Formal development and quantitative verification of dependable systems

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Forecasting of wind speeds and directions with artificial neural networks

In this master’s thesis, wind speeds and directions were modeled with the aim of developing suitable models for hourly, daily, weekly and monthly forecasting. Artificial Neural Networks implemented in MATLAB software were used to perform the forecasts. Three main types of artificial neural network were built, namely: Feed forward neural networks, Jordan Elman neural networks and Cascade forward neural networks. Four sub models of each of these neural networks were also built, corresponding to the four forecast horizons, for both wind speeds and directions. A single neural network topology was used for each of the forecast horizons, regardless of the model type. All the models were then trained with real data of wind speeds and directions collected over a period of two years in the municipal region of Puumala in Finland. Only 70% of the data was used for training, validation and testing of the models, while the second last 15% of the data was presented to the trained models for verification. The model outputs were then compared to the last 15% of the original data, by measuring the mean square errors and sum square errors between them. Based on the results, the feed forward networks returned the lowest generalization errors for hourly, weekly and monthly forecasts of wind speeds; Jordan Elman networks returned the lowest errors when used for forecasting of daily wind speeds. Cascade forward networks gave the lowest errors when used for forecasting daily, weekly and monthly wind directions; Jordan Elman networks returned the lowest errors when used for hourly forecasting. The errors were relatively low during training of the models, but shot up upon simulation with new inputs. In addition, a combination of hyperbolic tangent transfer functions for both hidden and output layers returned better results compared to other combinations of transfer functions. In general, wind speeds were more predictable as compared to wind directions, opening up opportunities for further research into building better models for wind direction forecasting.

Microsatellite instability and cytogenetic survey in myeloid leukemias

Microsatellites are short tandem repeat sequences dispersed throughout the genome. Their instability at multiple genetic loci may result from mismatch repair errors and it occurs in hereditary nonpolyposis colorectal cancer. This instability is also found in many sporadic cancers. In order to evaluate the importance of this process in myeloid leukemias, we studied five loci in different chromosomes of 43 patients, 22 with chronic myelocytic leukemia (CML) in the chronic phase, 7 with CML in blast crisis, and 14 with acute myeloid leukemia (AML), by comparing leukemic DNA extracted from bone marrow and constitutional DNA obtained from buccal epithelial cells. Only one of the 43 patients (2.1%), with relapsed AML, showed an alteration in the allele length at a single locus. Cytogenetic analysis was performed in order to improve the characterization of leukemic subtypes and to determine if specific chromosome aberrations were associated with the presence of microsatellite instability. Several chromosome aberrations were observed, most of them detected at diagnosis and during follow-up of the patients, according to current literature. These findings suggest that microsatellite instability is an infrequent genetic event in myeloid leukemias, adding support to the current view that the mechanisms of genomic instability in solid tumors differ from those observed in leukemias, where specific chromosome aberrations seem to play a major role.

Characteristic Approach to Predicting Analysts’ Forecast Errors in the Finnish Market

Extensive literature shows that analysts’ forecasts and recommendations are often biased. Thus, it is important for the financial market to be able to recognize this bias to be able to correctly valuate public companies. This thesis uses characteristic approach, which was introduced by So (2013, pp. 615-640), to forecast analysts’ forecast errors and tests if predictable forecast error is fully incorporated into share prices. Data is collected of listed Finnish companies. Thesis’ timeframe spans over ten years from 2004 to 2013 consisting of 788 firm-years. Although there is earlier evidence that the characteristic approach is able to predict analysts’ forecast errors, no support for this is found in the Finnish market. This thesis contributes to the current knowledge by showing that the characteristic approach does not work universally as such but requires development to work especially in the smaller markets.

Social Solidarity and Fear of Crime - Community and Individual Approaches in Responses to Mass Violence after School Shootings

