Treatment-seeking behavior and delay in children with severe malaria in Uganda: results of a Markov analysis

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Aspects of Markov Chains and Particle Systems

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

A generalized Markov sampler

A recent development of the Markov chain Monte Carlo (MCMC) technique is the emergence of MCMC samplers that allow transitions between different models. Such samplers make possible a range of computational tasks involving models, including model selection, model evaluation, model averaging and hypothesis testing. An example of this type of sampler is the reversible jump MCMC sampler, which is a generalization of the Metropolis-Hastings algorithm. Here, we present a new MCMC sampler of this type. The new sampler is a generalization of the Gibbs sampler, but somewhat surprisingly, it also turns out to encompass as particular cases all of the well-known MCMC samplers, including those of Metropolis, Barker, and Hastings. Moreover, the new sampler generalizes the reversible jump MCMC. It therefore appears to be a very general framework for MCMC sampling. This paper describes the new sampler and illustrates its use in three applications in Computational Biology, specifically determination of consensus sequences, phylogenetic inference and delineation of isochores via multiple change-point analysis.

Subgeometric rates of convergence for a class of continuous-time Markov process

Let (Phi(t))(t is an element of R+) be a Harris ergodic continuous-time Markov process on a general state space, with invariant probability measure pi. We investigate the rates of convergence of the transition function P-t(x, (.)) to pi; specifically, we find conditions under which r(t) vertical bar vertical bar P-t (x, (.)) - pi vertical bar vertical bar -> 0 as t -> infinity, for suitable subgeometric rate functions r(t), where vertical bar vertical bar - vertical bar vertical bar denotes the usual total variation norm for a signed measure. We derive sufficient conditions for the convergence to hold, in terms of the existence of suitable points on which the first hitting time moments are bounded. In particular, for stochastically ordered Markov processes, explicit bounds on subgeometric rates of convergence are obtained. These results are illustrated in several examples.

Uniqueness criteria for continuous-time Markov chains with general transition structures

We derive necessary and sufficient conditions for the existence of bounded or summable solutions to systems of linear equations associated with Markov chains. This substantially extends a famous result of G. E. H. Reuter, which provides a convenient means of checking various uniqueness criteria for birth-death processes. Our result allows chains with much more general transition structures to be accommodated. One application is to give a new proof of an important result of M. F. Chen concerning upwardly skip-free processes. We then use our generalization of Reuter's lemma to prove new results for downwardly skip-free chains, such as the Markov branching process and several of its many generalizations. This permits us to establish uniqueness criteria for several models, including the general birth, death, and catastrophe process, extended branching processes, and asymptotic birth-death processes, the latter being neither upwardly skip-free nor downwardly skip-free.

Searching for convergence in phylogenetic Markov chain Monte Carlo

Markov chain Monte Carlo (MCMC) is a methodology that is gaining widespread use in the phylogenetics community and is central to phylogenetic software packages such as MrBayes. An important issue for users of MCMC methods is how to select appropriate values for adjustable parameters such as the length of the Markov chain or chains, the sampling density, the proposal mechanism, and, if Metropolis-coupled MCMC is being used, the number of heated chains and their temperatures. Although some parameter settings have been examined in detail in the literature, others are frequently chosen with more regard to computational time or personal experience with other data sets. Such choices may lead to inadequate sampling of tree space or an inefficient use of computational resources. We performed a detailed study of convergence and mixing for 70 randomly selected, putatively orthologous protein sets with different sizes and taxonomic compositions. Replicated runs from multiple random starting points permit a more rigorous assessment of convergence, and we developed two novel statistics, delta and epsilon, for this purpose. Although likelihood values invariably stabilized quickly, adequate sampling of the posterior distribution of tree topologies took considerably longer. Our results suggest that multimodality is common for data sets with 30 or more taxa and that this results in slow convergence and mixing. However, we also found that the pragmatic approach of combining data from several short, replicated runs into a metachain to estimate bipartition posterior probabilities provided good approximations, and that such estimates were no worse in approximating a reference posterior distribution than those obtained using a single long run of the same length as the metachain. Precision appears to be best when heated Markov chains have low temperatures, whereas chains with high temperatures appear to sample trees with high posterior probabilities only rarely. [Bayesian phylogenetic inference; heating parameter; Markov chain Monte Carlo; replicated chains.]

