A Bayesian method for detecting stellar flares

We present a Bayesian-odds-ratio-based algorithm for detecting stellar flares in light-curve data. We assume flares are described by a model in which there is a rapid rise with a half-Gaussian profile, followed by an exponential decay. Our signal model also contains a polynomial background model required to fit underlying light-curve variations in the data, which could otherwise partially mimic a flare. We characterize the false alarm probability and efficiency of this method under the assumption that any unmodelled noise in the data is Gaussian, and compare it with a simpler thresholding method based on that used in Walkowicz et al. We find our method has a significant increase in detection efficiency for low signal-to-noise ratio (S/N) flares. For a conservative false alarm probability our method can detect 95 per cent of flares with S/N less than 20, as compared to S/N of 25 for the simpler method. We also test how well the assumption of Gaussian noise holds by applying the method to a selection of 'quiet' Kepler stars. As an example we have applied our method to a selection of stars in Kepler Quarter 1 data. The method finds 687 flaring stars with a total of 1873 flares after vetos have been applied. For these flares we have made preliminary characterizations of their durations and and S/N.

Computational cancer biology: education is a natural key to many locks

Background: Oncology is a field that profits tremendously from the genomic data generated by high-throughput technologies, including next-generation sequencing. However, in order to exploit, integrate, visualize and interpret such high-dimensional data efficiently, non-trivial computational and statistical analysis methods are required that need to be developed in a problem-directed manner.

Discussion: For this reason, computational cancer biology aims to fill this gap. Unfortunately, computational cancer biology is not yet fully recognized as a coequal field in oncology, leading to a delay in its maturation and, as an immediate consequence, an under-exploration of high-throughput data for translational research.

Summary: Here we argue that this imbalance, favoring 'wet lab-based activities', will be naturally rectified over time, if the next generation of scientists receives an academic education that provides a fair and competent introduction to computational biology and its manifold capabilities. Furthermore, we discuss a number of local educational provisions that can be implemented on university level to help in facilitating the process of harmonization.

Predicting forest attributes In southeast Alaska using artificial neural networks

Artificial neural network (ANN) methods are used to predict forest characteristics. The data source is the Southeast Alaska (SEAK) Grid Inventory, a ground survey compiled by the USDA Forest Service at several thousand sites. The main objective of this article is to predict characteristics at unsurveyed locations between grid sites. A secondary objective is to evaluate the relative performance of different ANNs. Data from the grid sites are used to train six ANNs: multilayer perceptron, fuzzy ARTMAP, probabilistic, generalized regression, radial basis function, and learning vector quantization. A classification and regression tree method is used for comparison. Topographic variables are used to construct models: latitude and longitude coordinates, elevation, slope, and aspect. The models classify three forest characteristics: crown closure, species land cover, and tree size/structure. Models are constructed using n-fold cross-validation. Predictive accuracy is calculated using a method that accounts for the influence of misclassification as well as measuring correct classifications. The probabilistic and generalized regression networks are found to be the most accurate. The predictions of the ANN models are compared with a classification of the Tongass national forest in southeast Alaska based on the interpretation of satellite imagery and are found to be of similar accuracy.

Machine learning for transient discovery in Pan-STARRS1 difference imaging

Efficient identification and follow-up of astronomical transients is hindered by the need for humans to manually select promising candidates from data streams that contain many false positives. These artefacts arise in the difference images that are produced by most major ground-based time-domain surveys with large format CCD cameras. This dependence on humans to reject bogus detections is unsustainable for next generation all-sky surveys and significant effort is now being invested to solve the problem computationally. In this paper, we explore a simple machine learning approach to real-bogus classification by constructing a training set from the image data of similar to 32 000 real astrophysical transients and bogus detections from the Pan-STARRS1 Medium Deep Survey. We derive our feature representation from the pixel intensity values of a 20 x 20 pixel stamp around the centre of the candidates. This differs from previous work in that it works directly on the pixels rather than catalogued domain knowledge for feature design or selection. Three machine learning algorithms are trained (artificial neural networks, support vector machines and random forests) and their performances are tested on a held-out subset of 25 per cent of the training data. We find the best results from the random forest classifier and demonstrate that by accepting a false positive rate of 1 per cent, the classifier initially suggests a missed detection rate of around 10 per cent. However, we also find that a combination of bright star variability, nuclear transients and uncertainty in human labelling means that our best estimate of the missed detection rate is approximately 6 per cent.