The aim of this study was to examine community and individual approaches in responses to mass violence after the school shooting incidents in Jokela (November 2007) and Kauhajoki (September 2008), Finland. In considering the community approach, responses to any shocking criminal event may have integrative, as well as disintegrative effects, within the neighborhood. The integration perspective argues that a heinous criminal event within one’s community is a matter of offence to collectively held feelings and beliefs, and increases perceived solidarity; whereas the disintegration perspective suggests that a criminal event weakens the social fabric of community life by increasing fear of crime and mistrust among locals. In considering the individual approach, socio-demographic factors, such as one’s gender, are typically significant indicators, which explain variation in fear of crime. Beyond this, people are not equally exposed to violent crime and therefore prior victimization and event related experiences may further explain why people differ in their sensitivity to risk from mass violence. Finally, factors related to subjective mental health, such as depressed mood, are also likely to moderate individual differences in responses to mass violence. This study is based on the correlational design of four independent cross-sectional postal surveys. The sampling frames (N=700) for the surveys were the Finnish speaking adult population aged 18–74-years. The first mail survey in Jokela (n=330) was conducted between May and June 2008, approximately six months from the shooting incident at the local high-school. The second Jokela survey (n=278) was conducted in May–June of 2009, 18 months removed from the incident. The first survey in Kauhajoki (n=319) was collected six months after the incident at the local University of Applied Sciences, March– April 2009, and the second (n=339) in March–April 2010, approximately 18 months after the event. Linear and ordinal regression and path analysis are used as methods of analyses. The school shootings in Jokela and Kauhajoki were extremely disturbing events, which deeply affected the communities involved. However, based on the results collected, community responses to mass violence between the two localities were different. An increase in social solidarity appears to apply in the case of the Jokela community, but not in the case of the Kauhajoki community. Thus a criminal event does not necessarily impact the wider community. Every empirical finding is most likely related to different contextual and event-specific factors. Beyond this, community responses to mass violence in Jokela also indicated that the incident was related to a more general sense of insecurity and was also associating with perceived community deterioration and further suggests that responses to mass violence may have both integrating and disintegrating effects. Moreover, community responses to mass violence should also be examined in relation to broader social anxieties and as a proxy for generalized insecurity. Community response is an emotive process and incident related feelings are perhaps projected onto other identifiable concerns. However, this may open the door for social errors and, despite integrative effects, this may also have negative consequences within the neighborhood. The individual approach suggests that women are more fearful than men when a threat refers to violent crime. Young women (aged 18–34) were the most worried age and gender group as concerns perception of threat from mass violence at schools compared to young men (aged 18–34), who were also the least worried age and gender group when compared to older men. It was also found that concerns about mass violence were stronger among respondents with the lowest level of monthly household income compared to financially better-off respondents. Perhaps more importantly, responses to mass violence were affected by the emotional proximity to the event; and worry about the recurrence of school shootings was stronger among respondents who either were a parent of a school-aged child, or knew a victim. Finally, results indicate that psychological wellbeing is an important individual level factor. Respondents who expressed depressed mood consistently expressed their concerns about mass violence and community deterioration. Systematic assessments of the impact of school shooting events on communities are therefore needed. This requires the consolidation of community and individual approaches. Comparative study designs would further benefit from international collaboration across disciplines. Extreme school violence has also become a national concern and deeper understanding of crime related anxieties in contemporary Finland also requires community-based surveys.

Attention in schizophrenia and in epileptic psychosis

The adaptive behavior of human beings is usually supported by rapid monitoring of outstanding events in the environment. Some investigators have suggested that a primary attention deficit might trigger symptoms of schizophrenia. In addition, researchers have long discussed the relationship between schizophrenia and the schizophrenia-like psychosis of epilepsy (SLPE). On the basis of these considerations, the objective of the present study was to investigate attention performance of patients with both disorders. Patient age was 18 to 60 years, and all patients had received formal schooling for at least four years. Patients were excluded if they had any systemic disease with neurologic or psychiatric comorbidity, or a history of brain surgery. The computer-assisted TAVIS-2R test was applied to all patients and to a control group to evaluate and discriminate between selective, alternating and sustained attention. The TAVIS-2R test is divided into three parts: one for selective attention (5 min), the second for alternating attention (5 min), and the third for the evaluation of vigilance or sustained attention (10 min). The same computer software was used for statistical analysis of reaction time, omission errors, and commission errors. The sample consisted of 36 patients with schizophrenia, 28 with interictal SLPE, and 47 healthy controls. The results of the selective attention tests for both patient groups were significantly lower than that for controls. The patients with schizophrenia and SLPE performed differently in the alternating and sustained attention tests: patients with SLPE had alternating attention deficits, whereas patients with schizophrenia showed deficits in sustained attention. These quantitative results confirmed the qualitative clinical observations for both patient groups, that is, that patients with schizophrenia had difficulties in focusing attention, whereas those with epilepsy showed perseveration in attention focus.

Blue and Uv-Emitting Upconversion Nanoparticles: Synthesis and (Bio) Analytical Applications.

