Estimation of aircraft aerodynamic derivatives using Extended Kalman Filter

Design of flight control laws, verification of performance predictions, and the implementation of flight simulations are tasks that require a mathematical model of the aircraft dynamics. The dynamical models are characterized by coefficients (aerodynamic derivatives) whose values must be determined from flight tests. This work outlines the use of the Extended Kalman Filter (EKF) in obtaining the aerodynamic derivatives of an aircraft. The EKF shows several advantages over the more traditional least-square method (LS). Among these the most important are: there are no restrictions on linearity or in the form which the parameters appears in the mathematical model describing the system, and it is not required that these parameters be time invariant. The EKF uses the statistical properties of the process and the observation noise, to produce estimates based on the mean square error of the estimates themselves. Differently, the LS minimizes a cost function based on the plant output behavior. Results for the estimation of some longitudinal aerodynamic derivatives from simulated data are presented.

The conservative physiology of the immune system

Current immunological opinion disdains the necessity to define global interconnections between lymphocytes and regards natural autoantibodies and autoreactive T cells as intrinsically pathogenic. Immunological theories address the recognition of foreignness by independent clones of lymphocytes, not the relations among lymphocytes or between lymphocytes and the organism. However, although extremely variable in cellular/molecular composition, the immune system preserves as invariant a set of essential relations among its components and constantly enacts contacts with the organism of which it is a component. These invariant relations are reflected, for example, in the life-long stability of profiles of reactivity of immunoglobulins formed by normal organisms (natural antibodies). Oral contacts with dietary proteins and the intestinal microbiota also result in steady states that lack the progressive quality of secondary-type reactivity. Autoreactivity (natural autoantibody and autoreactive T cell formation) is also stable and lacks the progressive quality of clonal expansion. Specific immune responses, currently regarded as the fundament of the operation of the immune system, may actually result from transient interruptions in this stable connectivity among lymphocytes. More permanent deficits in interconnectivity result in oligoclonal expansions of T lymphocytes, as seen in Omenn's syndrome and in the experimental transplantation of a suboptimal diversity of syngeneic T cells to immunodeficient hosts, which also have pathogenic consequences. Contrary to theories that forbid autoreactivity as potentially pathogenic, the physiology of the immune system is conservative and autoreactive. Pathology derives from failures of these conservative mechanisms.

Local Binary Patterns in Focal-Plane Processing. Analysis and Applications

Feature extraction is the part of pattern recognition, where the sensor data is transformed into a more suitable form for the machine to interpret. The purpose of this step is also to reduce the amount of information passed to the next stages of the system, and to preserve the essential information in the view of discriminating the data into different classes. For instance, in the case of image analysis the actual image intensities are vulnerable to various environmental effects, such as lighting changes and the feature extraction can be used as means for detecting features, which are invariant to certain types of illumination changes. Finally, classification tries to make decisions based on the previously transformed data. The main focus of this thesis is on developing new methods for the embedded feature extraction based on local non-parametric image descriptors. Also, feature analysis is carried out for the selected image features. Low-level Local Binary Pattern (LBP) based features are in a main role in the analysis. In the embedded domain, the pattern recognition system must usually meet strict performance constraints, such as high speed, compact size and low power consumption. The characteristics of the final system can be seen as a trade-off between these metrics, which is largely affected by the decisions made during the implementation phase. The implementation alternatives of the LBP based feature extraction are explored in the embedded domain in the context of focal-plane vision processors. In particular, the thesis demonstrates the LBP extraction with MIPA4k massively parallel focal-plane processor IC. Also higher level processing is incorporated to this framework, by means of a framework for implementing a single chip face recognition system. Furthermore, a new method for determining optical flow based on LBPs, designed in particular to the embedded domain is presented. Inspired by some of the principles observed through the feature analysis of the Local Binary Patterns, an extension to the well known non-parametric rank transform is proposed, and its performance is evaluated in face recognition experiments with a standard dataset. Finally, an a priori model where the LBPs are seen as combinations of n-tuples is also presented

Brain tissue segmentation using q-entropy in multiple sclerosis magnetic resonance images

