Interactions among systems of finite size en predictive relativistic mechanics III. Short-range interaction and second-order terms

We compute up to and including all the c-2 terms in the dynamical equations for extended bodies interacting through electromagnetic, gravitational, or short-range fields. We show that these equations can be reduced to those of point particles with intrinsic angular momentum assuming spherical symmetry.

Energy transduction in periodically driven non-hermitian systems

We show a new mechanism to extract energy from nonequilibrium fluctuations typical of periodically driven non-Hermitian systems. The transduction of energy between the driving force and the system is revealed by an anomalous behavior of the susceptibility, leading to a diminution of the dissipated power and consequently to an improvement of the transport properties. The general framework is illustrated by the analysis of some relevant cases.

Stochastic generation of homogeneous isotropic turbulence with well-defined-spectra

A precise and simple computational model to generate well-behaved two-dimensional turbulent flows is presented. The whole approach rests on the use of stochastic differential equations and is general enough to reproduce a variety of energy spectra and spatiotemporal correlation functions. Analytical expressions for both the continuous and the discrete versions, together with simulation algorithms, are derived. Results for two relevant spectra, covering distinct ranges of wave numbers, are given.

Stochastic differential equations with random coefficients

In this paper we establish the existence and uniqueness of a solution for different types of stochastic differential equation with random initial conditions and random coefficients. The stochastic integral is interpreted as a generalized Stratonovich integral, and the techniques used to derive these results are mainly based on the path properties of the Brownian motion, and the definition of the Stratonovich integral.

Stochastic delay differential equations driven by fractional Brownian motion with Hurst parameter H 1/2

We consider the Cauchy problem for a stochastic delay differential equation driven by a fractional Brownian motion with Hurst parameter H>¿. We prove an existence and uniqueness result for this problem, when the coefficients are sufficiently regular. Furthermore, if the diffusion coefficient is bounded away from zero and the coefficients are smooth functions with bounded derivatives of all orders, we prove that the law of the solution admits a smooth density with respect to Lebesgue measure on R.

Assessing small non-zero perceptions of chance: The case of H1N1 (swine) flu risks

Feelings of invulnerability, seen in judgments of 0% risk, can reflect misunderstandings of risk and risk behaviors, suggesting increased need for risk communication. However, judgments of 0% risk may be given by individuals who feel invulnerable, and by individuals who are rounding from small non-zero probabilities. We examined the effect of allowing participants to give more precise responses in the 0-1% range on the validity of reported probability judgments. Participants assessed probabilities for getting H1N1 influenza and dying from it conditional on infection, using a 0-100% visual linear scale. Those responding in the 0-1% range received a follow-up question with more options in that range. This two-step procedure reduced the use of 0% and increased the resolution of responses in the 0-1% range. Moreover, revised probability responses improved predictions of attitudes and self-reported behaviors. Hence, our two-step procedure allows for more precise and more valid measurement of perceived invulnerability. [Authors]

Assessment of skinfold thickness equations in estimating body composition in children with inflammatory bowel

Introduction: Growth is a central process in paediatrics. Weight and height evaluation are therefore routine exams for every child but in some situation, particularly inflammatory bowel disease (IBD), a wider evaluation of nutritional status needs to be performed. The assessment of body composition is essential in order to maintain acceptable growth using the following techniques: Dual-energy X-ray absorptiometry (DEXA), bio-impedance-analysis (BIA) and anthropometric measurements (skinfold thickness skin), the latter being most easily available and most cost effective. Objectives: To assess the accuracy of skinfold equations in estimating percentage body fat (%BF) in children with inflammatory bowel disease (IBD), compared with assessment of body fat dual energy X-ray absorptiometry (DEXA). Methods: Twenty-one patients (11 females, 10 males; mean age: 14.3 years, range 12 - 16 years) with IBD (Crohn's disease n = 15, ulcerative colitis n = 6)). Estimated%BF was computed using 6 established equations based on the triceps, biceps, subscapular and suprailiac skinfolds (Deurenberg, Weststrate, Slaughter, Durnin & Rahaman, Johnston, Brook) and compared to DEXA. Concordance analysis was performed using Lin's concordance correlation and the Bland-Altman limits of agreement method. Results: Durnin & Rahaman's equation shows a higher Lin's concordance coefficient with a small difference amongst raw values for skinfolds and DEXA compared to the other equations. Correlation coefficient between mean and difference is close to zero with a non-significant Bradley-Blackwood test. Conclusion: Body composition in paediatric IBD patients using the Durnin & Rahaman skinfold-equation adequately reflects values obtained by DEXA.

