Understanding Subsystems in Biology through Dimensionality Reduction, Graph Partitioning and Analytical Modeling

Biological systems exhibit rich and complex behavior through the orchestrated interplay of a large array of components. It is hypothesized that separable subsystems with some degree of functional autonomy exist; deciphering their independent behavior and functionality would greatly facilitate understanding the system as a whole. Discovering and analyzing such subsystems are hence pivotal problems in the quest to gain a quantitative understanding of complex biological systems. In this work, using approaches from machine learning, physics and graph theory, methods for the identification and analysis of such subsystems were developed. A novel methodology, based on a recent machine learning algorithm known as non-negative matrix factorization (NMF), was developed to discover such subsystems in a set of large-scale gene expression data. This set of subsystems was then used to predict functional relationships between genes, and this approach was shown to score significantly higher than conventional methods when benchmarking them against existing databases. Moreover, a mathematical treatment was developed to treat simple network subsystems based only on their topology (independent of particular parameter values). Application to a problem of experimental interest demonstrated the need for extentions to the conventional model to fully explain the experimental data. Finally, the notion of a subsystem was evaluated from a topological perspective. A number of different protein networks were examined to analyze their topological properties with respect to separability, seeking to find separable subsystems. These networks were shown to exhibit separability in a nonintuitive fashion, while the separable subsystems were of strong biological significance. It was demonstrated that the separability property found was not due to incomplete or biased data, but is likely to reflect biological structure.

A hybrid method for sag source location in power network

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

Estudio del sector BPO en Colombia servicios BPO outsourcing & offshoring

Durante la última década hemos presenciado una revolución tecnológica que nos ha llevado a interconectarnos globalmente, desde las redes sociales como mecanismo de unión entre las personas hasta los servicios mercerizados prestados a través de la web que cada día van logrando un tejido empresarial mas informado y en contacto, en donde la información es en tiempo real y de gran ayuda para la toma de decisiones diarias. En el siguiente texto podremos observar de forma más detenida y detallada la forma en que se están generando unidades de negocio estratégicas que surgen a medida que la conectividad comienza a ser prioridad en muchas organizaciones, en donde buscan generar ventajas competitivas por medio de la tercerización de procesos, lo que ha llevado que Colombia quiera ser pionera en dicha materia. Pero para lograr consolidar un aparato productivo que incursione en el mundo digital y preparar la fuerza laboral para que pueda prestar dichos servicios tercer izados el gobierno ha ubicado los puntos críticos en donde se deben focalizar los recursos y los esfuerzos, de esta forma este texto busca aclarar y generar nuevas ideas en torno a la tercerización de los servicios, pasando por los modelos de negocios en la tercerización, los medios y la realidad actual de Colombia en este mercado.

TU Graz: Course: 707.000 Web Science and Web Technology: Lecture 5: Affiliation Networks

How can we analyze and understand affiliation networks? In this class, we will discuss properties of affiliation networks and we will investigate the use of Galois lattices for the exploration of structural patterns in bi-partite graphs. Optional : L.C. Freeman and D.R. White. Using Galois Lattices to Represent Network Data. Sociological Methodology, (23):127--146, (1993)

W3233 -- Networks and Complexity in Social Systems (Collective Dynamics Group ISERP -- Columbia University) Course Syllabus

The Networks and Complexity in Social Systems course commences with an overview of the nascent field of complex networks, dividing it into three related but distinct strands: Statistical description of large scale networks, viewed as static objects; the dynamic evolution of networks, where now the structure of the network is understood in terms of a growth process; and dynamical processes that take place on fixed networks; that is, "networked dynamical systems". (A fourth area of potential research ties all the previous three strands together under the rubric of co-evolution of networks and dynamics, but very little research has been done in this vein and so it is omitted.) The remainder of the course treats each of the three strands in greater detail, introducing technical knowledge as required, summarizing the research papers that have introduced the principal ideas, and pointing out directions for future development. With regard to networked dynamical systems, the course treats in detail the more specific topic of information propagation in networks, in part because this topic is of great relevance to social science, and in part because it has received the most attention in the literature to date.

