Voronoi cells via linear inequality systems

The theory and methods of linear algebra are a useful alternative to those of convex geometry in the framework of Voronoi cells and diagrams, which constitute basic tools of computational geometry. As shown by Voigt and Weis in 2010, the Voronoi cells of a given set of sites T, which provide a tesselation of the space called Voronoi diagram when T is finite, are solution sets of linear inequality systems indexed by T. This paper exploits systematically this fact in order to obtain geometrical information on Voronoi cells from sets associated with T (convex and conical hulls, tangent cones and the characteristic cones of their linear representations). The particular cases of T being a curve, a closed convex set and a discrete set are analyzed in detail. We also include conclusions on Voronoi diagrams of arbitrary sets.

Calmness of the Feasible Set Mapping for Linear Inequality Systems

In this paper we deal with parameterized linear inequality systems in the n-dimensional Euclidean space, whose coefficients depend continuosly on an index ranging in a compact Hausdorff space. The paper is developed in two different parametric settings: the one of only right-hand-side perturbations of the linear system, and that in which both sides of the system can be perturbed. Appealing to the backgrounds on the calmness property, and exploiting the specifics of the current linear structure, we derive different characterizations of the calmness of the feasible set mapping, and provide an operative expresion for the calmness modulus when confined to finite systems. In the paper, the role played by the Abadie constraint qualification in relation to calmness is clarified, and illustrated by different examples. We point out that this approach has the virtue of tackling the calmness property exclusively in terms of the system’s data.

An algorithm for solving linear recurrence systems on parallel and pipelined machines /

"UILU-ENG 78 1745."

Specification and data presentation in linear control systems; [final report,

"EE 61-4. Research project PRF 30. Contract no. AF 29(600)-1933."

Regular singular points of a system of homogeneous linear differential equations of the first order.

"From Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences, v.38, no. 9, Oct. 1902."

Optimal unravellings for feedback control in linear quantum systems

For quantum systems with linear dynamics in phase space much of classical feedback control theory applies. However, there are some questions that are sensible only for the quantum case: Given a fixed interaction between the system and the environment what is the optimal measurement on the environment for a particular control problem? We show that for a broad class of optimal (state- based) control problems ( the stationary linear-quadratic-Gaussian class), this question is a semidefinite program. Moreover, the answer also applies to Markovian (current-based) feedback.

Expression profiling of purified mouse gonadal somatic cells during the critical time window of sex determination reveals novel candidate genes for human sexual dysgenesis syndromes

Despite the identification of SRY as the testis-determining gene in mammals, the genetic interactions controlling the earliest steps of male sex determination remain poorly understood. In particular, the molecular lesions underlying a high proportion of human XY gonadal dysgenesis, XX maleness and XX true hermaphroditism remain undiscovered. A number of screens have identified candidate genes whose expression is modulated during testis or ovary differentiation in mice, but these screens have used whole gonads, consisting of multiple cell types, or stages of gonadal development well beyond the time of sex determination. We describe here a novel reporter mouse line that expresses enhanced green fluorescent protein under the control of an Sf1 promoter fragment, marking Sertoli and granulosa cell precursors during the critical period of sex determination. These cells were purified from gonads of male and female transgenic embryos at 10.5 dpc (shortly after Sry transcription is activated) and 11.5 dpc (when Sox9 transcription begins), and their transcriptomes analysed using Affymetrix genome arrays. We identified 266 genes, including Dhh, Fgf9 and Ptgds, that were upregulated and 50 genes that were downregulated in 11.5 dpc male somatic gonad cells only, and 242 genes, including Fst, that were upregulated in 11.5 dpc female somatic gonad cells only. The majority of these genes are novel genes that lack identifiable homology, and several human orthologues were found to map to chromosomal loci implicated in disorders of sexual development. These genes represent an important resource with which to piece together the earliest steps of sex determination and gonad development, and provide new candidates for mutation searching in human sexual dysgenesis syndromes.

Some aspects of the solution of non-linear differential equations

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Exterior Differential Systems and Euler-Lagrange Partial Differential Equations

The book also covers the Second Variation, Euler-Lagrange PDE systems, and higher-order conservation laws.

Lead/Calcium profiles in the common time window 1770-2010 of the three Arctica islandica shells

In the study, we establish centennial records of anthropogenic lead pollution at different locations in the North Atlantic (Iceland, USA, and Europe) by means of lead deposited in shells of the long-lived bivalve Arctica islandica. Due to local oceanographic and geological conditions we conclude that the lead concentrations in the Icelandic shell reflect natural influxes of lead into Icelandic waters. In comparison, the lead profile of the US shell is clearly driven by anthropogenic lead emissions transported from the continent to the ocean by westerly surface winds. Lead concentrations in the European North Sea shell, in contrast, are dominantly driven by local lead sources resulting in a much less conspicuous 1970s gasoline lead peak. In conclusion, the lead profiles of the three shells are driven by different influxes of lead, and yet, all support the applicability of Pb/Ca analyses of A. islandica shells to reconstruct location specific anthropogenic lead pollution.

