The economics of organized crime and optimal law enforcement

This paper extends the optimal law enforcement literature to organized crime.We model the criminal organization as a vertical structure where the principal extracts some rents from the agents through extortion. Depending on the principal's information set, threats may or may not be credible. As long as threats are credible, the principal is able to fully extract rents.In that case, the results obtained by applying standard theory of optimal law enforcement are robust: we argue for a tougher policy. However, when threats are not credible, the principal is not able to fully extract rents and there is violence. Moreover, we show that it is not necessarily true that a tougher law enforcement policy should be chosen when in presence of organized crime.

Growth mechanisms and timing of emplacement of a vertically layered mafic intrusion in the feeder zone of an ocean island volcano (Fuerteventura, Canary islands)

Résumé pour le grand public L'île de Fuerteventura (Canaries) offre l'occasion rare d'observer les racines d'un volcan océanique édifié il y a 25 à 30 millions d'années et complètement érodé. On y voit de nombreux petits plutons de forme et composition variées, témoignant d'autant d'épisodes de l'activité magmatique. L'un de ces plutons, appelé PX1, présente une structure inhabituelle formée d'une alternance de bandes verticales d'épaisseur métrique à hectométrique de roches sombres de composition pyroxénilique ou gabbroïque. Les pyroxénites résultent clairement de l'accumulation de cristaux de pyroxènes et non de la simple solidification d'un magma? Se pose dès lors la question de la nature du processus qui a conduit à l'accumulation verticale de niveaux concentrés en pyroxènes. En effet, les litages pyroxénitiques classiques sont subhorizontaux, car ils résultent de l'accumulation gravitaire des cristaux séparés du magma dont ils cristalli¬sent par sédimentation. Cette étude vise à identifier et comprendre les mécanismes qui ont engendré ce Iitage minéralogique vertical et l'im¬portant volume de ces faciès cumulatifs. Nous nous sommes également intéressés aux conditions de pression et de température régnant au moment de la mise en place du pluton, ainsi qu'à sa durée de vie et à sa vitesse de refroidis¬sement. Enfin une approche géochimique nous a permis de préciser la nature de la source mantellique des magmas liés à cette activité magmatique. PX1 est en réalité un complexe filonien formé à des conditions de pression et de température de 1-2 kbar et 1050- 1100°C; sa construction a nécessité au moins 150 km3 de magma. L'alternance d'horizons gabbroïques et pyroxéniti¬ques représente des injections successives de magma sous la forme de filons verticaux, mis en place dans un contexte régional en extension. L'étude des orientations des minéraux dans ces faciès révèle que les horizons gabbroïques enregistrent l'extension régionale, alors que les pyroxénites sont générées par une compaction au sein du pluton. Ceci suggère que le régime des contraintes, qui était extensif lors de l'initiation de la mise en place de PX1, est pério¬diquement devenu compressif au sein même du pluton. Cette compression serait liée à des cycles de mise en place où la vitesse de croissance du pluton dépassait celle de l'extension régionale. La différenciation observée au sein de chaque horizon, depuis des pyroxénites riches en olivine jusqu'à des pyroxé¬nites à plagioclase interstitiel et des gabbros, ainsi que la composition géochimique des minéraux qui les constituent suggèrent que chaque filon vertical s'est mis en place à partir d'un magma de composition identique, puis a évolué indépendamment des autres en fonction du régime thermique et du régime des contraintes local. Lorsque le magma en train de cristalliser s'est trouvé en compression, le liquide résiduel a été séparé des cristaux déjà formés et extrait du système, laissant derrière lui une accumulation de cristaux dont la nature et les proportions dépendaient du stade de cristallisation atteint par le magma au moment de l'extraction. Ainsi, les niveaux de pyroxénites à olivine (premier minéral à cristalliser) ont été formés lorsque le magma correspondant était encore peu cristallisé; à l'inverse, les py¬roxénites riches en plagioclase (minéral plus tardif dans la séquence de cristallisation) et certains gabbros à caractère cumulatif résultent d'une compression tardive dans le processus de cristallisation du filon concerné. Les liquides résiduels extraits des niveaux pyroxénitiques sont rarement observés dans PX1, certaines poches et filonets de com¬position anorthositique pourraient en être les témoins. L'essentiel de ces liquides a probablement gagné des niveaux supérieurs du pluton, voire la surface du volcan. L'origine du régime compressif périodique affectant les filons en voie de cristallisation est attribuée aux injections suivantes de magma au sein du pluton, qui se sont succédées à un rythme plus rapide que la vitesse de consolidation des filons. Des datations U/Pb de haute précision sur des cristaux de zircon et de baddeleyite ainsi que40Ar/39Ar sur des cris¬taux d'amphibole révèlent une initiation de la mise en place de PX1 il y a 22.1 ± 0,7 Ma; celle-ci a duré quelque 0,48 ± 0,22 à 0,52 ± 0,29 Ma. Ce laps de temps est compatible avec celui nécessaire à la cristallisation des filons individuels, qui va de moins d'une année lors de l'initiation du magmatisme à 5 ans lors du