"Thematically Analysing Social Network Content During Disasters Through the Lens of the Disaster Management Lifecycle" & "Investigating Similarity Between Privacy Policies of Social Networking Sites as a Precursor for Standardization"

Abstract 1: Social Networks such as Twitter are often used for disseminating and collecting information during natural disasters. The potential for its use in Disaster Management has been acknowledged. However, more nuanced understanding of the communications that take place on social networks are required to more effectively integrate this information into the processes within disaster management. The type and value of information shared should be assessed, determining the benefits and issues, with credibility and reliability as known concerns. Mapping the tweets in relation to the modelled stages of a disaster can be a useful evaluation for determining the benefits/drawbacks of using data from social networks, such as Twitter, in disaster management.A thematic analysis of tweets’ content, language and tone during the UK Storms and Floods 2013/14 was conducted. Manual scripting was used to determine the official sequence of events, and classify the stages of the disaster into the phases of the Disaster Management Lifecycle, to produce a timeline. Twenty- five topics discussed on Twitter emerged, and three key types of tweets, based on the language and tone, were identified. The timeline represents the events of the disaster, according to the Met Office reports, classed into B. Faulkner’s Disaster Management Lifecycle framework. Context is provided when observing the analysed tweets against the timeline. This illustrates a potential basis and benefit for mapping tweets into the Disaster Management Lifecycle phases. Comparing the number of tweets submitted in each month with the timeline, suggests users tweet more as an event heightens and persists. Furthermore, users generally express greater emotion and urgency in their tweets.This paper concludes that the thematic analysis of content on social networks, such as Twitter, can be useful in gaining additional perspectives for disaster management. It demonstrates that mapping tweets into the phases of a Disaster Management Lifecycle model can have benefits in the recovery phase, not just in the response phase, to potentially improve future policies and activities. Abstract2: The current execution of privacy policies, as a mode of communicating information to users, is unsatisfactory. Social networking sites (SNS) exemplify this issue, attracting growing concerns regarding their use of personal data and its effect on user privacy. This demonstrates the need for more informative policies. However, SNS lack the incentives required to improve policies, which is exacerbated by the difficulties of creating a policy that is both concise and compliant. Standardization addresses many of these issues, providing benefits for users and SNS, although it is only possible if policies share attributes which can be standardized. This investigation used thematic analysis and cross- document structure theory, to assess the similarity of attributes between the privacy policies (as available in August 2014), of the six most frequently visited SNS globally. Using the Jaccard similarity coefficient, two types of attribute were measured; the clauses used by SNS and the coverage of forty recommendations made by the UK Information Commissioner’s Office. Analysis showed that whilst similarity in the clauses used was low, similarity in the recommendations covered was high, indicating that SNS use different clauses, but to convey similar information. The analysis also showed that low similarity in the clauses was largely due to differences in semantics, elaboration and functionality between SNS. Therefore, this paper proposes that the policies of SNS already share attributes, indicating the feasibility of standardization and five recommendations are made to begin facilitating this, based on the findings of the investigation.

Lethal Closeness: The Evolution of a Small-World Drug Trafficking Network

The evolution of the drug trafficking network –so-called– ‘Cartel del Norte del Valle’, is studied using network analysis methods. We found that the average length between any pair of its members was bounded by 4 –an attribute of smallworld networks. In this tightly connected network, informational shocks induce fear and the unleashing of searches of threatening nodes, using available paths. Lethal violence ensues in clusters of increasing sizes that fragment the network, without compromising, however, the survival of the largest component, which proved to be resilient to massive violence. In spite of a success from the point of view of head counting, the US’ socialization program for drug traffickers did not effectively change the cyclical dynamics of the drug dealing business: war survivors took over what was left from the old network initiating a new cycle of business and violence.

Network externalities across financial institutions

We propose and estimate a financial distress model that explicitly accounts for the interactions or spill-over effects between financial institutions, through the use of a spatial continuity matrix that is build from financial network data of inter bank transactions. Such setup of the financial distress model allows for the empirical validation of the importance of network externalities in determining financial distress, in addition to institution specific and macroeconomic covariates. The relevance of such specification is that it incorporates simultaneously micro-prudential factors (Basel 2) as well as macro-prudential and systemic factors (Basel 3) as determinants of financial distress. Results indicate network externalities are an important determinant of financial health of a financial institutions. The parameter that measures the effect of network externalities is both economically and statistical significant and its inclusion as a risk factor reduces the importance of the firm specific variables such as the size or degree of leverage of the financial institution. In addition we analyze the policy implications of the network factor model for capital requirements and deposit insurance pricing.