The loss of brain volume has been used as a marker of tissue destruction and can be used as an index of the progression of neurodegenerative diseases, such as multiple sclerosis. In the present study, we tested a new method for tissue segmentation based on pixel intensity threshold using generalized Tsallis entropy to determine a statistical segmentation parameter for each single class of brain tissue. We compared the performance of this method using a range of different q parameters and found a different optimal q parameter for white matter, gray matter, and cerebrospinal fluid. Our results support the conclusion that the differences in structural correlations and scale invariant similarities present in each tissue class can be accessed by generalized Tsallis entropy, obtaining the intensity limits for these tissue class separations. In order to test this method, we used it for analysis of brain magnetic resonance images of 43 patients and 10 healthy controls matched for gender and age. The values found for the entropic q index were 0.2 for cerebrospinal fluid, 0.1 for white matter and 1.5 for gray matter. With this algorithm, we could detect an annual loss of 0.98% for the patients, in agreement with literature data. Thus, we can conclude that the entropy of Tsallis adds advantages to the process of automatic target segmentation of tissue classes, which had not been demonstrated previously.

Evaluating the wage differential between public and private sectors in Brazil

This paper uses a rotating panel of households to analyze wage differentials between public and private sectors in Brazil. Focusing on the transition of individuals between jobs available in the public and private sectors and controlling for individual time invariant characteristics, we find evidence of small wage differentials in favor of the public sector.

A Theoretical Comparison Between Integrated and Realized Volatilies

In this paper, we provide both qualitative and quantitative measures of the cost of measuring the integrated volatility by the realized volatility when the frequency of observation is fixed. We start by characterizing for a general diffusion the difference between the realized and the integrated volatilities for a given frequency of observations. Then, we compute the mean and variance of this noise and the correlation between the noise and the integrated volatility in the Eigenfunction Stochastic Volatility model of Meddahi (2001a). This model has, as special examples, log-normal, affine, and GARCH diffusion models. Using some previous empirical works, we show that the standard deviation of the noise is not negligible with respect to the mean and the standard deviation of the integrated volatility, even if one considers returns at five minutes. We also propose a simple approach to capture the information about the integrated volatility contained in the returns through the leverage effect.

An Eigenfunction Approach for Volatility Modeling.

In this paper, we introduce a new approach for volatility modeling in discrete and continuous time. We follow the stochastic volatility literature by assuming that the variance is a function of a state variable. However, instead of assuming that the loading function is ad hoc (e.g., exponential or affine), we assume that it is a linear combination of the eigenfunctions of the conditional expectation (resp. infinitesimal generator) operator associated to the state variable in discrete (resp. continuous) time. Special examples are the popular log-normal and square-root models where the eigenfunctions are the Hermite and Laguerre polynomials respectively. The eigenfunction approach has at least six advantages: i) it is general since any square integrable function may be written as a linear combination of the eigenfunctions; ii) the orthogonality of the eigenfunctions leads to the traditional interpretations of the linear principal components analysis; iii) the implied dynamics of the variance and squared return processes are ARMA and, hence, simple for forecasting and inference purposes; (iv) more importantly, this generates fat tails for the variance and returns processes; v) in contrast to popular models, the variance of the variance is a flexible function of the variance; vi) these models are closed under temporal aggregation.

ARMA Representation of Integrated and Realized Variances

This paper derives the ARMA representation of integrated and realized variances when the spot variance depends linearly on two autoregressive factors, i.e., SR SARV(2) models. This class of processes includes affine, GARCH diffusion, CEV models, as well as the eigenfunction stochastic volatility and the positive Ornstein-Uhlenbeck models. We also study the leverage effect case, the relationship between weak GARCH representation of returns and the ARMA representation of realized variances. Finally, various empirical implications of these ARMA representations are considered. We find that it is possible that some parameters of the ARMA representation are negative. Hence, the positiveness of the expected values of integrated or realized variances is not guaranteed. We also find that for some frequencies of observations, the continuous time model parameters may be weakly or not identified through the ARMA representation of realized variances.

Exact Skewness-Kurtosis Tests for Multivariate Normality and Goodness-of-fit in Multivariate Regressions with Application to Asset Pricing Models

We study the problem of testing the error distribution in a multivariate linear regression (MLR) model. The tests are functions of appropriately standardized multivariate least squares residuals whose distribution is invariant to the unknown cross-equation error covariance matrix. Empirical multivariate skewness and kurtosis criteria are then compared to simulation-based estimate of their expected value under the hypothesized distribution. Special cases considered include testing multivariate normal, Student t; normal mixtures and stable error models. In the Gaussian case, finite-sample versions of the standard multivariate skewness and kurtosis tests are derived. To do this, we exploit simple, double and multi-stage Monte Carlo test methods. For non-Gaussian distribution families involving nuisance parameters, confidence sets are derived for the the nuisance parameters and the error distribution. The procedures considered are evaluated in a small simulation experi-ment. Finally, the tests are applied to an asset pricing model with observable risk-free rates, using monthly returns on New York Stock Exchange (NYSE) portfolios over five-year subperiods from 1926-1995.

