Finding the Most Descriptive Substructures in Graphs with Discrete and Numeric Labels

Many graph datasets are labelled with discrete and numeric attributes. Most frequent substructure discovery algorithms ignore numeric attributes; in this paper we show how they can be used to improve search performance and discrimination. Our thesis is that the most descriptive substructures are those which are normative both in terms of their structure and in terms of their numeric values. We explore the relationship between graph structure and the distribution of attribute values and propose an outlier-detection step, which is used as a constraint during substructure discovery. By pruning anomalous vertices and edges, more weight is given to the most descriptive substructures. Our method is applicable to multi-dimensional numeric attributes; we outline how it can be extended for high-dimensional data. We support our findings with experiments on transaction graphs and single large graphs from the domains of physical building security and digital forensics, measuring the effect on runtime, memory requirements and coverage of discovered patterns, relative to the unconstrained approach.

Hirschsprung's disease prevalence in Europe: A register based study

Background: Hirschsprung's disease is a congenital gut motility disorder, characterised by the absence of the enteric ganglion cells along the distal gut. The aim of this study was to describe the epidemiology of Hirschsprung's disease, including additional congenital anomalies, total prevalence, trends, and association with maternal age. Methods: Cases of Hirschsprung's disease delivered during 1980 to 2009 notified to 31 European Surveillance of Congenital Anomaly registers formed the population-based case-series. Prevalence rates and 95% confidence intervals were calculated as the number of cases per 10,000 births. Multilevel Poisson regression was performed to investigate trends in prevalence, geographical variation and the association with maternal age. Results: There were 1,322 cases of Hirschsprung's disease among 12,146,210 births. The total prevalence was 1.09 (95% confidence interval, 1.03–1.15) per 10,000 births and there was a small but significant increase in prevalence over time (relative risk = 1.01; 95% credible interval, 1.00–1.02; p = 0.004). There was evidence of geographical heterogeneity in prevalence (p < 0.001). Excluding 146 (11.0%) cases with chromosomal anomalies or genetic syndromes, there were 1,176 cases (prevalence = 0.97; 95% confidence interval, 0.91–1.03 per 10,000 births), of which 137 (11.6%) had major structural anomalies. There was no evidence of a significant increased risk of Hirschsprung's disease in cases born to women aged ≥35 years compared with those aged 25 to 29 (relative risk = 1.09; 95% credible interval, 0.91–1.31; p = 0.355). Conclusion: This large population-based study found evidence of a small increasing trend in Hirschsprung's disease and differences in prevalence by geographic location. There was also no evidence of an association with maternal age.

Ultracold, radiative charge transfer in hybrid Yb ion – Rb atom traps

Ultracold hybrid ion–atom traps offer the possibility of microscopic manipulation of quantum coherences in the gas using the ion as a probe. However, inelastic processes, particularly charge transfer can be a significant process of ion loss and has been measured experimentally for the ${\rm Y}{{{\rm b}}^{+}}$ ion immersed in a Rb vapour. We use first-principles quantum chemistry codes to obtain the potential energy curves and dipole moments for the lowest-lying energy states of this complex. Calculations for the radiative decay processes cross sections and rate coefficients are presented for the total decay processes; ${\rm Y}{{{\rm b}}^{+}}(6{\rm s}{{\;}^{2}}{\rm S})+{\rm Rb}(5{\rm s}{{\;}^{2}}{\rm S})\to {\rm Yb}(6{{{\rm s}}^{2}}{{\;}^{1}}{\rm S})+{\rm R}{{{\rm b}}^{+}}(4{{{\rm p}}^{6}}{{\;}^{1}}{\rm S})+h\nu $ and ${\rm Y}{{{\rm b}}^{+}}(6{\rm s}{{\;}^{2}}{\rm S})+{\rm Rb}(5{\rm s}{{\;}^{2}}{\rm S})\to {\rm YbR}{{{\rm b}}^{+}}({{X}^{1}}{{\Sigma }^{+}})+h\nu $. Comparing the semi-classical Langevin approximation with the quantum approach, we find it provides a very good estimate of the background at higher energies. The results demonstrate that radiative decay mechanisms are important over the energy and temperature region considered. In fact, the Langevin process of ion–atom collisions dominates cold ion–atom collisions. For spin-dependent processes [1] the anisotropic magnetic dipole–dipole interaction and the second-order spin–orbit coupling can play important roles, inducing coupling between the spin and the orbital motion. They measured the spin-relaxing collision rate to be approximately five orders of magnitude higher than the charge-exchange collision rate [1]. Regarding the measured radiative charge transfer collision rate, we find that our calculation is in very good agreement with experiment and with previous calculations. Nonetheless, we find no broad resonances features that might underly a strong isotope effect. In conclusion, we find, in agreement with previous theory that the isotope anomaly observed in experiment remains an open question.