maximum d'activité de PX1. La présence de cristaux résorbés enregistrant une cristallisation complexe suggère l'existence d'une chambre mag¬matique convective sous-jacente à PX1 et périodiquement rechargée. Les compositions isotopiques des roches étu¬diées révèlent une source mantellique profonde de type point chaud avec une contribution du manteau lithosphéri- que métasomatisé présent sous les îles Canaries. Résumé L'intrusion mafique Miocène PX1 fait partie du soubassement superficiel (0.15-0.2 GPa, 1100 °Q d'un volcan d'île océanique. La particularité de ce pluton est l'existence d'alternances d'unités de gabbros et de pyroxénites qui met¬tent en évidence un litage magmatique vertical (NNE-SSW). Les horizons gabbroiques et pyroxénitiques sont constitués d'unités de différenciation métriques qui suggèrent tine mise en place par injections périodiques de filons verticaux de magma formant un complexe filonien. Chaque filon vertical a subi une différenciation parallèle à un front de solidification sub-vertical parallèle aux bords du filon. Les pyroxénites résultent du fractionnement et de l'accumulation d'olivine ± clinopyroxene ± plagioclase à partir d'un magma basaltique faiblement alcalin et sont interprétées comme étant des imités de différenciation tronquées dont le liquide interstitiel a été extrait par compaction. L'orientation préférentielle des clinopyroxènes dans ces pyroxe- nites (obtenues par analyse EBSD et micro-tomographique) révèle une composante de cisaillement simple dans la genèse de ces roches, ce qui confirme cette interprétation. La compaction des pyroxénites est probablement causée par a mise en place de filons de magma suivants. Le liquide interstitiel expulsé est probablement par ces derniers. Les clinopyroxènes des gabbros, montrent une composante de cisaillement pure suggérant qu'ils sont affectés par une déformation syn-magmatique parallèle aux zones de cisaillement NNE-SSW observées autour de PX1 et liées au contexte tectonique Miocène d'extension régionale. Ceci suggère que les gabbros sont liés à des taux de mise en place faibles à la fin de cycles d'activité magmatique et sont peu ou pas affectés par la compaction. L'initiation et la géométrie de PX1 sont donc contrôlées par le contexte tectonique régional d'extension alors que les taux et les volumes de magma dépendent de facteurs liés à la source. Des taux d'injection élevés résultent probable¬ment en une croissance du pluton supérieure à la place crée par cette extension. Dans ce cas de figure, la propagation des nouveaux dykes et l'inaptitude du magma à circuler à travers les anciens dykes cristallisés pourrait causer une augmentation de la pression non-lithostatique sur ces derniers, exprimée par un cisaillement simple et l'expulsion du liquide interstitiel qu'ils contiennent (documenté par les zones de collecte anorthositiques). Les compositions en éléments majeurs et traces des gabbros et pyroxenites de PX1 sont globalement homogènes et dépendent de la nature cumulative des échantillons. Cependant, de petites variations des concentrations en éléments traces ainsi que les teneurs en éléments traces des bordures de clinopyroxenes suggèrent que ces derniers ont subi un processus de rééquilibrage et de cristallisation in situ. L'homogénéité des compositions chimiques des échantillons, ainsi que la présence de grains de clinopyroxene résorbés suggère que le complexe filonien PX1 s'est mis en place au dessus d'une chambre magmatique périodiquement rechargée dans laquelle la convection est efficace. Chaque filon est donc issu d'un même magma, mais a subi une différenciation par cristallisation in situ (jusqu'à 70% de fraction¬nement) indépendamment des autres. Dans ces filons cristallisés, les minéraux cumulatifs subissent un rééquilibrage partiel avec les liquide interstitiel avant que ce dernier ne soit expulsé lors de la compaction (mettant ainsi un terme à la différenciation). Ce modèle de mise en place signifie qu'un minimum de 150Km3 de magma est nécessaire à la genèse de PX1, une partie de ce volume ayant été émis par le 'Central Volcanic Complex' de Fuerteventura. Les rapports isotopiques radiogéniques mesurés révèlent la contribution de trois pôles mantelliques dans la genèse du magma formant PX1. Le mélange de ces pôles HIMU, DMM et EM1 refléterai l'interaction du point chaud Cana¬rien avec un manteau lithosphérique hétérogène métasomatisé. Les petites variations de ces rapports et des teneurs en éléments traces au sein des faciès pourrait refléter des taux de fusion partielle variable de la source, résultant en un échantillonnage variable du manteau lithosphérique métasomatisé lors de son interaction avec le point chaud. Des datations U/Pb de haute précision (TIMS) sur des cristaux de zircon et de baddeleyite extraits de gabbros de PX1 révèlent que l'initiation de la cristallisation du magma a eu lieu il y a 22.10±0.07 Ma et que l'activité magmatique a duré un minimum de 0.48 à 0.52 Ma. Des âges 40Ar/39Ar obtenus sur amphibole sont de 21.9 ± 0.6 à 21.8 ± 0.3 Ma, identiques aux âges U/Pb. La combinaison de ces méthodes de datations, suggère que le temps maximum nécessaire à PX1 pour se refroidir en dessous de la température de fermeture de l'amphibole est de 0.8Ma. Ceci signifie que la durée de vie de PX1 est de 520 000 à 800 000 ans. La coexistence de cristaux de baddeleyite et de zircon dans un gabbro est attribuée à son interaction avec un fluide riche en C02 relâché par les carbonatites