Asset Tracking in Critical Power Communications Infrastructures using Passive Techniques

Active network scanning injects traffic into a network and observes responses to draw conclusions about the network. Passive network analysis works by looking at network meta data or by analyzing traffic as it traverses a fixed point on the network. It may be infeasible or inappropriate to scan critical infrastructure networks. Techniques exist to uniquely map assets without resorting to active scanning. In many cases, it is possible to characterize and identify network nodes by passively analyzing traffic flows. These techniques are considered in particular with respect to their application to power industry critical infrastructure.

Drug Polymer Thermodynamic Phase Diagrams in the Selection of Optimal API-Polymer Compositions for Amorphous Solid Dispersions

Purpose The aim of this work was to examine, for amorphous solid dispersions, how the thermal analysis method selected impacts on the construction of thermodynamic phase diagrams, and to assess the predictive value of such phase diagrams in the selection of optimal, physically stable API-polymer compositions. Methods Thermodynamic phase diagrams for two API/polymer systems (naproxen/HPMC AS LF and naproxen/Kollidon 17 PF) were constructed from data collected using two different thermal analysis methods. The “dynamic” method involved heating the physical mixture at a rate of 1 &[deg]C/minute. In the "static" approach, samples were held at a temperature above the polymer Tg for prolonged periods, prior to scanning at 10 &[deg]C/minute. Subsequent to construction of phase diagrams, solid dispersions consisting of API-polymer compositions representative of different zones in the phase diagrams were spray dried and characterised using DSC, pXRD, TGA, FTIR, DVS and SEM. The stability of these systems was investigated under the following conditions: 25 &[deg]C, desiccated; 25 &[deg]C, 60 % RH; 40 &[deg]C, desiccated; 40 &[deg]C, 60 % RH. Results Endset depression occurred with increasing polymer volume fraction (Figure 1a). In conjunction with this data, Flory-Huggins and Gordon-Taylor theory were applied to construct thermodynamic phase diagrams (Figure 1b). The Flory-Huggins interaction parameter (&[chi]) for naproxen and HPMC AS LF was + 0.80 and + 0.72, for the dynamic and static methods respectively. For naproxen and Kollidon 17 PF, the dynamic data resulted in an interaction parameter of - 1.1 and the isothermal data produced a value of - 2.2. For both systems, the API appeared to be less soluble in the polymer when the dynamic approach was used. Stability studies of spray dried solid dispersions could be used as a means of validating the thermodynamic phase diagrams. Conclusion The thermal analysis method used to collate data has a deterministic effect on the phase diagram produced. This effect should be considered when constructing thermodynamic phase diagrams, as they can be a useful tool in predicting the stability of amorphous solid dispersions.

PageRank in Malware Categorization

In this paper, we propose a malware categorization method that models malware behavior in terms of instructions using PageRank. PageRank computes ranks of web pages based on structural information and can also compute ranks of instructions that represent the structural information of the instructions in malware analysis methods. Our malware categorization method uses the computed ranks as features in machine learning algorithms. In the evaluation, we compare the effectiveness of different PageRank algorithms and also investigate bagging and boosting algorithms to improve the categorization accuracy.

Networked tourism: from world destinations to inter-organizations

Na última década, a referência ao conceito de redes cresceu rapidamente entre a literatura sobre turismo, geralmente aplicado a tópicos como as interorganizações, estrutura de multi-destinos, espaços de Turismo online, entre outros. O conceito de rede difundiu-se na natureza e na sociedade, em áreas que vão desde a Biologia à Medicina, ou da Economia à Gestão, e o conhecimento sobre redes tem vindo a impulsionar uma teoria comum para facilitar a compreensão de diferentes sistemas complexos e a representação das ligações entre organizações, acções, bens, proteínas ou pessoas. A tese teve como propósito o encontro de um eixo comum entre dois campos férteis de investigação através de uma revisão teórica sistemática. A investigação sobre redes complexas é um campo recente na Física que tem vindo a desenvolver-se bastante na última década com fortes aplicações interdisciplinares. Por outro lado, a análise de redes sociais é uma área de investigação activa em Sociologia e Economia há bastante tempo. O estudo das implicações das redes complexas para a ciência das redes de turismo é uma área promissora já com resultados fascinantes. A tese tem três resultados principais. Primeiro, traz conhecimento das ricas áreas de conhecimento sobre redes complexas e redes sociais. Em segundo lugar, apresenta modelos evolutivos que melhor se adaptam às chegadas turísticas internacionais. Como se organizam as redes sociais? Como é que os indivíduos escolhem os seus destinos de viagem? Estes são exemplos de questões que serão abordadas na tese. Em terceiro lugar, discute resultados que fazem notar comportamentos comuns entre redes em turismo e outras redes reais. O que é comum a todas as redes na natureza? Adicionalmente, os padrões encontrados entre os destinos turísticos mostram um comportamento não social, com destinos mais característicos de redes económicas e sistemas tecnológicos que questionam a faceta social do sector do turismo. Por acréscimo, a rede de transportes aéreos e a rede de turismo mostram diferenças consideráveis que se podem dever a razões políticas ou outras que provavelmente explicam o aumento da utilização de voos charters.

