Comparing methods for dimensionality reduction when data are density functions

Functional Data Analysis (FDA) deals with samples where a whole function is observed for each individual. A particular case of FDA is when the observed functions are density functions, that are also an example of infinite dimensional compositional data. In this work we compare several methods for dimensionality reduction for this particular type of data: functional principal components analysis (PCA) with or without a previous data transformation and multidimensional scaling (MDS) for diferent inter-densities distances, one of them taking into account the compositional nature of density functions. The difeerent methods are applied to both artificial and real data (households income distributions)

Unusual voltage sag event detection in power systems

Three multivariate statistical tools (principal component analysis, factor analysis, analysis discriminant) have been tested to characterize and model the sags registered in distribution substations. Those models use several features to represent the magnitude, duration and unbalanced grade of sags. They have been obtained from voltage and current waveforms. The techniques are tested and compared using 69 registers of sags. The advantages and drawbacks of each technique are listed

A hybrid method for sag source location in power network

The work presented in this paper belongs to the power quality knowledge area and deals with the voltage sags in power transmission and distribution systems. Propagating throughout the power network, voltage sags can cause plenty of problems for domestic and industrial loads that can financially cost a lot. To impose penalties to responsible party and to improve monitoring and mitigation strategies, sags must be located in the power network. With such a worthwhile objective, this paper comes up with a new method for associating a sag waveform with its origin in transmission and distribution networks. It solves this problem through developing hybrid methods which hire multiway principal component analysis (MPCA) as a dimension reduction tool. MPCA reexpresses sag waveforms in a new subspace just in a few scores. We train some well-known classifiers with these scores and exploit them for classification of future sags. The capabilities of the proposed method for dimension reduction and classification are examined using the real data gathered from three substations in Catalonia, Spain. The obtained classification rates certify the goodness and powerfulness of the developed hybrid methods as brand-new tools for sag classification

Classification of sags according to their origin based on the waveform similarity

A statistical method for classification of sags their origin downstream or upstream from the recording point is proposed in this work. The goal is to obtain a statistical model using the sag waveforms useful to characterise one type of sags and to discriminate them from the other type. This model is built on the basis of multi-way principal component analysis an later used to project the available registers in a new space with lower dimension. Thus, a case base of diagnosed sags is built in the projection space. Finally classification is done by comparing new sags against the existing in the case base. Similarity is defined in the projection space using a combination of distances to recover the nearest neighbours to the new sag. Finally the method assigns the origin of the new sag according to the origin of their neighbours

Análisis del manejo de la información por parte de la Revista Semana respecto al Polo Democrático Alternativo y al Movimiento Progresistas: periodo: 2008-2012

A través del tiempo se ha logrado ver cómo los medios de comunicación penetran cada vez más la forma de pensar, e incluso de actuar, de la gente. Políticamente se han convertido en herramientas de disuasión, alienación o simplemente distracción. En Colombia, revista Semana se ha caracterizado por tener un criterio y una práctica seria del periodismo, en este sentido, vale la pena analizar cómo se ha desempeñado este medio ante el tratamiento de la información frente a los movimientos de izquierda con participación en el Estado, específicamente el Polo Democrático y el movimiento Progresistas, con el fin analizar la calidad y objetividad de la información basados en puntos específicos como el discurso mediático, el análisis gráfico y la percepción de los principales líderes políticos de estos movimientos y periodistas.

Análisis en componentes principales de la Obesidad-Adiposidad y su asociación con factores de riesgo cardiometabólico en mujeres. Estudio transversal en un entorno laboral

Los factores de riesgo para el desarrollo de eventos cardiometabólicos, constituyen un set de variables útiles como predictores de enfermedades cardiovasculares y metabólicas. Uno de los factores de riesgo que recibe mayor atención en la deteccion y prevencion de eventos cardiometabolicos, es la obesidad y la herramienta más común para diagnosticarla es el índice de masa corporal. Sin embargo, existen imprecisiones y sesgos en su concepto actual y en la forma de medirla. Nuevas alternativas de valoracion y tamizaje deben incluir porcentaje de grasa corporal y su distribución, dada la relevancia que adquiere la adiposidad en la definicion de obesidad y por ende en la mejoría del pronóstico de eventos cardiometabólicos. Los entornos laborales son ambientes vulnerables que se beneficiarían ampliamente de la aplicación de estas nuevas alternativas para predecir e intervenir tempranamente el riesgo cardiometabólico desde el correcto tamizaje de obesidad, dado el volumen poblacional que se puede abordar.