BUCKLED LAYER STRUCTURE FOR ATOMIC ADSORPTION ON W(100) - THE (ROOT-2X-ROOT-2)R45-DEGREES NITROGEN STRUCTURE FROM ATLEED

Adsorption of 0.5 monolayer of N adatoms on W{100} results in a sharp (root 2 X root 2)R45 degrees LEED pattern. The only previous quantitative LEED study of this system gave a simple overlayer model with a Pendry R-factor of 0.55. An exhaustive search has been made of possible structures, including a novel vacancy reconstruction, displacive reconstructions and underlayer adsorption. From this work a new overlayer structure is derived with an R(p) value of 0.22, displaying a considerable buckling of 0.27 +/- 0.05 Angstrom within the second W layer and consequently involving large changes in the interlayer spacings of the surface. The N adatom is pseudo-five-fold coordinated to the W surface, bonding to a second-layer W atom with a nearest-neighbour bond length of 2.13 Angstrom and with the four next-nearest-neighbour W atoms in the surface plane at 2.27 Angstrom. The structure does not resolve the work function anomaly observed on this surface.

Nonconservative current-driven dynamics: beyond the nanoscale

Long metallic nanowires combine crucial factors for nonconservative current-driven atomic motion. These systems have degenerate vibrational frequencies, clustered about a Kohn anomaly in the dispersion relation, that can couple under current to form nonequilibrium modes of motion growing exponentially in time. Such motion is made possible by nonconservative current-induced forces on atoms, and we refer to it generically as the waterwheel effect. Here the connection between the waterwheel effect and the stimulated directional emission of phonons propagating along the electron flow is discussed in an intuitive manner. Nonadiabatic molecular dynamics show that waterwheel modes self-regulate by reducing the current and by populating modes in nearby frequency, leading to a dynamical steady state in which nonconservative forces are counter-balanced by the electronic friction. The waterwheel effect can be described by an appropriate effective nonequilibrium dynamical response matrix. We show that the current-induced parts of this matrix in metallic systems are long-ranged, especially at low bias. This nonlocality is essential for the characterisation of nonconservative atomic dynamics under current beyond the nanoscale.

The single component geochemical map: Fact or fiction?

Single component geochemical maps are the most basic representation of spatial elemental distributions and commonly used in environmental and exploration geochemistry. However, the compositional nature of geochemical data imposes several limitations on how the data should be presented. The problems relate to the constant sum problem (closure), and the inherently multivariate relative information conveyed by compositional data. Well known is, for instance, the tendency of all heavy metals to show lower values in soils with significant contributions of diluting elements (e.g., the quartz dilution effect); or the contrary effect, apparent enrichment in many elements due to removal of potassium during weathering. The validity of classical single component maps is thus investigated, and reasonable alternatives that honour the compositional character of geochemical concentrations are presented. The first recommended such method relies on knowledge-driven log-ratios, chosen to highlight certain geochemical relations or to filter known artefacts (e.g. dilution with SiO2 or volatiles). This is similar to the classical normalisation approach to a single element. The second approach uses the (so called) log-contrasts, that employ suitable statistical methods (such as classification techniques, regression analysis, principal component analysis, clustering of variables, etc.) to extract potentially interesting geochemical summaries. The caution from this work is that if a compositional approach is not used, it becomes difficult to guarantee that any identified pattern, trend or anomaly is not an artefact of the constant sum constraint. In summary the authors recommend a chain of enquiry that involves searching for the appropriate statistical method that can answer the required geological or geochemical question whilst maintaining the integrity of the compositional nature of the data. The required log-ratio transformations should be applied followed by the chosen statistical method. Interpreting the results may require a closer working relationship between statisticians, data analysts and geochemists.