Voz e emoção em português europeu

No trabalho apresentado realiza-se uma primeira descrição de voz e emoção para o Português Europeu. Estudamos, utilizando como base estudos realizados em diversas línguas (finlandês; inglês; alemão), os parâmetros relacionados com voz e que variam consoante a emoção que expressamos. Analisamos assim os parâmetros relacionados com a frequência Fundamental (F0) com a perturbação (jitter) com a amplitude (shimmer) e com aspectos relacionados com o ruído (HNR). Trata-se de um estudo abrangente que estudando voz e a sua relação/variação de acordo com a emoção o faz em três vertentes: patologia de voz de origem psicogénica (carácter emocional); emoção produzida por actores e a análise de emoção espontânea. Conseguindo, como trabalho pioneiro nesta área, valores para todos estes tipos de produção. Salientamos o facto de no nosso trabalho apenas existir a análise de voz sem recurso a expressão facial ou à postura dos indivíduos. Para que pudéssemos realizar estudos comparativos com os dados que íamos recolhendo em cada corpus (patologia; emoção por actor e emoção espontânea), procurámos utilizar sempre os mesmos métodos de análise (Praat; SFS; SPSS, Hoarseness Diagram – para a análise de voz com patologia - e o sistema Feeltrace - para as emoções espontâneas). Os estudos e análises relativos à emoção produzida por actores são complementados por testes de percepção aplicados a falantes nativos de Inglês Americano e a falantes de Português Europeu. Este teste, juntamente com a análise da emoção espontânea, permitiu-nos retirar dados particulares relativos à língua portuguesa. Apesar de haver tanto na expressão como na percepção de emoções muitas características consideradas universais, em Português percebe-se algo de peculiar. Os valores para a expressão neutra; tristeza e alegria são todos muito próximos, ao contrário do que acontece noutras línguas. Além disso estas três emoções (de famílias distintas) são as que mais dificuldades causam (aos dois grupos de informantes) em termos de distinção no teste de percepção. Poderá ser esta a particularidade da expressão da emoção no Português Europeu, podendo estar ligada a factores culturais. Percebe-se ainda, com este trabalho, que a emoção expressa pelo actor se aproxima da emoção espontânea. No entanto, alguns parâmetros apresentam valores diferentes, isto porque o actor tem a tendência de exagerar a emoção. Com este trabalho foram criados corpora originais que serão um recurso importante a disponibilizar para futuras análises numa área que é ainda deficitária, em termos de investigação científica, em Portugal. Tanto os corpora, como respectivos resultados obtidos poderão vir a ser úteis em áreas como as Ciências da Fala; Robótica e Docência.