International propagation of shocks: an evaluation of contagion effects for some Latin American countries

In this paper we analyze the spread of shocks across assets markets in eight Latin American countries. First, we measure the extent of markets reactions with the Principal Components Analysis. And second, we investigate the volatility of assets markets based in ARCH-GARCH models in function of the principal components retained in the first stage. Our results do not support the existence of financial contagion, but of interdependence in most of the cases and a slight increase in the sensibility of markets to recent shocks.

Factores asociados a mortalidad en pacientes colombianos con enfermedades autoinmunes en la unidad de cuidado intensivo, de un hospital de tercer nivel en Bogotá Colombia

Antecedentes: El interés en las enfermedades autoinmunes (EA) y su desenlace en la unidad de cuidado intensivo (UCI) han incrementado debido al reto clínico que suponen para el diagnóstico y manejo, debido a que la mortalidad en UCI fluctúa entre el 17 – 55 %. El siguiente trabajo representa la experiencia de un año de nuestro grupo en un hospital de tercer nivel. Objetivo: Identificar factores asociados a mortalidad particulares de los pacientes con enfermedades autoinmunes que ingresan a una UCI, de un hospital de tercer nivel en Bogotá, Colombia. Métodos: El uso de análisis de componentes principales basado en el método descriptivo multivariado y análisis de múltiple correspondencia fue realizado para agrupar varias variables relacionadas con asociación significativa y contexto clínico común. Resultados: Cincuenta pacientes adultos con EA con una edad promedio de 46,7 ± 17,55 años fueron evaluados. Los dos diagnósticos más comunes fueron lupus eritematoso sistémico y esclerosis sistémica, con una frecuencia de 45% y 20% de los pacientes respectivamente. La principal causa de admisión en la UCI fue la infección seguido de actividad aguda de la EA, 36% y 24% respectivamente. La mortalidad durante la estancia en UCI fue del 24%. El tiempo de hospitalización antes de la admisión a la UCI, el choque, soporte vasopresor, ventilación mecánica, sepsis abdominal, Glasgow bajo y plasmaféresis fueron factores asociados con mortalidad. Dos fenotipos de variables fueron definidos relacionadas con tiempo en la UCI y medidas de soporte en UCI, las cuales fueron asociadas supervivencia y mortalidad. Conclusiones: La identificación de factores individuales y grupos de factores por medio del análisis de componentes principales permitirá la implementación de medidas terapéutica de manera temprana y agresiva en pacientes con EA en la UCI para evitar desenlaces fatales.

Estudio de la aplicación de sistemas basados en el conocimiento a la operación de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética

Una de las actuaciones posibles para la gestión de los residuos sólidos urbanos es la valorización energética, es decir la incineración con recuperación de energía. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineración para evitar en lo posible la liberación de sustancias contaminantes a la atmósfera que puedan ocasionar problemas de contaminación industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineración como el tratamiento de los gases se realice en condiciones óptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan métodos adecuados de medida de las variables más importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo clásico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripción cuantitativa y la necesidad de hacer los cálculos en tiempo real. Esto sólo se puede conseguir con la ayuda de las modernas técnicas de proceso de datos y métodos informáticos, tales como el empleo de técnicas de simulación, modelos matemáticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la lógica difusa aplicado al campo de la incineración de residuos urbanos. En el centro de investigación FZK de Karslruhe se están desarrollando aplicaciones que combinan la lógica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineración de residuos TAMARA. En esta tesis se plantea la aplicación de un método de adquisición de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situación desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolación de experiencias anteriores que puedan ser útiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hipótesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos diseñar un método análogo, que pueda ser implementado en un sistema informático, mediante el empleo de técnicas de Inteligencia Artificial.Así, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan información suficientemente estructurada para que nos sea útil. Para la adquisición de conocimiento pasamos por una serie de etapas: - Hacemos una primera selección de cuales son las variables que nos interesa conocer. - Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar técnicas de clasificación (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representación del estado de la planta. Es posible establecer una clasificación, pero normalmente casi todos los datos están en una sola clase, que corresponde a la operación normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos métodos estadísticos clásicos para buscar correlaciones entre variables (análisis de componentes principales) y así poder simplificar y reducir la lista de variables. - Análisis de las señales. Para analizar y clasificar las señales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar métodos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso más consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos analíticos - Como resultado final del proceso se pasa al diseño del sistema basado en el conocimiento. El objetivo principal es aplicar el método al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética. En primer lugar, en el capítulo 2 Los residuos sólidos urbanos, se trata el problema global de la gestión de los residuos, dando una visión general de las diferentes alternativas existentes, y de la situación nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problemática de la incineración de los residuos, poniendo especial interés en aquellas características de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combustión.En el capítulo 3, Descripción del proceso, se hace una descripción general del proceso de incineración y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepción y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los códigos de buena práctica de combustión, el sistema de aire de combustión y el sistema de humos. Se presentan también los distintos sistemas de depuración de los gases de combustión, y finalmente el sistema de evacuación de cenizas y escorias.El capítulo 4, La planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentación de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperación de energía, y el sistema de depuración de los gases de combustión Se describe también el sistema de control, la operación, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentación y las variables que son de interés para el control del proceso de combustión.En el capítulo 5, Técnicas utilizadas, se proporciona una visión global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes técnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificación, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicación.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representación del conocimiento. A continuación se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y lógica difusa, y se realiza una comparación entre ellas. Se presenta una aplicación de las redes neuronales al análisis de series temporales de temperatura.Se trata también la problemática del análisis de los datos de operación mediante técnicas estadísticas y el empleo de técnicas de clasificación. Otro apartado está dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusión de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de diseño asistido por ordenador para el diseño de sistemas de supervisión CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de análisis para obtener información cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicación de estas técnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales características de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que también forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El capítulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes técnicas, redes neuronales, clasificación, el desarrollo de la modelización del proceso de combustión, y la generación de reglas. Dentro del apartado de análisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificación de una señal de temperatura. También se describe la utilización del método LINNEO+ para la clasificación de los estados de operación de la planta.En el apartado dedicado a la modelización se desarrolla un modelo de combustión que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en régimen estacionario y dinámico. Se define un parámetro, la superficie de llama, relacionado con la extensión del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta dinámica del proceso de incineración. Luego se pasa a la definición de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboración de un modelo cualitativo. A continuación se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo dinámico analítico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generación de reglas En el capítulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su diseño e implementación. Se describen los objetivos básicos del sistema de control de la combustión, su configuración y la implementación en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el capítulo anterior.Por último para mostrar como pueden aplicarse los distintos métodos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentación de residuos.Finalmente en el capítulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis.