Configuración de la interfaz discurso-gramática en el lenguaje del profesor de preescolar en el aula ILE : presentación de una red sistémica como herramienta para un análisis sistemático de las funciones reguladoras. Modelling the discourse-grammar interface of ELF pre-school teacher talk (native and non-native) : proposal of a system network enabling the systematic analysis of regulatory functions.

Esta investigación pretende alcanzar dos objetivos. Cubrir el vacío existente en los estudios de las funciones comunicativas del habla de profesores, en este caso de inglés como Lengua Extranjera (ILE) destinado a nivel preescolar, y configurar una interfaz discurso-gramática de las funciones reguladoras del lenguaje.. En primer lugar, para lograr un análisis discursivo-semántico, en este trabajo se diseña la Red Sistémica de Funciones Reguladoras, RSFR, una herramienta que resume las diferentes opciones discursivo-semánticas de los contextos de las funciones reguladoras. A continuación, se analizan los datos en el estrato léxico-gramatical para facilitar conclusiones sobre la relación función-realización formal. Por último se exponen las similitudes y diferencias en la producción lingüística de las funciones reguladoras entre profesores nativos y no nativos.. Las aportaciones más destacadas de esta investigación son cuatro: hacer posible un estudio sistemático del significado mediante el diseño de una herramienta; la propuesta de una taxonomía de funciones reguladoras; el análisis de la dependencia entre las funciones reguladoras, y sus realizaciones lingüísticas; y las diferencias encontradas en la comparación del discurso del profesor nativo y no-nativo..

Admission control schemes for TCP elastic traffic in class-based networks

En aquesta tesi proposem dos esquemes de xarxa amb control d'admissió per al trànsit elàstic TCP amb mecanismes senzills. Ambdós esquemes són capaços de proporcionar throughputs diferents i aïllament entre fluxos, on un "flux" es defineix com una seqüència de paquets relacionats dins d'una connexió TCP. Quant a l'arquitectura, ambdós fan servir classes de paquets amb diferents prioritats de descart, i un control d'admissió implícit, edge-to-edge i basat en mesures. En el primer esquema, les mesures són per flux, mentre que en el segon, les mesures són per agregat. El primer esquema aconsegueix un bon rendiment fent servir una modificació especial de les fonts TCP, mentre que el segon aconsegueix un bon rendiment amb fonts TCP estàndard. Ambdós esquemes han estat avaluats satisfactòriament a través de simulació en diferents topologies de xarxa i càrregues de trànsit.

Robustness against large-scale failures in communications networks

This thesis studies robustness against large-scale failures in communications networks. If failures are isolated, they usually go unnoticed by users thanks to recovery mechanisms. However, such mechanisms are not effective against large-scale multiple failures. Large-scale failures may cause huge economic loss. A key requirement towards devising mechanisms to lessen their impact is the ability to evaluate network robustness. This thesis focuses on multilayer networks featuring separated control and data planes. The majority of the existing measures of robustness are unable to capture the true service degradation in such a setting, because they rely on purely topological features. One of the major contributions of this thesis is a new measure of functional robustness. The failure dynamics is modeled from the perspective of epidemic spreading, for which a new epidemic model is proposed. Another contribution is a taxonomy of multiple, large-scale failures, adapted to the needs and usage of the field of networking.

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

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

La formació de la imatge turística induïda: el paper de les xarxes relacionals

El principal objectiu d'aquesta tesi doctoral és determinar quin és l'efecte de la xarxa de relacions en la formació de la imatge turística induïda d'una destinació. A fi de poder assolir aquest objectiu es desenvolupa un model conceptual en el qual es detecten tres possibles gaps en la formació de la imatge turística induïda, i un total de set proposicions que expliquen les raons per les quals es produeixen aquestes disfuncions en la imatge turística induïda. El model conceptual desenvolupat es complementa amb un estudi comparatiu de dos casos d'estudi: Girona i Perpinyà. La metodologia emprada combina metodologies quantititives i qualitatives, les quals han permès analitzar la imatge turística d'ambdues destinacions, així com determinar la xarxa relacional de cadascun dels casos. Els resultats mostren que en ambdós casos es materialitzen els tres gaps detectats a partir del model conceptual proposat, tot i que amb diferències substancials.