Non-Linear and Non-Conventional Speech Processing: Alternative Techniques

This special issue aims to cover some problems related to non-linear and nonconventional speech processing. The origin of this volume is in the ISCA Tutorial and Research Workshop on Non-Linear Speech Processing, NOLISP’09, held at the Universitat de Vic (Catalonia, Spain) on June 25–27, 2009. The series of NOLISP workshops started in 2003 has become a biannual event whose aim is to discuss alternative techniques for speech processing that, in a sense, do not fit into mainstream approaches. A selected choice of papers based on the presentations delivered at NOLISP’09 has given rise to this issue of Cognitive Computation.

A non-linear Bayesian approach for upscaling local-scale hydraulic conductivity measurements based on local- and regional-scale geophysical data

Significant progress has been made with regard to the quantitative integration of geophysical and hydrological data at the local scale. However, extending the corresponding approaches to the regional scale represents a major, and as-of-yet largely unresolved, challenge. To address this problem, we have developed an upscaling procedure based on a Bayesian sequential simulation approach. This method is then applied to the stochastic integration of low-resolution, regional-scale electrical resistivity tomography (ERT) data in combination with high-resolution, local-scale downhole measurements of the hydraulic and electrical conductivities. Finally, the overall viability of this upscaling approach is tested and verified by performing and comparing flow and transport simulation through the original and the upscaled hydraulic conductivity fields. Our results indicate that the proposed procedure does indeed allow for obtaining remarkably faithful estimates of the regional-scale hydraulic conductivity structure and correspondingly reliable predictions of the transport characteristics over relatively long distances.

Simulation of surface waves in porous media

We present a novel numerical algorithm for the simulation of seismic wave propagation in porous media, which is particularly suitable for the accurate modelling of surface wave-type phenomena. The differential equations of motion are based on Biot's theory of poro-elasticity and solved with a pseudospectral approach using Fourier and Chebyshev methods to compute the spatial derivatives along the horizontal and vertical directions, respectively. The time solver is a splitting algorithm that accounts for the stiffness of the differential equations. Due to the Chebyshev operator the grid spacing in the vertical direction is non-uniform and characterized by a denser spatial sampling in the vicinity of interfaces, which allows for a numerically stable and accurate evaluation of higher order surface wave modes. We stretch the grid in the vertical direction to increase the minimum grid spacing and reduce the computational cost. The free-surface boundary conditions are implemented with a characteristics approach, where the characteristic variables are evaluated at zero viscosity. The same procedure is used to model seismic wave propagation at the interface between a fluid and porous medium. In this case, each medium is represented by a different grid and the two grids are combined through a domain-decomposition method. This wavefield decomposition method accounts for the discontinuity of variables and is crucial for an accurate interface treatment. We simulate seismic wave propagation with open-pore and sealed-pore boundary conditions and verify the validity and accuracy of the algorithm by comparing the numerical simulations to analytical solutions based on zero viscosity obtained with the Cagniard-de Hoop method. Finally, we illustrate the suitability of our algorithm for more complex models of porous media involving viscous pore fluids and strongly heterogeneous distributions of the elastic and hydraulic material properties.

Dinâmica não-linear e reagente limitante: um exemplo de bifurcação transcrítica

The nonlinear analysis of a general mixed second order reaction was performed, aiming to explore some basic tools concerning the mathematics of nonlinear differential equations. Concepts of stability around fixed points based on linear stability analysis are introduced, together with phase plane and integral curves. The main focus is the chemical relationship between changes of limiting reagent and transcritical bifurcation, and the investigation underlying the conclusion.