encaissantes lors du métamorphisme de contact généré par la mise en place de PX1 environ 160 000 ans après le début de sa mise en place. Les durées de vie obtenue sont en accord avec le modèle de mise en place suggérant une durée de cristallisation poux chaque filon allant de 1 an à 5 ans. Abstract The Miocene PX1 gabbro-pyroxenite intrusion (Fuerteventura, Canary Islands), is interpreted as the shallow-level feeder-zone (0.15-0.2 GPa and 1100-1120°C), to an ocean island volcano. The particularity of PX1 is that it displays a NNE-SSW trending vertical magmatic banding expressed by alternating gabbro and pyroxeriite sequences. The gabbro and pyroxenite sequences consist of metre-thick differentiation units, which suggest emplacement by pe¬riodic injection of magma pulses as vertical dykes that amalgamated, similarly to a sub-volcanic sheeted dyke com¬plex. Individual dykes underwent internal differentiation following a solidification front (favoured by a significant lateral/horizontal thermal gradient) parallel to the dyke edges. Pyroxenitic layers result from the fractionation and accumulation of clinopyroxene ± olivine ± plagioclase crystals from a mildly alkaline basaltic liquid and are interpre¬ted as truncated differentiation sequences, from which residual melts were extracted by compaction. Clinopyroxene mineral orientation in pyroxenites (evidenced by EBSD and micro X-ray tomography analysis) display a marked pure shear component, supporting this interpretation. Compaction and squeezing of the crystal mush is ascribed to the incoming and inflating magma pulses. The resulting expelled interstitial liquid was likely collected and erupted along with the magma flowing through the newly injected dykes. Gabbro sequences represent crystallised coalesced magma batches, emplaced at lower rates at the end of eruptive cycles, and underwent minor melt extraction as evi¬denced by clinopyroxene orientations that record a simple shear component suggesting syn-magmatic deformation parallel to observed NNF.-SSW trending shear-zones induced by the regional tensional Miocene stress-field. The initiation and geometry of PX1 is controlled by the regional extensional tectonic regime whereas rates and vo¬lumes of magma depend on source-related factors. High injection rates are likely to induce intrusion growth rates larger than could be accommodated by the regional extension. In this case, dyke tip geometry and the inability of magma to circulate through previously emplaced and crystallised dykes could result in an increase of non-lithostatic pressure on previously emplaced mushy dyke walls; generating strong pure-shear compaction and interstitial melt expulsion within the feeder-zone as recorded by the cumulitic pyroxenite bands and anorthositic collection zones. The whole-rock major and trace-element chemistry of PX1 gabbros and pyroxenites is globally homogeneous and controlled by the cumulate nature of the samples (i.e. on the modal proportions of olivine, pyroxene, plagioclase and oxides). However, small variations of whole-rock trace-element contents as well as trace-element contents of clinopyroxene rims suggest that in-situ re-equilibration and crystallisation has occurred. Additionally, the global homogeneity and presence of complex zoning of rare resorbed clinopyroxene crystals suggest that the PX1 feeder- zone overlies a periodically replenished and efficiently mixed magma chamber. Each individual dyke of magma thus originated from a compositionally constant mildly alkaline magma and differentiated independently from the others reaching up to 70% fractionation. Following dyke arrest these are affected by interaction with the trapped interstitial liquid prior to its compaction-linked expulsion (thus stopping the differentiation process). This emplacement model implies that minimum amount of approximately 150 km3 of magma is needed to generate PX1, part of it having been erupted through the overlying Central Volcanic Complex of Fuerteventura. The radiogenic isotope ratios of PX1 samples reveal the contribution on three end-members during magma genesis. This mixing of the H1MU, EMI and DMM end-members could reflect the interaction of the deep-seated Canarian mantle plume with a heterogeneous metasomatic and sepentininsed lithospheric mantle. Additionally, the observed trace-element and isotopic variations within the same fades groups could reflect varying degrees of partial melting of the source region, thus tapping more or less large areas of the metasomatised lithospheric mantle during interac¬tion with the plume. High precision ID-TIMS U/Pb zircon and baddeleyite ages from the PX1 gabbro samples, indicate initiation of magma crystallisation at 22.10 ± 0.07 Ma. The magmatic activity lasted a minimum of 0.48 to 0.52 Ma. 40Ar/39Ar amphibole ages are of 21.9 ± 0.6 to 21.8 ± 0.3, identical within errors to the U/Pb ages. The combination of the 40Ar/39Ar and U/Pb datasets imply that the maximum amount of time PX1 took to cool below amphibole Tc is 0.8 Ma, suggesting PX1 lifetime of 520 000 to 800 000 years. On top of this, the coexistence of baddeleyite and zircon in a single sample is ascribed to the interaction of PX1 with C02-rich carbonatite-derived fluids released from the host-rock carbonatites during contact metamorphism 160 000 years after PX1 initiation. These ages are in agreement with the emplacement model, implying a crystallisation time of less than 1 to 5 years for individual dykes.