Probing the innermost regions of AGN via time-resolved spectral analysis

The dynamics and geometry of the material inflowing and outflowing close to the supermassive black hole in active galactic nuclei are still uncertain. X-rays are the most suitable way to study the AGN innermost regions because of the Fe Kα emission line, a proxy of accretion, and Fe absorption lines produced by outflows. Winds are typically classified as Warm Absorbers (slow and mildly ionized) and Ultra Fast Outflows (fast and highly ionized). Transient Obscurers -optically thick winds that produce strong spectral hardening in X-rays, lasting from days to months- have been observed recently. Emission and absorption features vary on time-scales from hours to years, probing phenomena at different distances from the SMBH. In this work, we use time-resolved spectral analysis to investigate the accretion and ejection flows, to characterize them individually and search for correlations. We analyzed XMM-Newtomn data of a set of the brightest Seyfert 1 galaxies that went through an obscuration event: NGC 3783, NGC 3227, NGC 5548, and NGC 985. Our aim is to search for emission/absorption lines in short-duration spectra (∼ 10ks), to explore regions as close as the SMBH as the statistics allows for, and possibly catch transient phenomena. First we run a blind search to detect emission/absorption features, then we analyze their evolution with Residual Maps: we visualize simultaneously positive and negative residuals from the continuum in the time-energy plane, looking for patterns and relative time-scales. In NGC 3783 we were able to ascribe variations of the Fe Kα emission line to absorptions at the same energy due to clumps in the obscurer, whose presence is detected at >3σ, and to determine the size of the clumps. In NGC 3227 we detected a wind at ∼ 0.2c at ∼ 2σ, briefly appearing during an obscuration event.

Classification analytique de systèmes différentiels linéaires déployant une singularité irrégulière de rang de Poincaré 1

Cette thèse traite de la classification analytique du déploiement de systèmes différentiels linéaires ayant une singularité irrégulière. Elle est composée de deux articles sur le sujet: le premier présente des résultats obtenus lors de l'étude de la confluence de l'équation hypergéométrique et peut être considéré comme un cas particulier du second; le deuxième contient les théorèmes et résultats principaux. Dans les deux articles, nous considérons la confluence de deux points singuliers réguliers en un point singulier irrégulier et nous étudions les conséquences de la divergence des solutions au point singulier irrégulier sur le comportement des solutions du système déployé. Pour ce faire, nous recouvrons un voisinage de l'origine (de manière ramifiée) dans l'espace du paramètre de déploiement $\epsilon$. La monodromie d'une base de solutions bien choisie est directement reliée aux matrices de Stokes déployées. Ces dernières donnent une interprétation géométrique aux matrices de Stokes, incluant le lien (existant au moins pour les cas génériques) entre la divergence des solutions à $\epsilon=0$ et la présence de solutions logarithmiques autour des points singuliers réguliers lors de la résonance. La monodromie d'intégrales premières de systèmes de Riccati correspondants est aussi interprétée en fonction des éléments des matrices de Stokes déployées. De plus, dans le second article, nous donnons le système complet d'invariants analytiques pour le déploiement de systèmes différentiels linéaires $x^2y'=A(x)y$ ayant une singularité irrégulière de rang de Poincaré $1$ à l'origine au-dessus d'un voisinage fixé $\mathbb{D}_r$ dans la variable $x$. Ce système est constitué d'une partie formelle, donnée par des polynômes, et d'une partie analytique, donnée par une classe d'équivalence de matrices de Stokes déployées. Pour chaque valeur du paramètre $\epsilon$ dans un secteur pointé à l'origine d'ouverture plus grande que $2\pi$, nous recouvrons l'espace de la variable, $\mathbb{D}_r$, avec deux secteurs et, au-dessus de chacun, nous choisissons une base de solutions du système déployé. Cette base sert à définir les matrices de Stokes déployées. Finalement, nous prouvons un théorème de réalisation des invariants qui satisfont une condition nécessaire et suffisante, identifiant ainsi l'ensemble des modules.