Família multigeracional e relações intergeracionais : perspectiva sistémica

Os sistemas familiares multigeracionais (três ou mais gerações vivas) passaram de raros no passado a uma realidade social cada vez mais comum na actualidade, devido ao fenómeno demográfico de envelhecimento populacional. Este estudo pretende contribuir para o conhecimento deste sistema social, situado entre a família nuclear e a comunidade, procurando descrever a sua estrutura, funções e padrões relacionais dos seus membros com outros familiares e com os sistemas sociais envolventes. Para tal, foi organizada uma amostra de 25 famílias multigeracionais (contendo quatro gerações), à qual foi aplicada uma entrevista de genograma a um elemento das gerações intermédias e quatro entrevistas de análise da rede social pessoal (uma por geração), perfazendo um total de 25 entrevistas de genograma e 92 de avaliação da rede social (menos 8 do que o esperado devido a mortalidade experimental). A análise dos dados possibilitou: 1) a aplicação do princípio de totalidade sistémica à família multigeracional, a sua definição como um sistema social de complexidade idiossincrática, a identificação dos subsistemas que compõem o objecto de estudo (indivíduo, núcleo familiar, composição familiar, geração, linhagem), e a definição de uma tipologia familiar multigeracional (família unificada, dispersa e fragmentada); 2) a identificação e análise de papéis sociais desempenhados pelos indivíduos no contexto familiar multigeracional especificamente relevantes neste nível sistémico (guardião das memórias familiares, elo de ligação familiar, pronto-socorro familiar); 3) a descrição das redes sociais pessoais e a identificação das diferenças estruturais e funcionais entre indivíduos pertencentes a diferentes subsistemas geracionais, que permitem reflectir sobre a evolução da rede social ao longo das várias fases de desenvolvimento individual e familiar; 4) um conhecimento mais aprofundado das redes sociais dos indivíduos mais idosos que pertencem a famílias multigeracionais, da composição da matriz relacional percepcionada como significativa e apoios disponibilizados. Em suma, os dois primeiros capítulos reflectem o esforço de desenvolvimento de um modelo heurístico para o sistema familiar multigeracional, numa perspectiva estruturalista, enquanto os dois capítulos subsequentes, apoiandose conceptualmente nos anteriores, facultam um quadro das relações entre subsistemas geracionais na actualidade, através de uma metodologia de análise das redes sociais. ABSTRACT: Multigenerational family systems comprising four generations are increasingly common nowadays due to the demographic phenomenon of population aging. This study aims at a deeper understanding of this social system, placed between the nuclear family and the community, in particular by describing its structure, functions and relational patterns of its members with other members in the family and surrounding social systems. A sample of 25 multigenerational families (comprising four generations) was selected. A genogram interview was applied to a member of the middle generations, and four personal social network questionnaires were administered to one element of each generation. A total of 25 genograms and 92 social network inventories were collected (minus 8 than expected due to experimental mortality). Main findings were: 1) the application of systemic principles to the multigenerational family, which allowed us to define it as a social system of idiosyncratic complexity, involving specific subsystems (individual, family nucleus, family composition, generation, lineage), and also to define a multigenerational family typology (unified, dispersed and fragmented family); 2) the identification and analysis of social roles assumed by individuals in the multigenerational family context, that are specifically relevant in this systemic level (keeper of family memories, connecting link in the family, family first aider); 3) the description of the personal social networks and the identification of structural and functional differences among individuals belonging to different generational subsystems, which allowed for a reflection on the evolution of social networks through the various stages of individual and family development; 4) a deeper knowledge of the eldest family members social networks, i.e. the relational matrix of significant individuals and supports in oldold age. In summary, the first two chapters reflect the development of a heuristic model directed at the multigenerational family, whereas the two subsequent chapters provide a view of contemporaneous relationships between generational subsystems, through a social network analysis methodology.

Comunicação organizacional e identidade colectiva num agrupamento de escolas

O reforço e a diversificação do investimento na comunicação por parte das instituições educativas são discutidos neste estudo como uma das consequências da nova gestão pública. Tendo em vista a ‘qualidade’ e a ‘eficácia’ das suas prestações, as escolas têm procurado tornar-se mais dialogantes, assumindo a aposta na comunicação organizacional como parte integrante de uma estratégia empreendedora, que lhes tem vindo a conferir uma nova identidade colectiva unificada em torno dos valores neoliberais. Não obstante, os sistemas de comunicação criados são mais complexos do que se poderia supor. Revelando a influência de pressões híbridas, estes sistemas transformaram-se num contexto mediador da mudança embutido em novas concepções de escola e dos novos mandatos para a educação (assim legitimados interna e externamente), surgindo, ao mesmo tempo, como o locus de produção de novas identidades. Tal acontece porque a comunicação constitui o ponto de convergência entre as diferentes políticas educativas e as práticas localmente adoptadas na sequência de um processo de interpretação criativa das diferentes pressões. É este o sentido com que afirmamos que a comunicação se constitui numa meta-ideia ao serviço da ‘qualidade’, ainda que esta possa ser perspectivada a partir do ideal burocrático da organização (como sinónimo de eficiência administrativa), do ideal profissional (centrada no processo de ensino-aprendizagem) ou do ideal empreendedor (valorizando a capacidade de resposta às solicitações do mercado). Os dados empíricos, que sustentaram o nosso estudo, resultaram da observação do quotidiano de um agrupamento de escolas do ensinobásico e dos testemunhos recolhidos, ao longo de três anos, nesta comunidade educativa. Recorrendo ao estudo de caso como estratégia de investigação enveredámos inicialmente, num contexto de descoberta, pela realização de observações ‘desarmadas e naturais’. Usámos, posteriormente, a análise documental, a entrevista e o questionário na recolha de informação complementar, o que, mediante o cruzamento de métodos de análise qualitativa e quantitativa, nos permitiu tirar partido da triangulação dos dados. Os resultados obtidos apontam para a centralidade dos processos de comunicação na transformação induzida pela nova gestão pública e para o desenvolvimento de uma matriz discursiva bilinguista, que procura harmonizar os imperativos de ‘mercado’ com o discurso pedagógico e com modelos burocrático-profissionais de organização.