Disentangling the formation of contrasting tree line physiognomies combining model selection and Bayesian parameterization for simulation models.

Alpine tree-line ecotones are characterized by marked changes at small spatial scales that may result in a variety of physiognomies. A set of alternative individual-based models was tested with data from four contrasting Pinus uncinata ecotones in the central Spanish Pyrenees to reveal the minimal subset of processes required for tree-line formation. A Bayesian approach combined with Markov chain Monte Carlo methods was employed to obtain the posterior distribution of model parameters, allowing the use of model selection procedures. The main features of real tree lines emerged only in models considering nonlinear responses in individual rates of growth or mortality with respect to the altitudinal gradient. Variation in tree-line physiognomy reflected mainly changes in the relative importance of these nonlinear responses, while other processes, such as dispersal limitation and facilitation, played a secondary role. Different nonlinear responses also determined the presence or absence of krummholz, in agreement with recent findings highlighting a different response of diffuse and abrupt or krummholz tree lines to climate change. The method presented here can be widely applied in individual-based simulation models and will turn model selection and evaluation in this type of models into a more transparent, effective, and efficient exercise.

Mathematical modeling and optimal control of malaria

Malaria continues to infect millions and kill hundreds of thousands of people worldwide each year, despite over a century of research and attempts to control and eliminate this infectious disease. Challenges such as the development and spread of drug resistant malaria parasites, insecticide resistance to mosquitoes, climate change, the presence of individuals with subpatent malaria infections which normally are asymptomatic and behavioral plasticity in the mosquito hinder the prospects of malaria control and elimination. In this thesis, mathematical models of malaria transmission and control that address the role of drug resistance, immunity, iron supplementation and anemia, immigration and visitation, and the presence of asymptomatic carriers in malaria transmission are developed. A within-host mathematical model of severe Plasmodium falciparum malaria is also developed. First, a deterministic mathematical model for transmission of antimalarial drug resistance parasites with superinfection is developed and analyzed. The possibility of increase in the risk of superinfection due to iron supplementation and fortification in malaria endemic areas is discussed. The model results calls upon stakeholders to weigh the pros and cons of iron supplementation to individuals living in malaria endemic regions. Second, a deterministic model of transmission of drug resistant malaria parasites, including the inflow of infective immigrants, is presented and analyzed. The optimal control theory is applied to this model to study the impact of various malaria and vector control strategies, such as screening of immigrants, treatment of drug-sensitive infections, treatment of drug-resistant infections, and the use of insecticide-treated bed nets and indoor spraying of mosquitoes. The results of the model emphasize the importance of using a combination of all four controls tools for effective malaria intervention. Next, a two-age-class mathematical model for malaria transmission with asymptomatic carriers is developed and analyzed. In development of this model, four possible control measures are analyzed: the use of long-lasting treated mosquito nets, indoor residual spraying, screening and treatment of symptomatic, and screening and treatment of asymptomatic individuals. The numerical results show that a disease-free equilibrium can be attained if all four control measures are used. A common pitfall for most epidemiological models is the absence of real data; model-based conclusions have to be drawn based on uncertain parameter values. In this thesis, an approach to study the robustness of optimal control solutions under such parameter uncertainty is presented. Numerical analysis of the optimal control problem in the presence of parameter uncertainty demonstrate the robustness of the optimal control approach that: when a comprehensive control strategy is used the main conclusions of the optimal control remain unchanged, even if inevitable variability remains in the control profiles. The results provide a promising framework for the design of cost-effective strategies for disease control with multiple interventions, even under considerable uncertainty of model parameters. Finally, a separate work modeling the within-host Plasmodium falciparum infection in humans is presented. The developed model allows re-infection of already-infected red blood cells. The model hypothesizes that in severe malaria due to parasite quest for survival and rapid multiplication, the Plasmodium falciparum can be absorbed in the already-infected red blood cells which accelerates the rupture rate and consequently cause anemia. Analysis of the model and parameter identifiability using Markov chain Monte Carlo methods is presented.