NON-DESTRUCTIVE ANALYSIS OF THE ROOT SYSTEM AND TREE GROWTH PARAMETERS

ABSTRACT The productivity of Eucalyptus at plantations is increasing and has undergone a variety of research studies. Most research is dealing with simple dendrometric variables like the DBH (diameter at breast height) and tree height, or more complex variables including crown parameters or variables concerning photosynthesis. The root systems, however, have not been well analyzed yet. The objective of the study was to analyze the root system with a non-destructive method and to evaluate possible correlations with dendrometric variables of the tree (DBH, height, crown expansion). A small experimental plantation with 39 even-aged, 6-year-old trees of Eucalyptus grandis x urophylla has been investigated within this study. The results of the study show the highest correlation of the root areas with the crown expansion. In general, the root area shows a significantly bigger expansion in the eucalypt plantation than the tree crown, with a more homogeneous development.

BEM/FEM non-linear model applied to transient analysis with viscous damping

In this article a two-dimensional transient boundary element formulation based on the mass matrix approach is discussed. The implicit formulation of the method to deal with elastoplastic analysis is considered, as well as the way to deal with viscous damping effects. The time integration processes are based on the Newmark rhoand Houbolt methods, while the domain integrals for mass, elastoplastic and damping effects are carried out by the well known cell approximation technique. The boundary element algebraic relations are also coupled with finite element frame relations to solve stiffened domains. Some examples to illustrate the accuracy and efficiency of the proposed formulation are also presented.

Théorèmes d'existence pour des systèmes d'équations différentielles et d'équations aux échelles de temps.

Nous présentons dans cette thèse des théorèmes d’existence pour des systèmes d’équations différentielles non-linéaires d’ordre trois, pour des systèmes d’équa- tions et d’inclusions aux échelles de temps non-linéaires d’ordre un et pour des systèmes d’équations aux échelles de temps non-linéaires d’ordre deux sous cer- taines conditions aux limites. Dans le chapitre trois, nous introduirons une notion de tube-solution pour obtenir des théorèmes d’existence pour des systèmes d’équations différentielles du troisième ordre. Cette nouvelle notion généralise aux systèmes les notions de sous- et sur-solutions pour le problème aux limites de l’équation différentielle du troisième ordre étudiée dans [34]. Dans la dernière section de ce chapitre, nous traitons les systèmes d’ordre trois lorsque f est soumise à une condition de crois- sance de type Wintner-Nagumo. Pour admettre l’existence de solutions d’un tel système, nous aurons recours à la théorie des inclusions différentielles. Ce résultat d’existence généralise de diverses façons un théorème de Grossinho et Minhós [34]. Le chapitre suivant porte sur l’existence de solutions pour deux types de sys- tèmes d’équations aux échelles de temps du premier ordre. Les résultats d’exis- tence pour ces deux problèmes ont été obtenus grâce à des notions de tube-solution adaptées à ces systèmes. Le premier théorème généralise entre autre aux systèmes et à une échelle de temps quelconque, un résultat obtenu pour des équations aux différences finies par Mawhin et Bereanu [9]. Ce résultat permet également d’obte- nir l’existence de solutions pour de nouveaux systèmes dont on ne pouvait obtenir l’existence en utilisant le résultat de Dai et Tisdell [17]. Le deuxième théorème de ce chapitre généralise quant à lui, sous certaines conditions, des résultats de [60]. Le chapitre cinq aborde un nouveau théorème d’existence pour un système d’in- clusions aux échelles de temps du premier ordre. Selon nos recherches, aucun résultat avant celui-ci ne traitait de l’existence de solutions pour des systèmes d’inclusions de ce type. Ainsi, ce chapitre ouvre de nouvelles possibilités dans le domaine des inclusions aux échelles de temps. Notre résultat a été obtenu encore une fois à l’aide d’une hypothèse de tube-solution adaptée au problème. Au chapitre six, nous traitons l’existence de solutions pour des systèmes d’équations aux échelles de temps d’ordre deux. Le premier théorème d’existence que nous obtenons généralise les résultats de [36] étant donné que l’hypothèse que ces auteurs utilisent pour faire la majoration a priori est un cas particulier de notre hypothèse de tube-solution pour ce type de systèmes. Notons également que notre définition de tube-solution généralise aux systèmes les notions de sous- et sur-solutions introduites pour les équations d’ordre deux par [4] et [55]. Ainsi, nous généralisons également des résultats obtenus pour des équations aux échelles de temps d’ordre deux. Finalement, nous proposons un nouveau résultat d’exis- tence pour un système dont le membre droit des équations dépend de la ∆-dérivée de la fonction.

