Présentation et analyse de quatre compositions

Ce texte présente une analyse de quatre de mes compositions réalisées pendant la maîtrise. Les pièces choisies abordent la musique de chambre, la musique orchestrale, et la musique vocale. La mise en pratique des connaissances assimilées pendant la formation est mise en avant à travers une étude sur la forme, le développement thématique, l'harmonie, et l'orchestration de chaque pièce. De plus, j'ai souhaité par l'analyse de mes compositions, partager mon approche du processus créatif et donner une meilleure compréhension de ma musique à l'auditeur. Ainsi, exposer les références multiples aux musiques des Ballets russes du début du XXe siècle dans L'Odyssée d'un songe, ou montrer par exemple les nombreux figuralismes réalisés dans Nuit de neige permettra je l'espère à l'auditeur de mieux cerner mon travail et d'approfondir l'écoute de ces pièces. Aussi, j'espère faire ressortir dans ce texte la présence de certaines constantes dans mes compositions, de manière à mettre en avant le développement de mon langage personnel.

Broadband coaxial cavity resonator for complex permittivity measurements of liquids

A novel cavity perturbation technique using coaxial cavity resonators for the measurement of complex permittivity of liquids is presented. The method employs two types of resonators (Resonator I and Resonator II). Resonator I operates in the frequency range 600 MHz-7 GHz and resonator II operates in the frequency range 4 GHz-14 GHz. The introduction of the capillary tube filled with the sample liquid into the coaxial resonator causes shifts in the resonance frequency and loaded Q-factor of the resonator. The shifts in the resonance frequency and loaded Q-factor are used to determine the real and imaginary parts of the complex permittivity of the sample liquid, respectively. Using this technique, the dielectric parameters of water and nitrobenzene are measured. The results are compared with those obtained using other standard methods. The sources of errors are analyzed.

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.

Authors' response to letter to the editor

Letter to the editor relates to article Warwick, K. and Nasuto, S.J (2006). 'Historical and Current Machine Intelligence.' IEEE Instrumentation and Measurement Magazine 9 (6):20-26.

An update of observed stratospheric temperature trends

An updated analysis of observed stratospheric temperature variability and trends is presented on the basis of satellite, radiosonde, and lidar observations. Satellite data include measurements from the series of NOAA operational instruments, including the Microwave Sounding Unit covering 1979–2007 and the Stratospheric Sounding Unit (SSU) covering 1979–2005. Radiosonde results are compared for six different data sets, incorporating a variety of homogeneity adjustments to account for changes in instrumentation and observational practices. Temperature changes in the lower stratosphere show cooling of 0.5 K/decade over much of the globe for 1979–2007, with some differences in detail among the different radiosonde and satellite data sets. Substantially larger cooling trends are observed in the Antarctic lower stratosphere during spring and summer, in association with development of the Antarctic ozone hole. Trends in the lower stratosphere derived from radiosonde data are also analyzed for a longer record (back to 1958); trends for the presatellite era (1958–1978) have a large range among the different homogenized data sets, implying large trend uncertainties. Trends in the middle and upper stratosphere have been derived from updated SSU data, taking into account changes in the SSU weighting functions due to observed atmospheric CO2 increases. The results show mean cooling of 0.5–1.5 K/decade during 1979–2005, with the greatest cooling in the upper stratosphere near 40–50 km. Temperature anomalies throughout the stratosphere were relatively constant during the decade 1995–2005. Long records of lidar temperature measurements at a few locations show reasonable agreement with SSU trends, although sampling uncertainties are large in the localized lidar measurements. Updated estimates of the solar cycle influence on stratospheric temperatures show a statistically significant signal in the tropics (30N–S), with an amplitude (solar maximum minus solar minimum) of 0.5 K (lower stratosphere) to 1.0 K (upper stratosphere).

Synthesis of broadband anti-reflection coatings for spaceflight infrared optics

A synthesis method is outlined for the design of broadband anti-reflection coatings for use in spaceborne infrared optics. The Golden Section optimisation routine is used to make a search, using designated non-absorptive dielectric thin film combinations, for the coating design which fulfils the required spectral requirements using the least number of layers and different materials. Three examples are given of coatings designed by this method : (I) 1µm to 12µm anti-reflection coating on Zinc Sulphide using Zinc Sulphide and Yttrium Fluoride thin film materials. (ii) 2µm to 14µm anti-reflection coating on Germanium using Germanium and Ytterbium Fluoride thin film materials. (iii) 6µm to 17µm anti-reflection coating on Germanium using Lead Telluride, Zinc Selenide and Barium Fluoride. The measured spectral performance of the manufactured 6µm to 17µm coating on Germanium is given. This is the anti-reflection coating for the germanium optics in the NASA Cassini Orbiter CIRS instrument.