Ciblage exosomal et effet de HLA-DM sur la présentation antigénique par le complexe majeur d'histocompatibilité de classe II

Les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMH II) sont exprimées exclusivement à la surface des cellules présentatrices d'antigènes et servent à stimuler les cellules CD4+ initiant une réponse immunitaire. Le chargement peptidique sur HLA-DR se produit dans les endosomes tardifs et les lysosomes sous l'action de HLA-DM. Cette molécule de classe II non-classique enlève les fragments peptidiques de la chaîne invariante (Ii) restés associés aux molécules de classe II (CLIP) et édite leur répertoire d'antigènes présentés. En utilisant une forme mutante de HLA-DM (HLA-DMy) qui s'accumule à la surface plasmique, nous avons observé que HLA-DMy augmente les chargements de peptides exogènes et aussi la réponse des cellules T en comparaison avec HLA-DM sauvage. Il a été démontré que des molécules chimiques, comme le n-propanol, pouvait avoir le même effet que HLA-DM en remplaçant les peptides associés aux molécules de classe II de la surface cellulaire. De plus, HLA-DMy et le n-propanol ont présenté un effet additif sur la présentation de peptides exogènes. Certaines protéines de la voie endocytique, comme HLA-DR, HLA-DM, HLA-DO et Ii sont ciblés aux compartiments multivésiculaires (MVB) et peuvent être ciblées aux exosomes. Suite à une fusion entre les MVB et la membrane plasmique, les exosomes sont relâchés dans le milieu extracellulaire. Nous avons déterminé que le motif tyrosine de HLA-DMβ et son interaction avec HLA-DR n'affectaient pas le ciblage aux exosomes, sauf la molécule HLA-DO. Cette étude nous a permis de démontrer que HLA-DMy augmente la quantité de peptides exogènes chargés sur les CPA et que HLA-DM et HLA-DMy sont incorporés dans les exosomes.

Régulation des chaperons de la présentation antigénique par ubiquitination

La chaîne invariante forme un complexe nonamérique avec les molécules classiques du CMH de classe II. HLA-DM et HLA-DO, des molécules non-classiques de classe II, sont aussi impliquées dans la présentation des peptides antigéniques aux lymphocytes T. Ces molécules chaperones de la présentation antigénique modulent la capacité d’une cellule à présenter des antigènes par les moloécules classiques du CMH de classe II. La régulation transcriptionnelle des molécules chaperones, tout comme celle des autres molécules du CMH de classe II, est assurée par le transactivateur CIITA. La molécule HLA-DR peut être régulée négativement de manière post-traductionnelle par ubiquitination grâce à l’enzyme E3 ubiquitine ligase MARCH1. Celle-ci est induite par l’interleukine-10 dans les monocytes. L’objectif de ce projet était de déterminer si l’ubiquitination par MARCH1 peut aussi réguler l’expression des molécules chaperones de la présentation antigénique. Les expériences furent réalisées dans le contexte de co-transfections en cellules HEK293T. L’expression des molécules fut évaluée par immunomarquages et cytométrie de flux. Il a été montré que l’isoforme p33 de la chaîne invariante est régulé négativement en présence de MARCH1 à partir de la surface cellulaire, causant ainsi sa dégradation. Tel que démontré par l’utilisation d’un mutant dépourvu de queue cytoplasmique, cette dernière région n’est pas indispensable à ce phénomène. Une hypothèse est qu’une molécule non-identifiée, associée à Ii, serait ubiquitinée par MARCH1, l’entraînant dans sa régulation négative. Il fut déterminer que cette molécule n’était pas CXCR2, un récepteur pouvant être impliqué, avec la chaîne invariante et CD44, en tant que récepteur de MIF (Macrophage Inhibitory Factor). Il fut aussi montré que HLA-DO peut être ciblé par MARCH1 mais ceci ne semble pas être un phénomène dominant; l’expression des complexes DO/DM n’étant pas affectée bien qu’ils entrent en interaction avec MARCH1. L’expression de HLA-DM n’est pas affectée par MARCH1. Il n’a toutefois pas été déterminé hors de tout doute si MARCH1 peut modifier DM; des résultats obtenus avec une queue cytoplasmique de DM possédant une lysine laissant suggérer qu’il est possible que MARCH1 interagisse avec DM. Dans l’ensemble, les travaux démontrent que l’ubiquitination par MARCH1 joue un rôle dans la régulation post-transcriptionnelle de la chaîne invariante p33 mais pas HLA-DO et HLA-DM.

