden parantamiseen. Työssä esitetty robottiaseman suunnittelu alkaa järjestelmän määrittelystä, vaatimuslistan laadinnasta sekä visioinnista ja päättyy kolmen järjestelmävaihtoehdon vertailuun. Esitetyillä järjestelmävaihtoehdoilla on haettu mahdollisuutta yhdistää yleensä erillisinä toteutettuja työvaiheita yhteiseen soluun. Tuotannon joustavuus on ollut tuotantokapasiteettia tärkeämpi laitteistokokoonpanon valintaperuste.

DTC-OHJATUN TAHTIKONEKÄYTÖN PYÖRIMISNOPEUSSÄÄDÖN ANALYYSI INTEGROIDUN SIMULOINTIMALLIN AVULLA

Työssä rakennettiin integroitu simulointimalli sähkökäytölle, jonka mekaniikka koostuu joustava-akselisesta kaksimassa systeemistä. Lisäksi tarkasteltiin kyseiselle sähkökäytölle ominaisia piirteitä ja niiden aiheuttamia ongelmia eri sovelluksissa, sekä tutkittiin teollisuudessa yleisesti esiintyvän pyörimisnopeussäädön, PI-säädön, parametrien vaikutusta kyseisen mekaniikan omaaviin sähkökäyttöihin. Taajuusmuuttajalle kehiteltiin yksinkertaistettu simulointimalli, jolla pystytään pienentämään merkittävästi simuloinnin laskenta-aikaa. Vääntövärähtelyiden kompensointiin tutkittiin optimaalista tilasäätöä, jossa Kalman suotimella estimoidaan systeemin tilojen lisäksi myös kuormamomentti ja jossa nopeussäätö suunnitellaan lineaarisella neliöllisellä menetelmällä (Linear Quadratic).

Rinnakkaispolttolaitoksen ympäristöntarkkailusuunnitelma

Diplomityössä päivitetään voimalaitoksen ympäristöntarkkailusuunnitelma vastaamaan uudistuneen ympäristöluvan ja lainsäädännön edellytyksiä. Työssä tutkitaan leijupetikatti-loiden tulipesän lämpötiloja, savukaasun viipymäaikoja tulipesässä, leijukerroskattiloiden päästöjä, päästöjen jatkuvatoimista mittaamista sekä päästöjen seurantaa ja raportointia. Tulipesän lämpötiloja mitattiin kupla- ja kiertoleijukattiloilla. Tuloksien perusteella havait-tiin kiertoleijukattilan tulipesän alaosan lämpötilojen olevan lähes riippumaton pedin lämpötilasta ja höyrykuormasta. Tulipesän yläosassa lämpötilat nousevat höyrykuorman kasvaessa, mutta pedin lämpötilalla ei havaittu vaikutusta tulipesän yläosassakaan. Molemmilla kattiloilla havaittiin voimakas vaakatasoinen lämpötilaprofiili. Kuplaleijukattilalla sekä höyrykuorma että pedin lämpötila vaikuttivat tulipesän lämpötilaan. Savukaasun teoreettiset viipymäajat laskettiin kiertoleijukattilalle. Laskelmien ja mittauksien perusteella havaittiin kattilalla mahdollisuus saavuttaa savukaasun kahden sekunnin viipymäaika 850 ºC lämpötilassa. Kattilan käyttäytymisen aukottomaksi selvittämiseksi kaikilla polttoaineseoksilla ja höyrykuormilla tarvitaan lisää toimenpiteitä kattilalla ja lisää tulipesän lämpötilamittauksia. Leijukerroskattiloiden päästöjen syntymistä ja hallintaa tutkittiin teoreettisesti kirjallisuustutkimuksena. Tutkittuihin päästöihin kuuluivat typen oksidit, rikkidioksidi, hiukkaset, hiilimonoksidi, orgaaninen kokonaishiili, suolahappo, fluorivety, raskasmetallit sekä dioksiinit ja furaanit. Jatkuvatoimisten päästömittausmittauslaitteiden toimintaperiaatteita selvitettiin kirjalli-suustutkimuksena. Samoin selvitettiin jatkuvatoimisten päästömittauslaitteiden virhelähtei-tä. Päästömittauslaitteille laadittiin pitkän ja lyhyen ajan laadunvarmistussuunnitelma. Ha-vaittiin, että nykyiset jatkuvatoimiset päästömittauslaitteet eivät täytä kaikkia uusia laatu-kriteereitä. Päästöjen jatkuvatoimiseen seuraamiseen työssä suunniteltiin uusi valvomonäyttö. Uuden näytön avulla tehostetaan päästöjen valvontaa. Päästöjen raportointiin työssä suunniteltiin vuorokausiraportti. Raporttiin kerätään jatkuva-toimisten päästömittauslaitteiden puolen tunnin keskiarvot. Raportin tarkastaa, allekirjoittaa ja arkistoi vuorossa oleva operaattori.

Geometric stopping of a random walk and its applications to valuing equity-linked death benefits

We study discrete-time models in which death benefits can depend on a stock price index, the logarithm of which is modeled as a random walk. Examples of such benefit payments include put and call options, barrier options, and lookback options. Because the distribution of the curtate-future-lifetime can be approximated by a linear combination of geometric distributions, it suffices to consider curtate-future-lifetimes with a geometric distribution. In binomial and trinomial tree models, closed-form expressions for the expectations of the discounted benefit payment are obtained for a series of options. They are based on results concerning geometric stopping of a random walk, in particular also on a version of the Wiener-Hopf factorization.