High-performance infrared filters for the HIRDLS 21-channel focal plane detector array

The High Resolution Dynamics Limb Sounder is described, with particular reference to the atmospheric measurements to be made and the rationale behind the measurement strategy. The demands this strategy places on the filters to be used in the instrument and the designs to which this leads to are described. A second set of filters at an intermediate image plane to reduce "Ghost Imaging" is discussed together with their required spectral properties. A method of combining the spectral characteristics of the primary and secondary filters in each channel are combined together with the spectral response of the detectors and other optical elements to obtain the system spectral response weighted appropriately for the Planck function and atmospheric limb absorption. This method is used to demonstrate whether the out-of-band spectral blocking requirement for a channel is being met and an example calculation is demonstrated showing how the blocking is built up for a representative channel. Finally, the techniques used to produce filters of the necessary sub-millimetre sizes together with the testing methods and procedures used to assess the environmental durability and establish space flight quality are discussed.

The findings from a single pass deghoster prototype for terrestrial transmitted video

A deterministic prototype video deghoster is presented which is capable of calculating all the multipath channel distortion characteristics in one single pass and subsequently removing the multipath distortions, commonly termed ghosts. Within the system, a channel identification algorithm finds in isolation all the ghost components while a dedicated DSP filter subsystem is capable of removing ghosts in real time. The results from the system are presented.

Fair weather atmospheric electricity

Abstract. Not long after Franklin’s iconic studies, an atmospheric electric field was discovered in “fair weather” regions, well away from thunderstorms. The origin of the fair weather field was sought by Lord Kelvin, through development of electrostatic instrumentation and early data logging techniques, but was ultimately explained through the global circuit model of C.T.R. Wilson. In Wilson’s model, charge exchanged by disturbed weather electrifies the ionosphere, and returns via a small vertical current density in fair weather regions. New insights into the relevance of fair weather atmospheric electricity to terrestrial and planetary atmospheres are now emerging. For example, there is a possible role of the global circuit current density in atmospheric processes, such as cloud formation. Beyond natural atmospheric processes, a novel practical application is the use of early atmospheric electrostatic investigations to provide quantitative information on past urban air pollution.

Application of logistic regression for fault analysis in an industrial printing process

A statistical technique for fault analysis in industrial printing is reported. The method specifically deals with binary data, for which the results of the production process fall into two categories, rejected or accepted. The method is referred to as logistic regression, and is capable of predicting future fault occurrences by the analysis of current measurements from machine parts sensors. Individual analysis of each type of fault can determine which parts of the plant have a significant influence on the occurrence of such faults; it is also possible to infer which measurable process parameters have no significant influence on the generation of these faults. Information derived from the analysis can be helpful in the operator's interpretation of the current state of the plant. Appropriate actions may then be taken to prevent potential faults from occurring. The algorithm is being implemented as part of an applied self-learning expert system.

The water quality of the River Enborne, UK: observations from high-frequency Monitoring in a rural, lowland river system

This paper reports the results of a 2-year study of water quality in the River Enborne, a rural river in lowland England. Concentrations of nitrogen and phosphorus species and other chemical determinands were monitored both at high-frequency (hourly), using automated in situ instrumentation, and by manual weekly sampling and laboratory analysis. The catchment land use is largely agricultural, with a population density of 123 persons km−2. The river water is largely derived from calcareous groundwater, and there are high nitrogen and phosphorus concentrations. Agricultural fertiliser is the dominant source of annual loads of both nitrogen and phosphorus. However, the data show that sewage effluent discharges have a disproportionate effect on the river nitrogen and phosphorus dynamics. At least 38% of the catchment population use septic tank systems, but the effects are hard to quantify as only 6% are officially registered, and the characteristics of the others are unknown. Only 4% of the phosphorus input and 9% of the nitrogen input is exported from the catchment by the river, highlighting the importance of catchment process understanding in predicting nutrient concentrations. High-frequency monitoring will be a key to developing this vital process understanding.

Performance Improvement of Tomographic Image Reconstruction Based on DSP Processors

This paper presents the use of a multiprocessor architecture for the performance improvement of tomographic image reconstruction. Image reconstruction in computed tomography (CT) is an intensive task for single-processor systems. We investigate the filtered image reconstruction suitability based on DSPs organized for parallel processing and its comparison with the Message Passing Interface (MPI) library. The experimental results show that the speedups observed for both platforms were increased in the same direction of the image resolution. In addition, the execution time to communication time ratios (Rt/Rc) as a function of the sample size have shown a narrow variation for the DSP platform in comparison with the MPI platform, which indicates its better performance for parallel image reconstruction.