Creating an Empire: Local Political Change at Angamuco, Michoacan, Mexico

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Models of the user: designers’ perspectives on influencing sustainable behaviour

Influencing more environmentally friendly and sustainable behaviour is a current focus of many projects, ranging from government social marketing campaigns, education and tax structures to designers’ work on interactive products, services and environments. There is a wide variety of techniques and methods used, intended to work via different sets of cognitive and environmental principles. These approaches make different assumptions about ‘what people are like’: how users will respond to behavioural interventions, and why, and in the process reveal some of the assumptions that designers and other stakeholders, such as clients commissioning a project, make about human nature. This paper discusses three simple models of user behaviour – the pinball, the shortcut and the thoughtful – which emerge from user experience designers’ statements about users while focused on designing for behaviour change. The models are characterised using systems terminology and the application of each model to design for sustainable behaviour is examined via a series of examples.

Modelling and estimating models of physician labour supply and productivity

Ma thèse s’intéresse aux politiques de santé conçues pour encourager l’offre de services de santé. L’accessibilité aux services de santé est un problème majeur qui mine le système de santé de la plupart des pays industrialisés. Au Québec, le temps médian d’attente entre une recommandation du médecin généraliste et un rendez-vous avec un médecin spécialiste était de 7,3 semaines en 2012, contre 2,9 semaines en 1993, et ceci malgré l’augmentation du nombre de médecins sur cette même période. Pour les décideurs politiques observant l’augmentation du temps d’attente pour des soins de santé, il est important de comprendre la structure de l’offre de travail des médecins et comment celle-ci affecte l’offre des services de santé. Dans ce contexte, je considère deux principales politiques. En premier lieu, j’estime comment les médecins réagissent aux incitatifs monétaires et j’utilise les paramètres estimés pour examiner comment les politiques de compensation peuvent être utilisées pour déterminer l’offre de services de santé de court terme. En second lieu, j’examine comment la productivité des médecins est affectée par leur expérience, à travers le mécanisme du "learning-by-doing", et j’utilise les paramètres estimés pour trouver le nombre de médecins inexpérimentés que l’on doit recruter pour remplacer un médecin expérimenté qui va à la retraite afin de garder l’offre des services de santé constant. Ma thèse développe et applique des méthodes économique et statistique afin de mesurer la réaction des médecins face aux incitatifs monétaires et estimer leur profil de productivité (en mesurant la variation de la productivité des médecins tout le long de leur carrière) en utilisant à la fois des données de panel sur les médecins québécois, provenant d’enquêtes et de l’administration. Les données contiennent des informations sur l’offre de travail de chaque médecin, les différents types de services offerts ainsi que leurs prix. Ces données couvrent une période pendant laquelle le gouvernement du Québec a changé les prix relatifs des services de santé. J’ai utilisé une approche basée sur la modélisation pour développer et estimer un modèle structurel d’offre de travail en permettant au médecin d’être multitâche. Dans mon modèle les médecins choisissent le nombre d’heures travaillées ainsi que l’allocation de ces heures à travers les différents services offerts, de plus les prix des services leurs sont imposés par le gouvernement. Le modèle génère une équation de revenu qui dépend des heures travaillées et d’un indice de prix représentant le rendement marginal des heures travaillées lorsque celles-ci sont allouées de façon optimale à travers les différents services. L’indice de prix dépend des prix des services offerts et des paramètres de la technologie de production des services qui déterminent comment les médecins réagissent aux changements des prix relatifs. J’ai appliqué le modèle aux données de panel sur la rémunération des médecins au Québec fusionnées à celles sur