Les modèles vectoriels et multiplicatifs avec erreurs non-négatives de séries chronologiques.

L'objectif du présent mémoire vise à présenter des modèles de séries chronologiques multivariés impliquant des vecteurs aléatoires dont chaque composante est non-négative. Nous considérons les modèles vMEM (modèles vectoriels et multiplicatifs avec erreurs non-négatives) présentés par Cipollini, Engle et Gallo (2006) et Cipollini et Gallo (2010). Ces modèles représentent une généralisation au cas multivarié des modèles MEM introduits par Engle (2002). Ces modèles trouvent notamment des applications avec les séries chronologiques financières. Les modèles vMEM permettent de modéliser des séries chronologiques impliquant des volumes d'actif, des durées, des variances conditionnelles, pour ne citer que ces applications. Il est également possible de faire une modélisation conjointe et d'étudier les dynamiques présentes entre les séries chronologiques formant le système étudié. Afin de modéliser des séries chronologiques multivariées à composantes non-négatives, plusieurs spécifications du terme d'erreur vectoriel ont été proposées dans la littérature. Une première approche consiste à considérer l'utilisation de vecteurs aléatoires dont la distribution du terme d'erreur est telle que chaque composante est non-négative. Cependant, trouver une distribution multivariée suffisamment souple définie sur le support positif est plutôt difficile, au moins avec les applications citées précédemment. Comme indiqué par Cipollini, Engle et Gallo (2006), un candidat possible est une distribution gamma multivariée, qui impose cependant des restrictions sévères sur les corrélations contemporaines entre les variables. Compte tenu que les possibilités sont limitées, une approche possible est d'utiliser la théorie des copules. Ainsi, selon cette approche, des distributions marginales (ou marges) peuvent être spécifiées, dont les distributions en cause ont des supports non-négatifs, et une fonction de copule permet de tenir compte de la dépendance entre les composantes. Une technique d'estimation possible est la méthode du maximum de vraisemblance. Une approche alternative est la méthode des moments généralisés (GMM). Cette dernière méthode présente l'avantage d'être semi-paramétrique dans le sens que contrairement à l'approche imposant une loi multivariée, il n'est pas nécessaire de spécifier une distribution multivariée pour le terme d'erreur. De manière générale, l'estimation des modèles vMEM est compliquée. Les algorithmes existants doivent tenir compte du grand nombre de paramètres et de la nature élaborée de la fonction de vraisemblance. Dans le cas de l'estimation par la méthode GMM, le système à résoudre nécessite également l'utilisation de solveurs pour systèmes non-linéaires. Dans ce mémoire, beaucoup d'énergies ont été consacrées à l'élaboration de code informatique (dans le langage R) pour estimer les différents paramètres du modèle. Dans le premier chapitre, nous définissons les processus stationnaires, les processus autorégressifs, les processus autorégressifs conditionnellement hétéroscédastiques (ARCH) et les processus ARCH généralisés (GARCH). Nous présentons aussi les modèles de durées ACD et les modèles MEM. Dans le deuxième chapitre, nous présentons la théorie des copules nécessaire pour notre travail, dans le cadre des modèles vectoriels et multiplicatifs avec erreurs non-négatives vMEM. Nous discutons également des méthodes possibles d'estimation. Dans le troisième chapitre, nous discutons les résultats des simulations pour plusieurs méthodes d'estimation. Dans le dernier chapitre, des applications sur des séries financières sont présentées. Le code R est fourni dans une annexe. Une conclusion complète ce mémoire.