Scaling Up Market Anomalies

This paper implements momentum among a host of market anomalies. Our investment universe consists of the 15 top (long-leg) and 15 bottom (short-leg) anomaly portfolios. The proposed active strategy buys (sells short) a subset of the top (bottom) anomaly portfolios based on past one-month return. The evidence shows statistically strong and economically meaningful persistence in anomaly payoffs. Our strategy consistently outperforms a naive benchmark that equal weights anomalies and yields an abnormal monthly return ranging between 1.27% and 1.47%. The persistence is robust to the post-2000 period, and various other considerations, and is stronger following episodes of high investor sentiment.

Multi-scale dynamics on the Eastern Brazilian margin

Este trabalho combina esforços de simulação numérica e de análise de dados para investigar a dinâmica em diversos compartimentos (oceano aberto, plataforma continental e zona costeira-estuarina) e, em multiplas escalas, na Margem Continental Leste Brasileira (MCLB). A circulação de largo e mesoescala espacial e a propagação da maré barotrópica são investigadas através de uma configuração aninhada do modelo numérico ROMS. O estudo da dinâmica regional da Baía de Camamu (CMB) baseia-se na análise de dados locais. A MCLB, localizada a SW do Atlântico Sul entre 8±S e 20±S, possui plataforma estreita, batimetria complexa, e baixa produtividade primária. A sua dinâmica é influenciada pela divergência da Corrente Sul Equatorial (CSE). As simulações refletem as conexões sazonais e espaciais entre a Corrente do Brasil e a Contra Corrente Norte do Brasil , em conexão com a dinâmica da CSE. As simulações revelam atividades vorticais nas proximidades da costa e interações com a dinâmica costeira, cujos padrões são descritos. A validação do modelo em mesoescala é baseada em cálculos de energia cinética turbulenta e em dados históricos de transporte. A CMB, localizada a 13±400S, abriga uma comunidade piscatória tradicional e extenso de manguezal. Situa-se porém sobre uma bacia sedimentar com grande reservas de óleo e gás, estando em tensão permanente de impacto ambiental. Neste trabalho sumarizamos as condições físicas regionais e investigamos sua dinâmica interna, focando sua variabilidade em amostragens realizadas sob condições de seca (Setembro de 2004) e de chuva (Julho de 2005). Finalmente, o modelo numérico ROMS é forçado com o sinal de maré, empregando-se uma configuração simples (com coeficientes de atrito de fundo constantes e condições hidrográficas homogéneas), com o intuito de avaliar sua resposta e investigar a natureza da propagação da maré barotrópica na MCLB, convergindo na CMB. A análise da resposta do modelo à maré basea-se em séries históricas do nível do mar para a MCLB e dados recentes da CMB.