The impact of North Atlantic Oscillation on the atmospheric pollutant variability in the Porto region, Portugal

The North Atlantic Oscillation (NAO) is an important large-scale atmospheric circulation that influences the European countries climate. This study evaluated NAO impact in air quality in Porto Metropolitan Area (PMA), Portugal, for the period 2002-2006. NAO, air pollutants and meteorological data were statistically analyzed. All data were obtained from PMA Weather Station, PMA Air Quality Stations and NOAA analysis. Two statistical methods were applied in different time scale : principal component and correlation coefficient. Annual time scale, using multivariate analysis (PCA, principal component analysis), were applied in order to identified positive and significant association between air pollutants such as PM10, PM2.5, CO, NO and NO2, with NAO. On the other hand, the correlation coefficient using seasonal time scale were also applied to the same data. The results of PCA analysis present a general negative significant association between the total precipitation and NAO, in Factor 1 and 2 (explaining around 70% of the variance), presented in the years of 2002, 2004 and 2005. During the same years, some air pollutants (such as PM10, PM2.5, SO2, NOx and CO) present also a positive association with NAO. The O3 shows as well a positive association with NAP during 2002 and 2004, at 2nd Factor, explaining 30% of the variance. From the seasonal analysis using correlation coefficient, it was found significant correlation between PM10 (0.72., p<0.05, in 2002), PM2.5 (0 74, p<0.05, in 2004), and SO2 (0.78, p<0.01, in 2002) with NAO during March-December (no winter period) period. Significant associations between air pollutants and NAO were also verified in the winter period (December to April) mainly with ozone (2005, r=-0.55, p.<0.01). Once that human health and hospital morbidities may be affected by air pollution, the results suggest that NAO forecast can be an important tool to prevent them, in the Iberian Peninsula and specially Portugal.

Visual Object Recognition Using Deformable Models of Vehicles

This workshop paper reports recent developments to a vision system for traffic interpretation which relies extensively on the use of geometrical and scene context. Firstly, a new approach to pose refinement is reported, based on forces derived from prominent image derivatives found close to an initial hypothesis. Secondly, a parameterised vehicle model is reported, able to represent different vehicle classes. This general vehicle model has been fitted to sample data, and subjected to a Principal Component Analysis to create a deformable model of common car types having 6 parameters. We show that the new pose recovery technique is also able to operate on the PCA model, to allow the structure of an initial vehicle hypothesis to be adapted to fit the prevailing context. We report initial experiments with the model, which demonstrate significant improvements to pose recovery.