l’utilisation du temps de ces mêmes médecins. J’utilise le modèle pour examiner deux dimensions de l’offre des services de santé. En premierlieu, j’analyse l’utilisation des incitatifs monétaires pour amener les médecins à modifier leur production des différents services. Bien que les études antérieures ont souvent cherché à comparer le comportement des médecins à travers les différents systèmes de compensation,il y a relativement peu d’informations sur comment les médecins réagissent aux changementsdes prix des services de santé. Des débats actuels dans les milieux de politiques de santé au Canada se sont intéressés à l’importance des effets de revenu dans la détermination de la réponse des médecins face à l’augmentation des prix des services de santé. Mon travail contribue à alimenter ce débat en identifiant et en estimant les effets de substitution et de revenu résultant des changements des prix relatifs des services de santé. En second lieu, j’analyse comment l’expérience affecte la productivité des médecins. Cela a une importante implication sur le recrutement des médecins afin de satisfaire la demande croissante due à une population vieillissante, en particulier lorsque les médecins les plus expérimentés (les plus productifs) vont à la retraite. Dans le premier essai, j’ai estimé la fonction de revenu conditionnellement aux heures travaillées, en utilisant la méthode des variables instrumentales afin de contrôler pour une éventuelle endogeneité des heures travaillées. Comme instruments j’ai utilisé les variables indicatrices des âges des médecins, le taux marginal de taxation, le rendement sur le marché boursier, le carré et le cube de ce rendement. Je montre que cela donne la borne inférieure de l’élasticité-prix direct, permettant ainsi de tester si les médecins réagissent aux incitatifs monétaires. Les résultats montrent que les bornes inférieures des élasticités-prix de l’offre de services sont significativement positives, suggérant que les médecins répondent aux incitatifs. Un changement des prix relatifs conduit les médecins à allouer plus d’heures de travail au service dont le prix a augmenté. Dans le deuxième essai, j’estime le modèle en entier, de façon inconditionnelle aux heures travaillées, en analysant les variations des heures travaillées par les médecins, le volume des services offerts et le revenu des médecins. Pour ce faire, j’ai utilisé l’estimateur de la méthode des moments simulés. Les résultats montrent que les élasticités-prix direct de substitution sont élevées et significativement positives, représentant une tendance des médecins à accroitre le volume du service dont le prix a connu la plus forte augmentation. Les élasticitésprix croisées de substitution sont également élevées mais négatives. Par ailleurs, il existe un effet de revenu associé à l’augmentation des tarifs. J’ai utilisé les paramètres estimés du modèle structurel pour simuler une hausse générale de prix des services de 32%. Les résultats montrent que les médecins devraient réduire le nombre total d’heures travaillées (élasticité moyenne de -0,02) ainsi que les heures cliniques travaillées (élasticité moyenne de -0.07). Ils devraient aussi réduire le volume de services offerts (élasticité moyenne de -0.05). Troisièmement, j’ai exploité le lien naturel existant entre le revenu d’un médecin payé à l’acte et sa productivité afin d’établir le profil de productivité des médecins. Pour ce faire, j’ai modifié la spécification du modèle pour prendre en compte la relation entre la productivité d’un médecin et son expérience. J’estime l’équation de revenu en utilisant des données de panel asymétrique et en corrigeant le caractère non-aléatoire des observations manquantes à l’aide d’un modèle de sélection. Les résultats suggèrent que le profil de productivité est une fonction croissante et concave de l’expérience. Par ailleurs, ce profil est robuste à l’utilisation de l’expérience effective (la quantité de service produit) comme variable de contrôle et aussi à la suppression d’hypothèse paramétrique. De plus, si l’expérience du médecin augmente d’une année, il augmente la production de services de 1003 dollar CAN. J’ai utilisé les paramètres estimés du modèle pour calculer le ratio de remplacement : le nombre de médecins inexpérimentés qu’il faut pour remplacer un médecin expérimenté. Ce ratio de remplacement est de 1,2.