Habitat-species interactions in a carnivore community

Na maioria das area protegidas nacionais existe uma considerável falta de informação científica relativa aos mamíferos carnívoros. A Reserva Natural da Serra da Malcata, localizada no centro-este de Portugal, tem vindo a desenvolver, desde os últimos 20 anos, estudos de ecologia e esta tese pretende dar seguimento a esse esforço de monitorização, através do desenvolvimento de métodos simples e eficientes, de monitorização de carnívoros, que possam servir como percursores de trabalhos a longo-prazo em áreas relevantes para a conservação. Através do uso de armadilhagem fotográfica, foram estudadas relações espécies-habitats para 5 espécies: gato-bravo (Felis silvestris), fuinha (Martes foina), raposa (Vulpes vulpes), gineta (Genetta genetta), e sacarrabos (Herpestes ichneumon). Foram desenvolvidos métodos para se determinar a densidade absoluta de raposa e gineta e a população de gato-bravo foi estudada em detalhe. As principais conclusões do estudo foram: 1) a ocupação de raposas é uniforme e parece ser independente de variáveis ambientais; 2) a ocupação de fuinha encontra-se relacionada com variáveis de habitat, estrutura paisagística e presas; 3) a ocupação de gineta está relacionada com a cobertura de folhosas e distribuição de presas; 4) para o sacarrabos verificase que a ocupação é influenciada pelas extensões de habitat arbustivos, 5) a população de gato-bravo sofreu um forte declínio durante o trabalho e requer urgentes medidas de conservação. Metodologicamente foi demonstrada a importância da modelação das probabilidades de detecção para espécies para as quais este parâmetros apresenta valores baixos ou é muito variável. Esta tese também demonstrou a grande importância da Serra da Malcata para a conservação de carnívoros e a necessidade do desenvolvimento de técnicas de monitorização padronizadas para uma correcta gestão adaptativa das áreas protegidas.

Adaptive Probabilistic Topic Models for Social Networks

Thesis (Master's)--University of Washington, 2012

Categorising Asynchronous Discussion Threads: Improving the Quality of Student Learning

My paper will focus on the generative potential of categorising asynchronous discussion threads as one strategy for improving the quality of students’ learning in a blended learning module. The approach to categorisation is based on social network analysis using intuitively simple descriptors of message posting patterns e.g. passive facilitator, dominant facilitator, unresponsive star and formulaic discussion. The intention is to produce descriptively vivid illustrative examples of the categories and to begin to suggest affordances of the different participation patterns. Looking forward to the beginning of the next module, it is anticipated that discussion during the module of approaches to participating in asynchronous discussion will contribute to effective engagement patterns and deeper learning.

Validation of a fast method for quantification of intra-abdominal and subcutaneous adipose tissue for large-scale human studies

Central obesity is the hallmark of a number of non-inheritable disorders. The advent of imaging techniques such asMRI has allowed for a fast and accurate assessment of body fat content and distribution. However, image analysis continues to be one of the major obstacles to the use of MRI in large-scale studies. In this study we assess the validity of the recently proposed fat–muscle quantitation system (AMRATM Profiler) for the quantification of intra-abdominal adipose tissue (IAAT) and abdominal subcutaneous adipose tissue (ASAT) from abdominal MR images. Abdominal MR images were acquired from 23 volunteers with a broad range of BMIs and analysed using sliceOmatic, the current gold-standard, and the AMRATM Profiler based on a non-rigid image registration of a library of segmented atlases. The results show that there was a highly significant correlation between the fat volumes generated by the two analysis methods, (Pearson correlation r = 0.97, p < 0.001), with the AMRATM Profiler analysis being significantly faster (~3 min) than the conventional sliceOmatic approach (~40 min). There was also excellent agreement between the methods for the quantification of IAAT (AMRA 4.73 ± 1.99 versus sliceOmatic 4.73 ± 1.75 l, p = 0.97). For the AMRATM Profiler analysis, the intra-observer coefficient of variation was 1.6% for IAAT and 1.1% for ASAT, the inter-observer coefficient of variationwas 1.4%for IAAT and 1.2%for ASAT, the intra-observer correlationwas 0.998 for IAAT and 0.999 for ASAT, and the inter-observer correlation was 0.999 for both IAAT and ASAT. These results indicate that precise and accurate measures of body fat content and distribution can be obtained in a fast and reliable form by the AMRATM Profiler, opening up the possibility of large-scale human phenotypic studies.