The relationship between diffuse spectral reflectance of the soil and its cation exchange capacity is scale-dependent

Diffuse reflectance spectroscopy (DRS) is increasingly being used to predict numerous soil physical, chemical and biochemical properties. However, soil properties and processes vary at different scales and, as a result, relationships between soil properties often depend on scale. In this paper we report on how the relationship between one such property, cation exchange capacity (CEC), and the DRS of the soil depends on spatial scale. We show this by means of a nested analysis of covariance of soils sampled on a balanced nested design in a 16 km × 16 km area in eastern England. We used principal components analysis on the DRS to obtain a reduced number of variables while retaining key variation. The first principal component accounted for 99.8% of the total variance, the second for 0.14%. Nested analysis of the variation in the CEC and the two principal components showed that the substantial variance components are at the > 2000-m scale. This is probably the result of differences in soil composition due to parent material. We then developed a model to predict CEC from the DRS and used partial least squares (PLS) regression do to so. Leave-one-out cross-validation results suggested a reasonable predictive capability (R2 = 0.71 and RMSE = 0.048 molc kg− 1). However, the results from the independent validation were not as good, with R2 = 0.27, RMSE = 0.056 molc kg− 1 and an overall correlation of 0.52. This would indicate that DRS may not be useful for predictions of CEC. When we applied the analysis of covariance between predicted and observed we found significant scale-dependent correlations at scales of 50 and 500 m (0.82 and 0.73 respectively). DRS measurements can therefore be useful to predict CEC if predictions are required, for example, at the field scale (50 m). This study illustrates that the relationship between DRS and soil properties is scale-dependent and that this scale dependency has important consequences for prediction of soil properties from DRS data

Making 'dirty' nations look clean? The nation state and the problem of selecting and weighting indices as tools for measuring progress towards sustainability

Pressing global environmental problems highlight the need to develop tools to measure progress towards "sustainability." However, some argue that any such attempt inevitably reflects the views of those creating such tools and only produce highly contested notions of "reality." To explore this tension, we critically assesses the Environmental Sustainability Index (ESI), a well-publicized product of the World Economic Forum that is designed to measure 'sustainability' by ranking nations on league tables based on extensive databases of environmental indicators. By recreating this index, and then using statistical tools (principal components analysis) to test relations between various components of the index, we challenge ways in which countries are ranked in the ESI. Based on this analysis, we suggest (1) that the approach taken to aggregate, interpret and present the ESI creates a misleading impression that Western countries are more sustainable than the developing world; (2) that unaccounted methodological biases allowed the authors of the ESI to over-generalize the relative 'sustainability' of different countries; and, (3) that this has resulted in simplistic conclusions on the relation between economic growth and environmental sustainability. This criticism should not be interpreted as a call for the abandonment of efforts to create standardized comparable data. Instead, this paper proposes that indicator selection and data collection should draw on a range of voices, including local stakeholders as well as international experts. We also propose that aggregating data into final league ranking tables is too prone to error and creates the illusion of absolute and categorical interpretations. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Projected gradient approach to the numerical solution of the SCoTLASS

The SCoTLASS problem-principal component analysis modified so that the components satisfy the Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO) constraint-is reformulated as a dynamical system on the unit sphere. The LASSO inequality constraint is tackled by exterior penalty function. A globally convergent algorithm is developed based on the projected gradient approach. The algorithm is illustrated numerically and discussed on a well-known data set. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Arctic oscillation or North Atlantic oscillation?

The definition and interpretation of the Arctic oscillation (AO) are examined and compared with those of the North Atlantic oscillation (NAO). It is shown that the NAO reflects the correlations between the surface pressure variability at its centers of action, whereas this is not the case for the AO. The NAO pattern can be identified in a physically consistent way in principal component analysis applied to various fields in the Euro-Atlantic region. A similar identification is found in the Pacific region for the Pacific–North American (PNA) pattern, but no such identification is found here for the AO. The AO does reflect the tendency for the zonal winds at 35° and 55°N to anticorrelate in both the Atlantic and Pacific regions associated with the NAO and PNA. Because climatological features in the two ocean basins are at different latitudes, the zonally symmetric nature of the AO does not mean that it represents a simple modulation of the circumpolar flow. An increase in the AO or NAO implies strong, separated tropospheric jets in the Atlantic but a weakened Pacific jet. The PNA has strong related variability in the Pacific jet exit, but elsewhere the zonal wind is similar to that related to the NAO. The NAO-related zonal winds link strongly through to the stratosphere in the Atlantic sector. The PNA-related winds do so in the Pacific, but to a lesser extent. The results suggest that the NAO paradigm may be more physically relevant and robust for Northern Hemisphere variability than is the AO paradigm. However, this does not disqualify many of the physical mechanisms associated with annular modes for explaining the existence of the NAO.