New statistical methods to assess the effect of time-dependent exposures in case-control studies

Contexte. Les études cas-témoins sont très fréquemment utilisées par les épidémiologistes pour évaluer l’impact de certaines expositions sur une maladie particulière. Ces expositions peuvent être représentées par plusieurs variables dépendant du temps, et de nouvelles méthodes sont nécessaires pour estimer de manière précise leurs effets. En effet, la régression logistique qui est la méthode conventionnelle pour analyser les données cas-témoins ne tient pas directement compte des changements de valeurs des covariables au cours du temps. Par opposition, les méthodes d’analyse des données de survie telles que le modèle de Cox à risques instantanés proportionnels peuvent directement incorporer des covariables dépendant du temps représentant les histoires individuelles d’exposition. Cependant, cela nécessite de manipuler les ensembles de sujets à risque avec précaution à cause du sur-échantillonnage des cas, en comparaison avec les témoins, dans les études cas-témoins. Comme montré dans une étude de simulation précédente, la définition optimale des ensembles de sujets à risque pour l’analyse des données cas-témoins reste encore à être élucidée, et à être étudiée dans le cas des variables dépendant du temps. Objectif: L’objectif général est de proposer et d’étudier de nouvelles versions du modèle de Cox pour estimer l’impact d’expositions variant dans le temps dans les études cas-témoins, et de les appliquer à des données réelles cas-témoins sur le cancer du poumon et le tabac. Méthodes. J’ai identifié de nouvelles définitions d’ensemble de sujets à risque, potentiellement optimales (le Weighted Cox model and le Simple weighted Cox model), dans lesquelles différentes pondérations ont été affectées aux cas et aux témoins, afin de refléter les proportions de cas et de non cas dans la population source. Les propriétés des estimateurs des effets d’exposition ont été étudiées par simulation. Différents aspects d’exposition ont été générés (intensité, durée, valeur cumulée d’exposition). Les données cas-témoins générées ont été ensuite analysées avec différentes versions du modèle de Cox, incluant les définitions anciennes et nouvelles des ensembles de sujets à risque, ainsi qu’avec la régression logistique conventionnelle, à des fins de comparaison. Les différents modèles de régression ont ensuite été appliqués sur des données réelles cas-témoins sur le cancer du poumon. Les estimations des effets de différentes variables de tabac, obtenues avec les différentes méthodes, ont été comparées entre elles, et comparées aux résultats des simulations. Résultats. Les résultats des simulations montrent que les estimations des nouveaux modèles de Cox pondérés proposés, surtout celles du Weighted Cox model, sont bien moins biaisées que les estimations des modèles de Cox existants qui incluent ou excluent simplement les futurs cas de chaque ensemble de sujets à risque. De plus, les estimations du Weighted Cox model étaient légèrement, mais systématiquement, moins biaisées que celles de la régression logistique. L’application aux données réelles montre de plus grandes différences entre les estimations de la régression logistique et des modèles de Cox pondérés, pour quelques variables de tabac dépendant du temps. Conclusions. Les résultats suggèrent que le nouveau modèle de Cox pondéré propose pourrait être une alternative intéressante au modèle de régression logistique, pour estimer les effets d’expositions dépendant du temps dans les études cas-témoins