Analyse de l’activité neuronale dans le ganglion stellaire en relation avec la fonction cardiaque

Quatre microélectrodes ont été insérées dans le ganglion stellaire gauche (GS) de préparations canines in vivo pour évaluer la décharge des potentiels d’action dans les neurones situés dans ce ganglion périphérique durant un état cardiovasculaire stable et suivant des injections systémiques et locales de nicotine. Durant les périodes de contrôle, des changements mineurs ont été observés dans la pression artérielle systolique, dans le rythme cardiaque et dans le temps de conduction atrio-ventriculaire. L’activité générée par les neurones du GS est demeurée relativement constante à l’intérieure de chaque chien, mais variait entre les préparations. L’administration de nicotine systémique a altéré les variables physiologiques et augmenté l’activité neuronale. Même si différents changements au niveau des variables physiologiques ont été observés entre les animaux, ces changements demeuraient relativement constants pour un même animal. La dynamique de la réponse neuronale était similaire, mais l’amplitude et la durée variaient entre et au sein des chiens. L’injection de nicotine dans une artère à proximité du GS a provoqué une augmentation marquée des potentiels d’action sans faire changer les variables physiologiques. La technique d’enregistrement permet donc de suivre le comportement de multiples populations de neurones intrathoraciques situés dans le GS. La relation entre l’activation neuronale du GS et les changements physiologiques sont stables pour chaque chien, mais varient entre les animaux. Cela suggère que le poids relatif des boucles de rétroaction impliquées dans la régulation cardiovasculaire peut être une caractéristique propre à chaque animal.

Characterization of the unfolding of a weak focus and modulus of analytic classification

La thèse présente une description géométrique d’un germe de famille générique déployant un champ de vecteurs réel analytique avec un foyer faible à l’origine et son complexifié : le feuilletage holomorphe singulier associé. On montre que deux germes de telles familles sont orbitalement analytiquement équivalents si et seulement si les germes de familles de difféomorphismes déployant la complexification de leurs fonctions de retour de Poincaré sont conjuguées par une conjugaison analytique réelle. Le “caractère réel” de la famille correspond à sa Z2-équivariance dans R^4, et cela s’exprime comme l’invariance du plan réel sous le flot du système laquelle, à son tour, entraîne que l’expansion asymptotique de la fonction de Poincaré est réelle quand le paramètre est réel. Le pullback du plan réel après éclatement par la projection monoidal standard intersecte le feuilletage en une bande de Möbius réelle. La technique d’éclatement des singularités permet aussi de donner une réponse à la question de la “réalisation” d’un germe de famille déployant un germe de difféomorphisme avec un point fixe de multiplicateur égal à −1 et de codimension un comme application de semi-monodromie d’une famille générique déployant un foyer faible d’ordre un. Afin d’étudier l’espace des orbites de l’application de Poincaré, nous utilisons le point de vue de Glutsyuk, puisque la dynamique est linéarisable auprès des points singuliers : pour les valeurs réels du paramètre, notre démarche, classique, utilise une méthode géométrique, soit un changement de coordonée (coordonée “déroulante”) dans lequel la dynamique devient beaucoup plus simple. Mais le prix à payer est que la géométrie locale du plan complexe ambiante devient une surface de Riemann, sur laquelle deux notions de translation sont définies. Après avoir pris le quotient par le relèvement de la dynamique nous obtenons l’espace des orbites, ce qui s’avère être l’union de trois tores complexes plus les points singuliers (l’espace résultant est non-Hausdorff). Les translations, le caractère réel de l’application de Poincaré et le fait que cette application est un carré relient les différentes composantes du “module de Glutsyuk”. Cette propriété implique donc le fait qu’une seule composante de l’invariant Glutsyuk est indépendante.

Investigating active transportation to and from school : identification of predictors and health benefits

Funding support for this doctoral thesis has been provided by the Canadian Institutes of Health Research-Public Health Agency of Canada, QICSS matching grant, and la Faculté des études supérieures et postdoctorales-Université de Montréal.