Conjuntos limite e bifurfações de campos de vetores suaves por partes no plano

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Analysis of the esophagogastric junction using the 3D high resolution manometry

Contexte & Objectifs : La manométrie perfusée conventionnelle et la manométrie haute résolution (HRM) ont permis le développement d’une variété de paramètres pour mieux comprendre la motilité de l'œsophage et quantifier les caractéristiques de la jonction œsophago-gastrique (JOG). Cependant, l'anatomie de la JOG est complexe et les enregistrements de manométrie détectent à la fois la pression des structures intrinsèques et des structures extrinsèques à l'œsophage. Ces différents composants ont des rôles distincts au niveau de la JOG. Les pressions dominantes ainsi détectées au niveau de la JOG sont attribuables au sphincter œsophagien inférieur (SOI) et aux piliers du diaphragme (CD), mais aucune des technologies manométriques actuelles n’est capable de distinguer ces différents composants de la JOG. Lorsqu’on analyse les caractéristiques de la JOG au repos, celle ci se comporte avant tout comme une barrière antireflux. Les paramètres manométriques les plus couramment utilisés dans ce but sont la longueur de la JOG et le point d’inversion respiratoire (RIP), défini comme le lieu où le pic de la courbe de pression inspiratoire change de positif (dans l’abdomen) à négatif (dans le thorax), lors de la classique manœuvre de « pull-through ». Cependant, l'importance de ces mesures reste marginale comme en témoigne une récente prise de position de l’American Gastroenterology Association Institute (AGAI) (1) qui concluait que « le rôle actuel de la manométrie dans le reflux gastro-œsophagien (RGO) est d'exclure les troubles moteurs comme cause des symptômes présentés par la patient ». Lors de la déglutition, la mesure objective de la relaxation de la JOG est la pression de relaxation intégrée (IRP), qui permet de faire la distinction entre une relaxation normale et une relaxation anormale de la JOG. Toutefois, puisque la HRM utilise des pressions moyennes à chaque niveau de capteurs, certaines études de manométrie laissent suggérer qu’il existe une zone de haute pression persistante au niveau de la JOG même si un transit est mis en évidence en vidéofluoroscopie. Récemment, la manométrie haute résolution « 3D » (3D-HRM) a été développée (Given Imaging, Duluth, GA) avec le potentiel de simplifier l'évaluation de la morphologie et de la physiologie de la JOG. Le segment « 3D » de ce cathéter de HRM permet l'enregistrement de la pression à la fois de façon axiale et radiale tout en maintenant une position fixe de la sonde, et évitant ainsi la manœuvre de « pull-through ». Par conséquent, la 3D-HRM devrait permettre la mesure de paramètres importants de la JOG tels que sa longueur et le RIP. Les données extraites de l'enregistrement fait par 3D-HRM permettraient également de différencier les signaux de pression attribuables au SOI des éléments qui l’entourent. De plus, l’enregistrement des pressions de façon radiaire permettrait d’enregistrer la pression minimale de chaque niveau de capteurs et devrait corriger cette zone de haute pression parfois persistante lors la déglutition. Ainsi, les objectifs de ce travail étaient: 1) de décrire la morphologie de la JOG au repos en tant que barrière antireflux, en comparant les mesures effectuées avec la 3D-HRM en temps réel, par rapport à celle simulées lors d’une manœuvre de « pull-through » et de déterminer quelles sont les signatures des pressions attribuables au SOI et au diaphragme; 2) d’évaluer la relaxation de la JOG pendant la déglutition en testant l'hypothèse selon laquelle la 3D-HRM permet le développement d’un nouveau paradigme (appelé « 3D eSleeve ») pour le calcul de l’IRP, fondé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteur de pression le long de la JOG. Ce nouveau paradigme sera comparé à une étude de transit en vidéofluoroscopie pour évaluer le gradient de pression à travers la JOG. Méthodes : Nous avons utilisé un cathéter 3D-HRM, qui incorpore un segment dit « 3D » de 9 cm au sein d’un cathéter HRM par ailleurs standard. Le segment 3D est composé de 12 niveaux (espacés de 7.5mm) de 8 capteurs de pression disposés radialement, soit un total de 96 capteurs. Neuf volontaires ont été étudiés au repos, où des enregistrements ont été effectués en temps réel et pendant une manœuvre de « pull-through » du segment 3D (mobilisation successive du cathéter de 5 mm, pour que le segment 3D se déplace le long de la JOG). Les mesures de la longueur du SOI et la détermination du RIP ont été réalisées. La longueur de la JOG a été mesurée lors du « pull-through » en utilisant 4 capteurs du segment 3D dispersés radialement et les marges de la JOG ont été définies par une augmentation de la pression de 2 mmHg par rapport à la pression gastrique ou de l’œsophage. Pour le calcul en temps réel, les limites distale et proximale de la JOG ont été