Integrating functional connectivity and climate change in the design of protected area networks

Le rapide déclin actuel de la biodiversité est inquiétant et les activités humaines en sont la cause directe. De nombreuses aires protégées ont été mises en place pour contrer cette perte de biodiversité. Afin de maximiser leur efficacité, l’amélioration de la connectivité fonctionnelle entre elles est requise. Les changements climatiques perturbent actuellement les conditions environnementales de façon globale. C’est une menace pour la biodiversité qui n’a pas souvent été intégrée lors de la mise en place des aires protégées, jusqu’à récemment. Le mouvement des espèces, et donc la connectivité fonctionnelle du paysage, est impacté par les changements climatiques et des études ont montré qu’améliorer la connectivité fonctionnelle entre les aires protégées aiderait les espèces à faire face aux impacts des changements climatiques. Ma thèse présente une méthode pour concevoir des réseaux d’aires protégées tout en tenant compte des changements climatiques et de la connectivité fonctionnelle. Mon aire d’étude est la région de la Gaspésie au Québec (Canada). La population en voie de disparition de caribou de la Gaspésie-Atlantique (Rangifer tarandus caribou) a été utilisée comme espèce focale pour définir la connectivité fonctionnelle. Cette petite population subit un déclin continu dû à la prédation et la modification de son habitat, et les changements climatiques pourraient devenir une menace supplémentaire. J’ai d’abord construit un modèle individu-centré spatialement explicite pour expliquer et simuler le mouvement du caribou. J’ai utilisé les données VHF éparses de la population de caribou et une stratégie de modélisation patron-orienté pour paramétrer et sélectionner la meilleure hypothèse de mouvement. Mon meilleur modèle a reproduit la plupart des patrons de mouvement définis avec les données observées. Ce modèle fournit une meilleure compréhension des moteurs du mouvement du caribou de la Gaspésie-Atlantique, ainsi qu’une estimation spatiale de son utilisation du paysage dans la région. J’ai conclu que les données éparses étaient suffisantes pour ajuster un modèle individu-centré lorsqu’utilisé avec une modélisation patron-orienté. Ensuite, j’ai estimé l’impact des changements climatiques et de différentes actions de conservation sur le potentiel de mouvement du caribou. J’ai utilisé le modèle individu-centré pour simuler le mouvement du caribou dans des paysages hypothétiques représentant différents scénarios de changements climatiques et d’actions de conservation. Les actions de conservation représentaient la mise en place de nouvelles aires protégées en Gaspésie, comme définies par le scénario proposé par le gouvernement du Québec, ainsi que la restauration de routes secondaires à l’intérieur des aires protégées. Les impacts des changements climatiques sur la végétation, comme définis dans mes scénarios, ont réduit le potentiel de mouvement du caribou. La restauration des routes était capable d’atténuer ces effets négatifs, contrairement à la mise en place des nouvelles aires protégées. Enfin, j’ai présenté une méthode pour concevoir des réseaux d’aires protégées efficaces et j’ai proposé des nouvelles aires protégées à mettre en place en Gaspésie afin de protéger la biodiversité sur le long terme. J’ai créé de nombreux scénarios de réseaux d’aires protégées en étendant le réseau actuel pour protéger 12% du territoire. J’ai calculé la représentativité écologique et deux mesures de connectivité fonctionnelle sur le long terme pour chaque réseau. Les mesures de connectivité fonctionnelle représentaient l’accès général aux aires protégées pour le caribou de la Gaspésie-Atlantique ainsi que son potentiel de mouvement à l’intérieur. J’ai utilisé les estimations de potentiel de mouvement pour la période de temps actuelle ainsi que pour le futur sous différents scénarios de changements climatiques pour représenter la connectivité fonctionnelle sur le long terme. Le réseau d’aires protégées que j’ai proposé était le scénario qui maximisait le compromis entre les trois caractéristiques de réseau calculées. Dans cette thèse, j’ai expliqué et prédit le mouvement du caribou de la Gaspésie-Atlantique sous différentes conditions environnementales, notamment des paysages impactés par les changements climatiques. Ces résultats m’ont aidée à définir un réseau d’aires protégées à mettre en place en Gaspésie pour protéger le caribou au cours du temps. Je crois que cette thèse apporte de nouvelles connaissances sur le comportement de mouvement du caribou de la Gaspésie-Atlantique, ainsi que sur les actions de conservation qui peuvent être prises en Gaspésie afin d’améliorer la protection du caribou et de celle d’autres espèces. Je crois que la méthode présentée peut être applicable à d’autres écosystèmes aux caractéristiques et besoins similaires.

Thermochromic dyes and sunlight activating systems - An alternative means to induce colour change.