Microstructure design of Titanate-based electroceramics

Electrocerâmicos são uma classe de materiais avançados com propriedades eléctricas valiosas para aplicações. Estas propriedades são geralmente muito dependentes da microestrutura dos materiais. Portanto, o objectivo geral deste trabalho é investigar o desenho da resposta dieléctrica de filmes espessos obtidos por Deposição Electroforética (EPD) e cerâmicos monolíticos, através do controlo da evolução da microestrutura durante a sinterização de electrocerâmicos à base de titanatos. Aplicações sem fios na indústria microelectrónica e de comunicações, em rápido crescimento, tornaram-se um importante mercado para os fabricantes de semicondutores. Devido à constante necessidade de miniaturização, redução de custos e maior funcionalidade e integração, a tecnologia de filmes espessos está a tornar-se uma abordagem de processamento de materiais funcionais cada vez mais importante. Uma técnica adequada neste contexto é EPD. Os filmes espessos resultantes necessitam de um passo subsequente de sinterização que é afectada pelo substrato subjacente, tendo este um forte efeito sobre a evolução da microestrutura. Relacionado com a miniaturização e a discriminação do sinal, materiais dieléctricos usados como componentes operando a frequências das microondas em aplicações na industria microelectrónica de comunicações devem apresentar baixas perdas dieléctricas e elevadas permitividade dieléctrica e estabilidade com a temperatura. Materiais do sistema BaO-Ln2O3- TiO2 (BLnT: Ln = La ou Nd), como BaLa4Ti4O15 (BLT) e Ba4.5Nd9Ti18O54 (BNT), cumprem esses requisitos e são interessantes para aplicações, por exemplo, em estações de base para comunicações móveis ou em ressonadores para telefones móveis, onde a miniaturização dos dispositivos é muito importante. Por sua vez, o titanato de estrôncio (SrTiO3, STO) é um ferroeléctrico incipiente com constante dieléctrica elevada e baixas perdas, que encontra aplicação em, por exemplo, condensadores de camada interna, tirando partido de fronteiras de grão altamente resistivas. A dependência da permitividade dieléctrica do campo eléctrico aplicado torna este material muito interessante para aplicações em dispositivos de microondas sintonizáveis. Materiais à base de STO são também interessantes para aplicações termoeléctricas, que podem contribuir para a redução da actual dependência de combustíveis fósseis por meio da geração de energia a partir de calor desaproveitado. No entanto, as mesmas fronteiras de grão resistivas são um obstáculo relativamente à eficiência do STO para aplicações termoeléctricas. Para além do efeito do substrato durante a sinterização constrangida, outros factores, como a presença de fase líquida, a não-estequiometria ou a temperatura de sinterização, afectam significativamente não apenas a microestrutura dos materiais funcionais, mas também a sua resposta dieléctrica. Se adequadamente compreendidos, estes factores podem ser intencionalmente usados para desenhar a microestrutura dos electrocerâmicos e, desta forma, as suas propriedades dieléctricas. O efeito da não-estequiometria (razão Sr/Ti 0.995-1.02) no crescimento de grão e resposta dieléctrica de cerâmicos de STO foi investigado neste trabalho. A mobilidade das fronteiras de grão aumenta com a diminuição da razão Sr/Ti. A resistividade do interior dos grãos e das fronteiras de grão é sistematicamente diminuída em amostras não-estequiométricas de STO, em comparação com o material estequiométrico. O efeito é muito mais forte para as fronteiras de grão do que para o seu interior. Dependências sistemáticas da não-estequiometria foram também observadas relativamente à dependência da condutividade da temperatura (muito mais afectada no caso da contribuição das fronteiras de grão), à capacitância do interior e fronteiras de grão e à espessura das fronteiras de grão. Uma anomalia no crescimento de grão em cerâmicos de STO ricos em Ti foi também observada e sistematicamente analisada. Foram detectadas três descontinuidades na dependência do tipo Arrhenius do crescimento de grão relativamente à temperatura com diminuições no tamanho de grão a temperaturas em torno de 1500, 1550 e 1605 °C. Além disso, descontinuidades semelhantes foram também observadas na dependência da energia de activação relativamente à condutividade das fronteiras de grão e na espessura das fronteiras de grão, avaliadas por Espectroscopia de Impedância. Estas notáveis coincidências suportam fortemente a formação de diferentes complexos de fronteira