définies par une augmentation de pression circonférentielle de 2 mmHg par rapport à la pression de l'estomac. Le RIP a été déterminée, A) dans le mode de tracé conventionnel avec la méthode du « pull-through » [le RIP est la valeur moyenne de 4 mesures] et B) en position fixe, dans le mode de représentation topographique de la pression de l’œsophage, en utilisant l’outil logiciel pour déterminer le point d'inversion de la pression (PIP). Pour l'étude de la relaxation de la JOG lors de la déglutition, 25 volontaires ont été étudiés et ont subi 3 études de manométrie (10 déglutitions de 5ml d’eau) en position couchée avec un cathéter HRM standard et un cathéter 3D-HRM. Avec la 3D-HRM, l’analyse a été effectuée une fois avec le segment 3D et une fois avec une partie non 3D du cathéter (capteurs standard de HRM). Ainsi, pour chaque individu, l'IRP a été calculée de quatre façons: 1) avec la méthode conventionnelle en utilisant le cathéter HRM standard, 2) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment standard du cathéter 3D-HRM, 3) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment « 3D » du cathéter 3D-HRM, et 4) avec le nouveau paradigme (3D eSleeve) qui recueille la pression minimale de chaque niveau de capteurs (segment 3D). Quatorze autres sujets ont subi une vidéofluoroscopie simultanée à l’étude de manométrie avec le cathéter 3D-HRM. Les données de pression ont été exportés vers MATLAB ™ et quatre pressions ont été mesurées simultanément : 1) la pression du corps de l’œsophage, 2cm au-dessus de la JOG, 2) la pression intragastrique, 3) la pression radiale moyenne de la JOG (pression du eSleeve) et 4) la pression de la JOG en utilisant la pression minimale de chaque niveau de capteurs (pression du 3D eSleeve). Ces données ont permis de déterminer le temps permissif d'écoulement du bolus (FPT), caractérisé par la période au cours de laquelle un gradient de pression existe à travers la JOG (pression œsophagienne > pression de relaxation de la JOG > pression gastrique). La présence ou l'absence du bolus en vidéofluoroscopie et le FPT ont été codés avec des valeurs dichotomiques pour chaque période de 0,1 s. Nous avons alors calculé la sensibilité et la spécificité correspondant à la valeur du FPT pour la pression du eSleeve et pour la pression du 3D eSleeve, avec la vidéofluoroscopie pour référence. Résultats : Les enregistrements avec la 3D-HRM laissent suggérer que la longueur du sphincter évaluée avec la méthode du « pull-through » était grandement exagéré en incorporant dans la mesure du SOI les signaux de pression extrinsèques à l’œsophage, asymétriques et attribuables aux piliers du diaphragme et aux structures vasculaires. L’enregistrement en temps réel a permis de constater que les principaux constituants de la pression de la JOG au repos étaient attribuables au diaphragme. L’IRP calculé avec le nouveau paradigme 3D eSleeve était significativement inférieur à tous les autres calculs d'IRP avec une limite supérieure de la normale de 12 mmHg contre 17 mmHg pour l’IRP calculé avec la HRM standard. La sensibilité (0,78) et la spécificité (0,88) du 3D eSleeve étaient meilleurs que le eSleeve standard (0,55 et 0,85 respectivement) pour prédire le FPT par rapport à la vidéofluoroscopie. Discussion et conclusion : Nos observations suggèrent que la 3D-HRM permet l'enregistrement en temps réel des attributs de la JOG, facilitant l'analyse des constituants responsables de sa fonction au repos en tant que barrière antireflux. La résolution spatiale axiale et radiale du segment « 3D » pourrait permettre de poursuivre cette étude pour quantifier les signaux de pression de la JOG attribuable au SOI et aux structures extrinsèques (diaphragme et artéfacts vasculaires). Ces attributs du cathéter 3D-HRM suggèrent qu'il s'agit d'un nouvel outil prometteur pour l'étude de la physiopathologie du RGO. Au cours de la déglutition, nous avons évalué la faisabilité d’améliorer la mesure de l’IRP en utilisant ce nouveau cathéter de manométrie 3D avec un nouveau paradigme (3D eSleeve) basé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteurs de pression. Nos résultats suggèrent que cette approche est plus précise que celle de la manométrie haute résolution standard. La 3D-HRM devrait certainement améliorer la précision des mesures de relaxation de la JOG et cela devrait avoir un impact sur la recherche pour modéliser la JOG au cours de la déglutition et dans le RGO.

Large time behaviour for functional differential equations with dominant eigenvalues of arbitrary order

The spectral theory for linear autonomous neutral functional differential equations (FDE) yields explicit formulas for the large time behaviour of solutions. Our results are based on resolvent computations and Dunford calculus, applied to establish explicit formulas for the large time behaviour of solutions of FDE. We investigate in detail a class of two-dimensional systems of FDE. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.