Sensor scheduling in electronic support using Markov chains

In electronic support, receivers must maintain surveillance over the very wide portion of the electromagnetic spectrum in which threat emitters operate. A common approach is to use a receiver with a relatively narrow bandwidth that sweeps its centre frequency over the threat bandwidth to search for emitters. The sequence and timing of changes in the centre frequency constitute a search strategy. The search can be expedited, if there is intelligence about the operational parameters of the emitters that are likely to be found. However, it can happen that the intelligence is deficient, untrustworthy or absent. In this case, what is the best search strategy to use? A random search strategy based on a continuous-time Markov chain (CTMC) is proposed. When the search is conducted for emitters with a periodic scan, it is shown that there is an optimal configuration for the CTMC. It is optimal in the sense that the expected time to intercept an emitter approaches linearity most quickly with respect to the emitter's scan period. A fast and smooth approach to linearity is important, as other strategies can exhibit considerable and abrupt variations in the intercept time as a function of scan period. In theory and numerical examples, the optimum CTMC strategy is compared with other strategies to demonstrate its superior properties.

A Matriz Filosófica do Presbiterianismo no Brasil

Os missionários protestantes presbiterianos que vieram para o Brasil no início da segunda metade do século XIX trouxeram uma interpretação calvinista da bíblia, pois permaneceram fieis à formação princetoniana que efetivou uma síntese entre ortodoxia calvinista e pietismo. Estes pricetonianos tinham como base epistemológica a filosofia de Thomas Reid, conhecida como o Realismo do Senso Comum. Essa filosofia é utilizada como uma epistemologia reformada, ou calvinista. Ela é compreendida em sua formação escocesa e consequentemente americana, via Princeton, como a Epistemologia Providencial. Desta forma, quando ela é assimilada pelos brasileiros por meio da pregação e da formação teológica, a mesma se torna parte do perfil presbiteriano brasileiro como doutrina filosófica. A Filosofia do Senso Comum se gesta como crítica à filosofia empirista de David Hume que, para Reid, convergiria para um possível aniquilamento da religião e para uma visão pessimista da ciência, afetando o empirismo, por conseguinte, causando uma nova formulação mais próxima do ceticismo. Por isso, Reid formulou a filosofia que para ele contrapõe-se a Locke e Berkeley e depois a David Hume, afirmando que a realidade é independente de nossa apreensão. Ou seja, na percepção do mundo exterior não há interferência do sujeito cognoscente sobre o objeto do conhecimento. A nossa relação com os objetos é direta e não deve ser desvirtuada por intermediações. Na implantação do protestantismo no Brasil, via missionários de Princeton, não houve uma defesa intransigente dos princípios calvinistas por parte de missionários como Fletcher e Simonton e sim uma continuidade da leitura das escrituras sagradas pelo viés calvinista, como era feito no Seminário de Princeton. Não havia uma ênfase acentuada na defesa da ortodoxia porque o tema do liberalismo teológico, ou do conflito entre modernismo e fundamentalismo não se fazia necessário na conjuntura local, onde predominava a preocupação pela evangelização em termos práticos. O conceitos da Filosofia do Senso Comum eram próximos do empirismo mitigado de Silvestre Pinheiro e do Ecletismo de Victor Cousin. Por isso, no Brasil, o local em que mais se vê a utilização da filosofia do Senso Comum é nos debates entre intelectuais, em três pontos interessantes: 1ª) O Senso Comum ficou restrito ao espaço acadêmico, na formação de novos pastores, sendo que as obras de Charles Hodge e A. A. Hodge são as principais fontes de implantação desta mentalidade ratificadora da experiência religiosa e, desta forma, delineiam o rosto do protestantismo entre presbiterianos, uma das principais denominações protestantes do final do século XIX; 2ª) Nos debates entre clérigos católicos e protestantes em polêmicas teológicas;. 3º) No aproveitamento utilitarista da assimilação cultural estrangeira pelos protestantes nacionais, não por último, facilitada pela simpatia dos liberais brasileiros pelo protestantismo, ao mesmo tempo que mantinham uma linha filosófica mais próxima do empirismo mitigado e do ecletismo. Assim, nossa hipótese pretende demonstrar que os protestantes trouxeram em seu bojo as formulações epistemológicas que foram passadas para um grupo de intelectuais, que formaram o quadro dos primeiros pastores presbiterianos da história desta denominação. Eles foram convertidos e assimilaram melhor as novas doutrinas por meio de mais do que simples pregações, mas pela sua forma filosófica de encarar os objetos estudados, e que tais informações vêm por meio da base epistemológica do Realismo do Senso Comum, que encontra espaço nos ideais republicanos brasileiros do século XIX.