Essays in open economy macroeconomics with borrowing frictions

Cette thèse comporte trois essais en macroéconomie en économie ouverte et commerce international. Je considère tour à tour les questions suivantes: sous quelles conditions est-il optimal pour un pays de former une union économique? (essai 1); l'augmentation de la dispersion transversale des avoirs extérieurs nets des pays est-elle compatible avec une dispersion relativement stable des taux d'investissement? (essai 2); le risque de perte de marché à l'exportation du fait de l'existence des zones de commerce préférentiel joue t-il un rôle dans la décision des pays exclus de négocier des accords commerciaux à leur tour? (essai 3). Le premier essai examine les conditions d'optimalité d'une union économique. Il s'intéresse à une motivation particulière: le partage du risque lié aux fluctuations du revenu. Dans la situation initiale, les pays ont très peu d'opportunités pour partager le risque à cause des frictions: les marchés financiers internationaux sont incomplets et il n'y pas de mécanisme pour faire respecter les contrats de crédit entre pays. Dans ce contexte, une union économique apparait comme un arrangement qui pallie à ces frictions entre les pays membres seulement. Cependant, l'union dans son ensemble continue de faire face à ces frictions lorsqu'elle échange avec le reste du monde. L'arbitrage clé dans le modèle est le suivant. D'un coté, l'intégration économique permet un meilleur partage du risque entre pays membres et la possibilité pour le partenaire pauvre d'utiliser la ligne de crédit du partenaire riche en cas de besoin. De l'autre coté, l'union peut faire face à une limite de crédit plus restrictive parce que résilier la dette extérieure est moins coûteux pour les membres l'union. De plus, le fait que le partenaire pauvre peut utiliser la limite de crédit du partenaire riche génère une externalité négative pour ce dernier qui se retrouve plus fréquemment contraint au niveau des marchés internationaux des capitaux. En conformité avec les faits observés sur l'intégration économique, le modèle prédit que les unions économiques sont relativement peu fréquentes, sont plus susceptibles d'être créées parmi des pays homogènes, et généralement riches. Le deuxième essai porte sur la dispersion des avoirs extérieurs nets et la relation avec la dispersion des taux d'investissement. Au cours des récentes décennies, la dispersion croissante des déséquilibres extérieurs et les niveaux record atteints par certaines grandes économies ont reçu une attention considérable. On pourrait attribuer ce phénomène à une réduction des barrières aux mouvements internationaux des capitaux. Mais dans ce cas, il est légitime de s'attendre à une augmentation de la dispersion au niveau des taux d'investissement; ceci, parce que le financement des besoins en investissements constitue une raison fondamentale pour laquelle les pays échangent les capitaux. Les données indiquent cependant que la dispersion des taux d'investissement est restée relativement stable au cours des récentes décennies. Pour réconcilier ces faits, je construis un modèle d'équilibre général dynamique et stochastique où les pays sont hétérogènes en raison des chocs idiosyncratiques à leurs niveaux de productivité totale des facteurs. Au niveau des marchés internationaux des capitaux, le menu des actifs disponibles est restreint à une obligation sans risque et il n'y a pas de mécanisme pour faire respecter les contrats de crédit entre pays. A tout moment, un pays peut choisir de résilier sa dette extérieure sous peine d'exclusion financière et d'un coût direct. Ce coût direct reflète les canaux autres que l'exclusion financière à travers lesquels les pays en défaut sont pénalisés. Lorsque le modèle est calibré pour reproduire l'évolution de la dispersion transversale des avoirs extérieurs nets, il produit une dispersion relativement stable des taux d'investissement. La raison principale est que les incitations que les pays ont à investir sont liées à la productivité. Avec l'intégration financière, même si les opportunités d'emprunt se sont multipliées, les incitations à investir n'ont pas beaucoup changé. Ce qui permet de générer une dispersion accrue de la position des avoirs extérieurs nets des pays avec une dispersion relativement stable des taux d'investissement. Le troisième essai analyse un aspect de l'interdépendance dans la formation des accords commerciaux préférentiels: j'examine empiriquement si le risque de diversion des exportations en faveur des pays membres des zones de commerce préférentiel est un facteur déterminant dans la décision des pays exclus de ces accords de négocier un accord à leur tour. Je construis un indicateur qui mesure le potentiel de diversion des exportations auquel font face les pays et estime un modèle probit de formation des zones de commerce préférentiel créées entre 1961 et 2005. Les résultats confirment que les pays confrontés à un plus grand potentiel de détournement des échanges sont plus susceptibles de former une zone de commerce préférentiel à leur tour.

Observational learning of motor skills : Looking for optimal models

L’observation d’un modèle pratiquant une habileté motrice promeut l’apprentissage de l’habileté en question. Toutefois, peu de chercheurs se sont attardés à étudier les caractéristiques d’un bon modèle et à mettre en évidence les conditions d’observation pouvant optimiser l’apprentissage. Dans les trois études composant cette thèse, nous avons examiné les effets du niveau d’habileté du modèle, de la latéralité du modèle, du point de vue auquel l’observateur est placé, et du mode de présentation de l’information sur l’apprentissage d’une tâche de timing séquentielle composée de quatre segments. Dans la première expérience de la première étude, les participants observaient soit un novice, soit un expert, soit un novice et un expert. Les résultats des tests de rétention et de transfert ont révélé que l’observation d’un novice était moins bénéfique pour l’apprentissage que le fait d’observer un expert ou une combinaison des deux (condition mixte). Par ailleurs, il semblerait que l’observation combinée de modèles novice et expert induise un mouvement plus stable et une meilleure généralisation du timing relatif imposé comparativement aux deux autres conditions. Dans la seconde expérience, nous voulions déterminer si un certain type de performance chez un novice (très variable, avec ou sans amélioration de la performance) dans l’observation d’une condition mixte amenait un meilleur apprentissage de la tâche. Aucune différence significative n’a été observée entre les différents types de modèle novices employés dans l’observation de la condition mixte. Ces résultats suggèrent qu’une observation mixte fournit une représentation précise de ce qu’il faut faire (modèle expert) et que l’apprentissage est d’autant plus amélioré lorsque l’apprenant peut contraster cela avec la performance de modèles ayant moins de succès. Dans notre seconde étude, des participants droitiers devaient observer un modèle à la première ou à la troisième personne. L’observation d’un modèle utilisant la même main préférentielle que soi induit un meilleur apprentissage de la tâche que l’observation d’un modèle dont la dominance latérale est opposée à la sienne, et ce, quel que soit l’angle d’observation. Ce résultat suggère que le réseau d’observation de l’action (AON) est plus sensible à la latéralité du modèle qu’à l’angle de vue de l’observateur. Ainsi, le réseau d’observation de l’action semble lié à des régions sensorimotrices du cerveau qui simulent la programmation motrice comme si le mouvement observé était réalisé par sa propre main dominante. Pour finir, dans la troisième étude, nous nous sommes intéressés à déterminer si le mode de présentation (en direct ou en vidéo) influait sur l’apprentissage par observation et si cet effet est modulé par le point de vue de l’observateur (première ou troisième personne). Pour cela, les participants observaient soit un modèle en direct soit une présentation vidéo du modèle et ceci avec une vue soit à la première soit à la troisième personne. Nos résultats ont révélé que l’observation ne diffère pas significativement selon le type de présentation utilisée ou le point de vue auquel l’observateur est placé. Ces résultats sont contraires aux prédictions découlant des études d’imagerie cérébrale ayant montré une activation plus importante du cortex sensorimoteur lors d’une observation en direct comparée à une observation vidéo et de la première personne comparée à la troisième personne. Dans l’ensemble, nos résultats indiquent que le niveau d’habileté du modèle et sa latéralité sont des déterminants importants de l’apprentissage par observation alors que le point de vue de l’observateur et le moyen de présentation n’ont pas d’effets significatifs sur l’apprentissage d’une tâche motrice. De plus, nos résultats suggèrent que la plus grande activation du réseau d’observation de l’action révélée par les études en imagerie mentale durant l’observation d’une action n’induit pas nécessairement un meilleur apprentissage de la tâche.