Communication, développement et appropriation des médias émergents en Afrique francophone subsaharienne : approche critique

Cette thèse porte sur l’appropriation de l’Internet et du multimédias dans la population universitaire d’Afrique francophone, en l’an 2001. Elle couvre six pays : le Bénin, le Burkina Faso, le Cameroun, la Côte d’Ivoire, le Mali et le Togo. La recherche porte sur le recensement des centres de recherche démographique en Afrique francophone subsaharienne et sur une enquête auprès des universités de Yaoundé II et de Douala au Cameroun. La problématique de l’accès et de l’usage est centrale dans notre démarche. Elle est traduite dans la question de recherche suivante : « Dans un contexte dominé par les représentations des NTIC comme symboles de modernité et facteurs d’intégration à l’économie mondiale, quelles sont les modalités d’appropriation de ces technologies par les universitaires des institutions de l’enseignement et de la recherche en Afrique considérées dans cette étude ? » Pour aborder le matériel empirique, nous avons opté pour deux approches théoriques : les théories du développement en lien avec les (nouveaux) médias et la sociologie des innovations techniques. Enracinées dans la pensée des Lumières, complétée et affinée par les approches évolutionnistes inspirées de Spencer, le fonctionnalisme d’inspiration parsonienne et l’économie politique axée sur la pensée de W. W. Rostow, les théories du développement ont largement mis à contribution les théories de la communication pour atteindre leur objet. Alors que la crise de la modernité occidentale menace de délégitimer ces paradigmes, les technologies émergentes leur donnent une nouvelle naissance : dans la continuité de la pensée d’Auguste Comte, le développement est désormais pensé en termes d’intégration à un nouveau type de société, la société de l’information. Cette nouvelle promesse eschatologique et cette foi dans la technique comme facteur d’intégration à la société et à l’économie en réseau habitent tous les projets menés sur le continent, que ce soit le NEPAD, le Fond de solidarité numérique, le projet d’ordinateur à 100$ pour les enfants démunis ou le projet panafricain de desserte satellitaire, le RASCOM. Le deuxième volet de notre cadre de référence théorique est axé sur la sociologie des innovations techniques. Nous mobilisons la sociopolitique des usages de Vedel et Vitalis pour ramener la raison critique dans le débat sur le développement du continent africain, dans l’optique de montrer que la prérogative politique assumée par les États a encore sa place, si l’on veut que les ressources numériques servent à satisfaire les demandes sociales et non les seules demandes solvables essentiellement localisées dans les centres urbains. En refusant le déterminisme technique si courant dans la pensée sur le développement, nous voulons montrer que le devenir de la technique n’est pas inscrit dans son essence, comme une ombre portée, mais que l’action des humains, notamment l’action politique, peut infléchir la trajectoire des innovations techniques dans l’optique de servir les aspirations des citoyens. Sur le plan méthodologique, la démarche combine les méthodes quantitatives et les méthodes qualitatives. Les premières nous permettront de mesurer la présence d’Internet et du multimédia dans l’environnement des répondants. Les secondes nous aideront à saisir les représentations développées par les usagers au contact de ces outils. Dans la perspective socioconstructiviste, ces discours sont constitutifs des technologies, dans la mesure où ils sont autant de modalités d’appropriation, de construction sociale de l’usage. Ultimement, l’intégration du langage technique propre aux outils multimédias dans le langage quotidien des usagers traduit le dernier stade de cette appropriation. À travers cette recherche, il est apparu que les usagers sont peu nombreux à utiliser les technologies audiovisuelles dans le contexte professionnel. Quand à l’Internet et aux outils multimédias, leur présence et leurs usages restent limités, l’accès physique n’étant pas encore garanti à tous les répondants de l’étude. Internet suscite de grandes espérances, mais reste, là aussi, largement inaccessible en contexte professionnel, la majorité des usagers se rabattant sur les lieux publics comme les cybercafés pour pallier l’insuffisance des ressources au sein de leurs institutions d’appartenance. Quant aux représentations, elles restent encore largement tributaires des discours politiques et institutionnels dominants, selon lesquels l’avenir sera numérique ou ne sera pas. La thèse va cependant au-delà de ces données pour dessiner la carte numérique actuelle du continent, en intégrant dans la nouvelle donne technologique la montée fulgurante de la téléphonie cellulaire mobile. Il nous est apparu que l’Internet, dont la diffusion sur le continent a été plus que modeste, pourrait largement profiter de l’émergence sur le continent de la culture mobile, que favorise notamment la convergence entre les mini-portables et la téléphonie mobile.