The general purpose of this work is to investigate the potential of a mobile phone to capture soil colour images and process them, returning the corresponding Munsell colour coordi- nates from the digital RGB captured images, and also estimate the tristimulus values from the same images. A mobile phone HTC Desire HD, which runs Android 2.2, has been used to take and process images of a Munsell Soil Colour Chart under fixed illumination conditions. To obtain tristimulus values of each sample a Konica Minolta CS2000d spectroradiometer has been used under the same conditions. Penrose’s pseudoinverse method has been used to compute relationship between RGB coordinates from digital images and tristimulus values. Once the model has been computed it was implemented in the mobile phone. Results of this calibration show that more than 90% of the samples used in the calibration (238 chips) were measured by our mobile phone application with accuracy below 2.03 CIELAB units and a mean correlation coefficient equal to 0.9972. In case of Munsell models mean correlation coefficient is equal to 0.9407. This points to the idea that a conventional mobile device can be used to determine the colour of a soil under controlled illumination conditions.

Exact Solution of Bayes and Minimax Change-Detection Problems

The challenge of detecting a change in the distribution of data is a sequential decision problem that is relevant to many engineering solutions, including quality control and machine and process monitoring. This dissertation develops techniques for exact solution of change-detection problems with discrete time and discrete observations. Change-detection problems are classified as Bayes or minimax based on the availability of information on the change-time distribution. A Bayes optimal solution uses prior information about the distribution of the change time to minimize the expected cost, whereas a minimax optimal solution minimizes the cost under the worst-case change-time distribution. Both types of problems are addressed. The most important result of the dissertation is the development of a polynomial-time algorithm for the solution of important classes of Markov Bayes change-detection problems. Existing techniques for epsilon-exact solution of partially observable Markov decision processes have complexity exponential in the number of observation symbols. A new algorithm, called constellation induction, exploits the concavity and Lipschitz continuity of the value function, and has complexity polynomial in the number of observation symbols. It is shown that change-detection problems with a geometric change-time distribution and identically- and independently-distributed observations before and after the change are solvable in polynomial time. Also, change-detection problems on hidden Markov models with a fixed number of recurrent states are solvable in polynomial time. A detailed implementation and analysis of the constellation-induction algorithm are provided. Exact solution methods are also established for several types of minimax change-detection problems. Finite-horizon problems with arbitrary observation distributions are modeled as extensive-form games and solved using linear programs. Infinite-horizon problems with linear penalty for detection delay and identically- and independently-distributed observations can be solved in polynomial time via epsilon-optimal parameterization of a cumulative-sum procedure. Finally, the properties of policies for change-detection problems are described and analyzed. Simple classes of formal languages are shown to be sufficient for epsilon-exact solution of change-detection problems, and methods for finding minimally sized policy representations are described.

Datasets, features, learning, and models in visual recognition

Visual recognition is a fundamental research topic in computer vision. This dissertation explores datasets, features, learning, and models used for visual recognition. In order to train visual models and evaluate different recognition algorithms, this dissertation develops an approach to collect object image datasets on web pages using an analysis of text around the image and of image appearance. This method exploits established online knowledge resources (Wikipedia pages for text; Flickr and Caltech data sets for images). The resources provide rich text and object appearance information. This dissertation describes results on two datasets. The first is Berg’s collection of 10 animal categories; on this dataset, we significantly outperform previous approaches. On an additional set of 5 categories, experimental results show the effectiveness of the method. Images are represented as features for visual recognition. This dissertation introduces a text-based image feature and demonstrates that it consistently improves performance on hard object classification problems. The feature is built using an auxiliary dataset of images annotated with tags, downloaded from the Internet. Image tags are noisy. The method obtains the text features of an unannotated image from the tags of its k-nearest neighbors in this auxiliary collection. A visual classifier presented with an object viewed under novel circumstances (say, a new viewing direction) must rely on its visual examples. This text feature may not change, because the auxiliary dataset likely contains a similar picture. While the tags associated with images are noisy, they are more stable when appearance changes. The performance of this feature is tested using PASCAL VOC 2006 and 2007 datasets. This feature performs well; it consistently improves the performance of visual object classifiers, and is particularly effective when the training dataset is small. With more and more collected training data, computational cost becomes a bottleneck, especially when training sophisticated classifiers such as kernelized SVM. This dissertation proposes a fast training algorithm called Stochastic Intersection Kernel Machine (SIKMA). This proposed training method will be useful for many vision problems, as it can produce a kernel classifier that is more accurate than a linear classifier, and can be trained on tens of thousands of examples in two minutes. It processes training examples one by one in a sequence, so memory cost is no longer the bottleneck to process large scale datasets. This dissertation applies this approach to train classifiers of Flickr groups with many group training examples. The resulting Flickr group prediction scores can be used to measure image similarity between two images. Experimental results on the Corel dataset and a PASCAL VOC dataset show the learned Flickr features perform better on image matching, retrieval, and classification than conventional visual features. Visual models are usually trained to best separate positive and negative training examples. However, when recognizing a large number of object categories, there may not be enough training examples for most objects, due to the intrinsic long-tailed distribution of objects in the real world. This dissertation proposes an approach to use comparative object similarity. The key insight is that, given a set of object categories which are similar and a set of categories which are dissimilar, a good object model should respond more strongly to examples from similar categories than to examples from dissimilar categories. This dissertation develops a regularized kernel machine algorithm to use this category dependent similarity regularization. Experiments on hundreds of categories show that our method can make significant improvement for categories with few or even no positive examples.