Frei Caneca: matriz do jornalismo brasileiro

Analisar a retórica construída por Frei Caneca e reconstruir seu pensamento comunicacional, argumentando que a atividade desenvolvida na imprensa o credencia como matriz do jornalismo brasileiro, constituem os objetivos desta pesquisa. Trata-se de estudo exploratório, apoiado em fontes bibliográficas e documentais, com a intenção de compreender o contexto histórico da retórica e do jornalismo brasileiro na época. Para caracterizar o jornalismo praticado por Frei Caneca foi aplicado o método misto quantitativo e qualitativo da análise de conteúdo. Os resultados indicaram que Frei Caneca, por meio da retórica, iniciou a produção de um jornalismo argumentativo estruturado, pois seus textos tinham base teórica. Desta maneira, contribuiu para o avanço dos estudos de Teoria do Jornalismo ao fazer uma leitura brasileira da retórica e da eloquência.

PORTUGUÊS COMO LINGUA ESTRANGEIRA: UM ESTUDO EM REPRESENTAÇÕES SOCIAIS COM CANDIDATOS AO CELPE-BRAS

O objetivo deste trabalho é analisar as representações sociais da língua portuguesa que circulam entre os estrangeiros que prestam a prova de proficiência CELPE-Bras, exame instituído pelo governo brasileiro para avaliar a proficiência nessa língua. Apoiado na perspectiva psicossocial das representações sociais, conforme entendida por Serge Moscovici e colaboradores e complementada pela visão dialógica de Ivana Marková, buscou-se analisar as representações de estrangeiros relativas à língua portuguesa por meio de questionário, contendo questões abertas, fechadas e de associação livre, aplicados a 95 candidatos ao exame CELPE-Bras na sua edição de 2012, de modo a responder às seguintes questões orientadoras: 1) Quais as representações sociais que o estrangeiro candidato ao exame CELPE-Bras tem da língua portuguesa? 2) As motivações para a vinda ao Brasil e para realizar o exame CELPE-Bras impactam as representações sociais da língua? 3) Essas representações sociais são influenciadas de acordo com a matriz cultural de origem do examinando? As análises indicam que a língua portuguesa é vista como bonita, musical e difícil, e que há uma tendência a repetirem-se, para a língua, os conteúdos estereotipados da cultura brasileira, tanto entre estrangeiros latino-americanos como entre os pertencentes a outras matrizes culturais, independentemente de suas motivações de aprendizado.

Analysing time series structure with hidden Markov models

This paper consides the problem of extracting the relationships between two time series in a non-linear non-stationary environment with Hidden Markov Models (HMMs). We describe an algorithm which is capable of identifying associations between variables. The method is applied both to synthetic data and real data. We show that HMMs are capable of modelling the oil drilling process and that they outperform existing methods.

Time delay estimation with hidden Markov models

Most traditional methods for extracting the relationships between two time series are based on cross-correlation. In a non-linear non-stationary environment, these techniques are not sufficient. We show in this paper how to use hidden Markov models to identify the lag (or delay) between different variables for such data. Adopting an information-theoretic approach, we develop a procedure for training HMMs to maximise the mutual information (MMI) between delayed time series. The method is used to model the oil drilling process. We show that cross-correlation gives no information and that the MMI approach outperforms maximum likelihood.