de grão com transições entre os regimes de crescimento de grão observados, que podem ser correlacionados com diferentes mobilidades de fronteira de grão e propriedades dieléctricas. Um modelo é sugerido, que se baseia na diminuição da fase líquida localizada nas fronteiras de grão, como o aumento da temperatura de sinterização, um cenário compatível com um fenómeno de solubilidade retrógrada, observado anteriormente em metais e semicondutores, mas não em cerâmicos. A EPD de filmes espessos de STO em substratos de folha de Pt e a sinterização constrangida dos filmes fabricados foram também preliminarmente tratadas. Filmes espessos de STO foram depositados com êxito por EPD sobre substratos de Pt e, depois de sinterizados, atingiram densidades elevadas. Um aumento da densificação e do tamanho de grão assim como o alargamento da distribuição de tamanho do grão foram observados com a diminuição da razão Sr/Ti, tal como anteriormente observado em amostras cerâmicas. Grãos equiaxiados foram observados para todas as composições, mas um certo grau de anisotropia na orientação dos poros foi detectado: os poros revelaram uma orientação vertical preferencial. Este trabalho focou-se também na sinterização constrangida do sistema BLnT (Ln = La ou Nd), nomeadamente de filmes espessos de BLT e BNT sobre substratos de folha de platina, e na relação do desenvolvimento de anisotropia microestrutural com as propriedades dieléctricas. As observações durante a sinterização constrangida foram comparadas com cerâmicos monolíticos equivalentes sinterizados livremente. Filmes espessos de BLnT (Ln = La ou Nd) com elevada densidade foram obtidos por EPD e subsequente sinterização constrangida. A anisometria cristalográfica do material em conjunto com um passo de sinterização constrangida resultou em grãos alongados e microestruturas anisotrópicas. O efeito do stress do substrato durante a sinterização constrangida originou graus mais elevados de anisotropia (grãos e poros alongados e orientação preferencial, bem como textura cristalográfica) nos filmes sinterizados relativamente aos cerâmicos equivalentes sinterizados livremente, não obstante o estado equivalente das amostras em verde. A densificação dos filmes de BLnT (Ln = La ou Nd) é retardada em comparação com os cerâmicos, mas depois de longos tempos de sinterização densidades semelhantes são obtidas. No entanto, em oposição a observações na sinterização constrangida de outros sistemas, o crescimento do grão em filmes de BLnT (Ln = La ou Nd) é favorecido pelo constrangimento causado pelo substrato. Além disso, grãos e poros alongados orientados paralelamente ao substrato foram desenvolvidos durante a sinterização constrangida de filmes espessos. Verificou-se uma forte correlação entre a evolução de grãos e poros, que começou assim que o crescimento do grão se iniciou. Um efeito da tensão do substrato no aumento do crescimento de grão, bem como um forte “Zener pinning”, origina microestruturas altamente texturizadas, o que também é observado a nível cristalográfico. Efeitos marcantes da anisotropia microestrutural foram também detectados nas propriedades dieléctricas dos filmes de BLnT (Ln = La ou Nd). Juntamente com o aumento da razão de aspecto dos grãos, do factor de orientação e do grau de textura cristalográfica, a permitividade relativa é ligeiramente diminuída e o coeficiente de temperatura da permitividade evolui de negativo para positivo com o aumento do tempo isotérmico de sinterização. Este trabalho mostra que a não-estequiometria pode ser usada para controlar a mobilidade das fronteiras de grão e, portanto, desenhar a microestrutura e as propriedades dieléctricas de electrocerâmicos à base de STO, com ênfase nas propriedades das fronteiras de grão. O papel da não-estequiometria no STO e dos complexos de fronteira de grão no desenvolvimento microestrutural é discutido e novas oportunidades para desenhar as propriedades de materiais funcionais são abertas. As observações relativamente à sinterização constrangida apontam para o efeito de tensões mecânicas desenvolvidas devido ao substrato subjacente no desenvolvimento da microestrutura de materiais funcionais. É assim esperado que a escolha adequada de substrato permitia desenhar a microestrutura de filmes espessos funcionais com desempenho optimizado. “Stress Assisted Grain Growth” (SAGG) é então proposto como uma técnica potencial para desenhar a microestrutura de materiais funcionais, originando microestruturas anisotrópicas texturizadas com propriedades desejadas.