Virtual Model Control of a Hexapod Walking Robot

Since robots are typically designed with an individual actuator at each joint, the control of these systems is often difficult and non-intuitive. This thesis explains a more intuitive control scheme called Virtual Model Control. This thesis also demonstrates the simplicity and ease of this control method by using it to control a simulated walking hexapod. Virtual Model Control uses imagined mechanical components to create virtual forces, which are applied through the joint torques of real actuators. This method produces a straightforward means of controlling joint torques to produce a desired robot behavior. Due to the intuitive nature of this control scheme, the design of a virtual model controller is similar to the design of a controller with basic mechanical components. The ease of this control scheme facilitates the use of a high level control system which can be used above the low level virtual model controllers to modulate the parameters of the imaginary mechanical components. In order to apply Virtual Model Control to parallel mechanisms, a solution to the force distribution problem is required. This thesis uses an extension of Gardner`s Partitioned Force Control method which allows for the specification of constrained degrees of freedom. This virtual model control technique was applied to a simulated hexapod robot. Although the hexapod is a highly non-linear, parallel mechanism, the virtual models allowed text-book control solutions to be used while the robot was walking. Using a simple linear control law, the robot walked while simultaneously balancing a pendulum and tracking an object.

Small-area variation in health care affecting the choice of cesarean delivery: the case of a Colombian health insurer

In the midst of health care reform, Colombia has succeeded in increasing health insurance coverage and the quality of health care. In spite of this, efficiency continues to be a matter of concern, and small-area variations in health care are one of the plausible causes of such inefficiencies. In order to understand this issue, we use individual data of all births from a Contributory-Regimen insurer in Colombia. We perform two different specifications of a multilevel logistic regression model. Our results reveal that hospitals account for 20% of variation on the probability of performing cesarean sections. Geographic area only explains 1/3 of the variance attributable to the hospital. Furthermore, some variables from both demand and supply sides are found to be also relevant on the probability of undergoing cesarean sections. This paper contributes to previous research by using a hierarchical model and by defining hospitals as cluster. Moreover, we also include clinical and supply induced demand variables.

Prediction of global and local model quality in CASP8 using the ModFOLD server

The development of effective methods for predicting the quality of three-dimensional (3D) models is fundamentally important for the success of tertiary structure (TS) prediction strategies. Since CASP7, the Quality Assessment (QA) category has existed to gauge the ability of various model quality assessment programs (MQAPs) at predicting the relative quality of individual 3D models. For the CASP8 experiment, automated predictions were submitted in the QA category using two methods from the ModFOLD server-ModFOLD version 1.1 and ModFOLDclust. ModFOLD version 1.1 is a single-model machine learning based method, which was used for automated predictions of global model quality (QMODE1). ModFOLDclust is a simple clustering based method, which was used for automated predictions of both global and local quality (QMODE2). In addition, manual predictions of model quality were made using ModFOLD version 2.0-an experimental method that combines the scores from ModFOLDclust and ModFOLD v1.1. Predictions from the ModFOLDclust method were the most successful of the three in terms of the global model quality, whilst the ModFOLD v1.1 method was comparable in performance to other single-model based methods. In addition, the ModFOLDclust method performed well at predicting the per-residue, or local, model quality scores. Predictions of the per-residue errors in our own 3D models, selected using the ModFOLD v2.0 method, were also the most accurate compared with those from other methods. All of the MQAPs described are publicly accessible via the ModFOLD server at: http://www.reading.ac.uk/bioinf/ModFOLD/. The methods are also freely available to download from: http://www.reading.ac.uk/bioinf/downloads/.