Use of business analysis in beef businesses to direct management practice change for climate adaptation outcomes

Beef businesses in northern Australia are facing increased pressure to be productive and profitable with challenges such as climate variability and poor financial performance over the past decade. Declining terms of trade, limited recent gains in on-farm productivity, low profit margins under current management systems and current climatic conditions will leave little capacity for businesses to absorb climate change-induced losses. In order to generate a whole-of-business focus towards management change, the Climate Clever Beef project in the Maranoa-Balonne region of Queensland trialled the use of business analysis with beef producers to improve financial literacy, provide a greater understanding of current business performance and initiate changes to current management practices. Demonstration properties were engaged and a systematic approach was used to assess current business performance, evaluate impacts of management changes on the business and to trial practices and promote successful outcomes to the wider industry. Focus was concentrated on improving financial literacy skills, understanding the business’ key performance indicators and modifying practices to improve both business productivity and profitability. To best achieve the desired outcomes, several extension models were employed: the ‘group facilitation/empowerment model’, the ‘individual consultant/mentor model’ and the ‘technology development model’. Providing producers with a whole-of-business approach and using business analysis in conjunction with on-farm trials and various extension methods proved to be a successful way to encourage producers in the region to adopt new practices into their business, in the areas of greatest impact. The areas targeted for development within businesses generally led to improvements in animal performance and grazing land management further improving the prospects for climate resilience.

Analyzing change in medication use - statistical approaches

The objective of this study was to gain an understanding of the effects of population heterogeneity, missing data, and causal relationships on parameter estimates from statistical models when analyzing change in medication use. From a public health perspective, two timely topics were addressed: the use and effects of statins in populations in primary prevention of cardiovascular disease and polypharmacy in older population. Growth mixture models were applied to characterize the accumulation of cardiovascular and diabetes medications among apparently healthy population of statin initiators. The causal effect of statin adherence on the incidence of acute cardiovascular events was estimated using marginal structural models in comparison with discrete-time hazards models. The impact of missing data on the growth estimates of evolution of polypharmacy was examined comparing statistical models under different assumptions for missing data mechanism. The data came from Finnish administrative registers and from the population-based Geriatric Multidisciplinary Strategy for the Good Care of the Elderly study conducted in Kuopio, Finland, during 2004–07. Five distinct patterns of accumulating medications emerged among the population of apparently healthy statin initiators during two years after statin initiation. Proper accounting for time-varying dependencies between adherence to statins and confounders using marginal structural models produced comparable estimation results with those from a discrete-time hazards model. Missing data mechanism was shown to be a key component when estimating the evolution of polypharmacy among older persons. In conclusion, population heterogeneity, missing data and causal relationships are important aspects in longitudinal studies that associate with the study question and should be critically assessed when performing statistical analyses. Analyses should be supplemented with sensitivity analyses towards model assumptions.