Magnetic studies of the Late Cretaceous magmatism in Portugal : from Iberian plate kinematics to magnetic fabrics

Tese de doutoramento (co-tutela), Ciências Geofísicas e da Geoinformação (Geofísica), Université de Toulouse, Universidade de Lisboa, 2013

Recent changes to the biogeochemistry of Muchalat Inlet, B.C., and the implications for HABs

Senior thesis written for Oceanography 445

Aparelhos de apoio em pontes: vida útil e procedimentos de substituição

Dissertação de Natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil Perfil Estruturas

Graffiti nas edificações: identificação e resolução do problema

Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Edificações

Uso da termografia na deteção de avarias

A civilização contemporânea, pelas suas características, é muito exigente em tudo o que diz respeito ao conforto dos edifícios, para trabalho ou habitação, e à necessidade de economizar e racionalizar o uso de energia. A térmica dos edifícios assume, por isso, uma importância acrescida na atividade profissional e no ensino. Para se conduzir ao aperfeiçoamento de soluções na envolvente dos edifícios a este nível, o trabalho aqui realizado centrou-se no estudo do funcionamento da termografia de infravermelhos e da importância da sua utilização na inspeção térmica de edifícios. Descoberta no início do século XIX e desenvolvendo os primeiros sistemas operativos desde a 1ª Guerra Mundial, a fim de determinar heterogeneidades de temperatura superficial, esta técnica não destrutiva permite identificar anomalias que não são visualizadas a olho nu. Com a análise dessas variações de temperatura é possível conhecer os problemas e a localização de irregularidades. Este trabalho baseia-se substancialmente no estudo de edifícios. A análise realizada teve como finalidade executar inspeções termográficas – visuais, com duas abordagens. Por um lado, avaliar salas pertencentes a estabelecimentos de ensino secundário, reabilitadas e não reabilitadas, todas construídas entre as décadas de 60 e 90, com o intuito de diagnosticar patologias construtivas, recorrendo à termografia. Por outro, a análise de edifícios de habitação, com a intenção de avaliar a necessidade de um equipamento complementar às inspeções termográficas – o sistema de porta ventiladora. As inspeções foram regidas pelas diretrizes da norma europeia EN 13187. A termografia é uma técnica importante na realização de ensaios in situ que requerem rapidez de execução, aliada à vantagem de disponibilizar resultados em tempo real, permitindo assim uma primeira análise das leituras no local. A inspeção termográfica complementada com o sistema de porta ventiladora permitiu, também, revelar a importância da necessidade de meios auxiliares em certos casos. A conjugação destas diferentes técnicas permite reduzir a subjetividade da análise in situ e aumentar a fiabilidade do diagnóstico.

Coordenação e fiscalização de obras de reabilitação urbana - acompanhamento de operações de reabilitação no Morro da Sé

O presente relatório descreve o trabalho desenvolvido durante os 6 meses de estágio curricular no âmbito do mestrado em construções. O estágio decorreu na Porto Vivo, SRU, uma empresa pública responsável pela dinamização social e económica do Centro Histórico do Porto – Património Mundial. Ao longo do estágio foram realizadas tarefas relacionadas com o tema Coordenação e Fiscalização de Obras, integrando a equipa do Núcleo de Execução de Obras (NEO), acompanhando as obras a decorrer no Centro Histórico do Porto, como por exemplo as Operações de Reabilitação e Realojamento no Morro da Sé. Procedeu-se também à realização de várias vistorias (segurança, salubridade e estética, determinação do nível de conservação e vistorias para efeitos de receção provisória de edifícios), embargo de obras e também o estudo do estado de conservação do edificado nas Áreas de Reabilitação Urbana (ARU) em Santos Pousada e Lapa. Desta forma, tornou-se possível reunir uma diversa quantidade de informação para a realização deste relatório, abordando assuntos importantes tais como as adversidades e anomalias observadas nas visitas às Operações de Reabilitação e Realojamento no Morro da Sé, como também a sugestão de um material estrutural alternativo, o Light Steel Framing.