Optimality analysis of Th1/Th2 immune responses during microparasite-macroparasite co-infection, with epidemiological feedbacks

Individuals are typically co-infected by a diverse community of microparasites (e.g. viruses or protozoa) and macroparasites (e.g. helminths). Vertebrates respond to these parasites differently, typically mounting T helper type 1 (Th1) responses against microparasites and Th2 responses against macroparasites. These two responses may be antagonistic such that hosts face a 'decision' of how to allocate potentially limiting resources. Such decisions at the individual host level will influence parasite abundance at the population level which, in turn, will feed back upon the individual level. We take a first step towards a complete theoretical framework by placing an analysis of optimal immune responses under microparasite-macroparasite co-infection within an epidemiological framework. We show that the optimal immune allocation is quantitatively sensitive to the shape of the trade-off curve and qualitatively sensitive to life-history traits of the host, microparasite and macroparasite. This model represents an important first step in placing optimality models of the immune response to co-infection into an epidemiological framework. Ultimately, however, a more complete framework is needed to bring together the optimal strategy at the individual level and the population-level consequences of those responses, before we can truly understand the evolution of host immune responses under parasite co-infection.

Design and analysis of climate model experiments for the efficient estimation of anthropogenic signals

Presented herein is an experimental design that allows the effects of several radiative forcing factors on climate to be estimated as precisely as possible from a limited suite of atmosphere-only general circulation model (GCM) integrations. The forcings include the combined effect of observed changes in sea surface temperatures, sea ice extent, stratospheric (volcanic) aerosols, and solar output, plus the individual effects of several anthropogenic forcings. A single linear statistical model is used to estimate the forcing effects, each of which is represented by its global mean radiative forcing. The strong colinearity in time between the various anthropogenic forcings provides a technical problem that is overcome through the design of the experiment. This design uses every combination of anthropogenic forcing rather than having a few highly replicated ensembles, which is more commonly used in climate studies. Not only is this design highly efficient for a given number of integrations, but it also allows the estimation of (nonadditive) interactions between pairs of anthropogenic forcings. The simulated land surface air temperature changes since 1871 have been analyzed. The changes in natural and oceanic forcing, which itself contains some forcing from anthropogenic and natural influences, have the most influence. For the global mean, increasing greenhouse gases and the indirect aerosol effect had the largest anthropogenic effects. It was also found that an interaction between these two anthropogenic effects in the atmosphere-only GCM exists. This interaction is similar in magnitude to the individual effects of changing tropospheric and stratospheric ozone concentrations or to the direct (sulfate) aerosol effect. Various diagnostics are used to evaluate the fit of the statistical model. For the global mean, this shows that the land temperature response is proportional to the global mean radiative forcing, reinforcing the use of radiative forcing as a measure of climate change. The diagnostic tests also show that the linear model was suitable for analyses of land surface air temperature at each GCM grid point. Therefore, the linear model provides precise estimates of the space time signals for all forcing factors under consideration. For simulated 50-hPa temperatures, results show that tropospheric ozone increases have contributed to stratospheric cooling over the twentieth century almost as much as changes in well-mixed greenhouse gases.

A model of intelligent building energy management for the indoor environment

People's interaction with the indoor environment plays a significant role in energy consumption in buildings. Mismatching and delaying occupants' feedback on the indoor environment to the building energy management system is the major barrier to the efficient energy management of buildings. There is an increasing trend towards the application of digital technology to support control systems in order to achieve energy efficiency in buildings. This article introduces a holistic, integrated, building energy management model called `smart sensor, optimum decision and intelligent control' (SMODIC). The model takes into account occupants' responses to the indoor environments in the control system. The model of optimal decision-making based on multiple criteria of indoor environments has been integrated into the whole system. The SMODIC model combines information technology and people centric concepts to achieve energy savings in buildings.

Eyes, amygdala, and other models of face processing: Questions for the SIMS model

This commentary raises general questions about the parsimony and generalizability of the SIMS model, before interrogating the specific roles that the amygdala and eye contact play in it. Additionally, this situates the SIMS model alongside another model of facial expression processing, with a view to incorporating individual differences in emotion perception.

Incorporation of water vapour transfer in the JULES Land Surface Model: implications for key soil variables and land surface fluxes

This study focuses on the mechanisms underlying water and heat transfer in upper soil layers, and their effects on soil physical prognostic variables and the individual components of the energy balance. The skill of the JULES (Joint UK Land Environment Simulator) land surface model (LSM) to simulate key soil variables, such as soil moisture content and surface temperature, and fluxes such as evaporation, is investigated. The Richards equation for soil water transfer, as used in most LSMs, was updated by incorporating isothermal and thermal water vapour transfer. The model was tested for three sites representative of semi-arid and temperate arid climates: the Jornada site (New Mexico, USA), Griffith site (Australia) and Audubon site (Arizona, USA). Water vapour flux was found to contribute significantly to the water and heat transfer in the upper soil layers. This was mainly due to isothermal vapour diffusion; thermal vapour flux also played a role at the Jornada site just after rainfall events. Inclusion of water vapour flux had an effect on the diurnal evolution of evaporation, soil moisture content and surface temperature. The incorporation of additional processes, such as water vapour flux among others, into LSMs may improve the coupling between the upper soil layers and the atmosphere, which in turn could increase the reliability of weather and climate predictions.