Role of climate on barn owls road-kill likelihood and the effect on population viability in future climate change

Roads represent a new source of mortality due to animal-vehicle risk of collision threatening log-term populations’ viability. Risk of road-kill depends on species sensitivity to roads and their specific life-history traits. The risk of road mortality for each species depends on the characteristics of roads and bioecological characteristics of the species. In this study we intend to know the importance of climatic parameters (temperature and precipitation) together with traffic and life history traits and understand the role of drought in barn owl population viability, also affected by road mortality in three scenarios: high mobility, high population density and the combination of previous scenarios (mixed) (Manuscript). For the first objective we correlated the several parameters (climate, traffic and life history traits). We used the most correlated variables to build a predictive mixed model (GLMM) the influence of the same. Using a population model we evaluated barn owl population viability in all three scenarios. Model revealed precipitation, traffic and dispersal have negative relationship with road-kills, although the relationship was not significant. Scenarios showed different results, high mobility scenario showed greater population depletion, more fluctuations over time and greater risk of extinction. High population density scenario showed a more stable population with lower risk of extinction and mixed scenario showed similar results as first scenario. Climate seems to play an indirect role on barn owl road-kills, it may influence prey availability which influences barn owl reproductive success and activity. Also, high mobility scenario showed a greater negative impact on viability of populations which may affect their ability and resilience to other stochastic events. Future research should take in account climate and how it may influence species life cycles and activity periods for a more complete approach of road-kills. Also it is important to make the best mitigation decisions which might include improving prey quality habitat.

Change-point detection in environmental time series based on the informational approach

In this study, the Schwarz Information Criterion (SIC) is applied in order to detect change-points in the time series of surface water quality variables. The application of change-point analysis allowed detecting change-points in both the mean and the variance in series under study. Time variations in environmental data are complex and they can hinder the identification of the so-called change-points when traditional models are applied to this type of problems. The assumptions of normality and uncorrelation are not present in some time series, and so, a simulation study is carried out in order to evaluate the methodology’s performance when applied to non-normal data and/or with time correlation.

Incremental revolution: Organizational change in highly turbulent environments

Established models for understanding organizational change processes seem inadequate for explaining changes undergone by organizations facing highly turbulent environments. We propose an alternative model that depicts change as constant regeneration rather than revolutionary episodes. We then propose a set of structures and processes that facilitate this constant regeneration.

Influences of change strategies to achieve organizational flexibility: a system dynamics approach.

257 p.

A new method for conditioning stochastic groundwater flow models in fractured media

Many geological formations consist of crystalline rocks that have very low matrix permeability but allow flow through an interconnected network of fractures. Understanding the flow of groundwater through such rocks is important in considering disposal of radioactive waste in underground repositories. A specific area of interest is the conditioning of fracture transmissivities on measured values of pressure in these formations. This is the process where the values of fracture transmissivities in a model are adjusted to obtain a good fit of the calculated pressures to measured pressure values. While there are existing methods to condition transmissivity fields on transmissivity, pressure and flow measurements for a continuous porous medium there is little literature on conditioning fracture networks. Conditioning fracture transmissivities on pressure or flow values is a complex problem because the measurements are not linearly related to the fracture transmissivities and they are also dependent on all the fracture transmissivities in the network. We present a new method for conditioning fracture transmissivities on measured pressure values based on the calculation of certain basis vectors; each basis vector represents the change to the log transmissivity of the fractures in the network that results in a unit increase in the pressure at one measurement point whilst keeping the pressure at the remaining measurement points constant. The fracture transmissivities are updated by adding a linear combination of basis vectors and coefficients, where the coefficients are obtained by minimizing an error function. A mathematical summary of the method is given. This algorithm is implemented in the existing finite element code ConnectFlow developed and marketed by Serco Technical Services, which models groundwater flow in a fracture network. Results of the conditioning are shown for a number of simple test problems as well as for a realistic large scale test case.

Contextualising change through a common strategy

European universities are currently going through a process of change in order to meet the common goals set for higher education by the European Commission. They are revising their educational models to adjust them to the guidelines of the ‘‘Bologna Process’’ and are devising an institutional strategy for its implementation. In practical terms, this means aligning former national degrees and diplomas to standard European Bachelor and Masters degrees and PhD doctorates, by creating acknowledged professional qualification benchmarks that also include adjusted course lengths and contents. This process, in the end, mostly affects academic staff members who have a fundamental role to play in carrying out the pedagogical reforms on the teaching front. Besides presenting a commentary on the institutional approach of one particular technical university in Spain, the purpose of this paper is to propose, from the authors’ point of view as lecturers, a strategy which has the potential to create a favourable atmosphere for carrying out such a reform. The article’s main objective is to highlight a series of action points which may serve to reinforce and advance the main institutional strategy by relying on the powerful influence of its academic staff members