Rare-earth based upconverting nanoparticles (UCNPs) have attracted much attention due to their unique luminescent properties. The ability to convert multiple photons of lower energy to ones with higher energy through an upconversion (UC) process offers a wide range of applications for UCNPs. The emission intensities and wavelengths of UCNPs are important performance characteristics, which determine the appropriate applications. However, insufficient intensities still limit the use of UCNPs; especially the efficient emission of blue and ultraviolet (UV) light via upconversion remains challenging, as these events require three or more near-infrared (NIR) photons. The aim of the study was to enhance the blue and UV upconversion emission intensities of Tm3+ doped NaYF4 nanoparticles and to demonstrate their utility in in vitro diagnostics. As the distance between the sensitizer and the activator significantly affect the energy transfer efficiency, different strategies were explored to change the local symmetry around the doped lanthanides. One important strategy is the intentional co-doping of active (participate in energy transfer) or passive (do not participate in energy transfer) impurities into the host matrix. The roles of doped passive impurities (K+ and Sc3+) in enhancing the blue and UV upconversions, as well as in influencing the intense UV upconversion emission through excess sensitization (active impurity) were studied. Additionally, the effects of both active and passive impurity doping on the morphological and optical performance of UCNPs were investigated. The applicability of UV emitting UCNPs as an internal light source for glucose sensing in a dry chemistry test strip was demonstrated. The measurements were in agreement with the traditional method based on reflectance measurements using an external UV light source. The use of UCNPs in the glucose test strip offers an alternative detection method with advantages such as control signals for minimizing errors and high penetration of the NIR excitation through the blood sample, which gives more freedom for designing the optical setup. In bioimaging, the excitation of the UCNPs in the transparent IR region of the tissue permits measurements, which are free of background fluorescence and have a high signal-to-background ratio. In addition, the narrow emission bandwidth of the UCNPs enables multiplexed detections. An array-in-well immunoassay was developed using two different UC emission colours. The differentiation between different viral infections and the classification of antibody responses were achieved based on both the position and colour of the signal. The study demonstrates the potential of spectral and spatial multiplexing in the imaging based array-in-well assays.

Autonomic and electrocortical indices of performance monitoring and source memory discrimination in older and younger adults

Reduced capacity for executive cognitive function and for the autonomic control of cardiac responsivity are both concomitants of the aging process. These may be linked through their mutual dependence on medial prefrontal function, but the specifics ofthat linkage have not been well explored. Executive functions associated with medial prefrontal cortex involve various aspects ofperformance monitoring, whereas centrally mediated autonomic functions can be observed as heart rate variability (HRV), i.e., variability in the length of intervals between heart beats. The focus for this thesis was to examine the degree to which the capacity for phasic autonomic adjustments to heart rate relates to performance monitoring in younger and older adults, using measures of electrocortical and autonomic activity. Behavioural performance and attention allocation during two age-sensitive tasks could be predicted by various aspects of autonomic control. For young adults, greater influence of the parasympathetic system on HRV was beneficial for learning unfamiliar maze paths; for older adults, greater sympathetic influence was detrimental to these functions. Further, these relationships were primarily evoked when the task required the construction and use of internalized representations of mazes rather than passive responses to feedback. When memory for source was required, older adults made three times as many source errors as young adults. However, greater parasympathetic influence on HRV in the older group was conducive to avoiding source errors and to reduced electrocortical responses to irrelevant information. Higher sympathetic predominance, in contrast, was associated with higher rates of source error and greater electrocortical responses tq non-target information in both groups. These relations were not seen for 11 errors associated with a speeded perceptual task, irrespective of its difficulty level. Overall, autonomic modulation of cardiac activity was associated with higher levels of performance monitoring, but differentially across tasks and age groups. With respect to age, those older adults who had maintained higher levels of autonomic cardiac regulation appeared to have also maintained higher levels of executive control over task performance.

Autonomic prediction of error-related ERP components in perceptual and conceptual tasks in older and younger adults

In studies of cognitive processing, the allocation of attention has been consistently linked to subtle, phasic adjustments in autonomic control. Both autonomic control of heart rate and control of the allocation of attention are known to decline with age. It is not known, however, whether characteristic individual differences in autonomic control and the ability to control attention are closely linked. To test this, a measure of parasympathetic function, vagal tone (VT) was computed from cardiac recordings from older and younger adults taken before and during performance of two attentiondemanding tasks - the Eriksen visual flanker task and the source memory task. Both tasks elicited event-related potentials (ERPs) that accompany errors, i.e., error-related negativities (ERNs) and error positivities (Pe's). The ERN is a negative deflection in the ERP signal, time-locked to responses made on incorrect trials, likely generated in the anterior cingulate. It is followed immediately by the Pe, a broad, positive deflection which may reflect conscious awareness of having committed an error. Age-attenuation ofERN amplitude has previously been found in paradigms with simple stimulus-response mappings, such as the flanker task, but has rarely been examined in more complex, conceptual tasks. Until now, there have been no reports of its being investigated in a source monitoring task. Age-attenuation of the ERN component was observed in both tasks. Results also indicated that the ERNs generated in these two tasks were generally comparable for young adults. For older adults, however, the ERN from the source monitoring task was not only shallower, but incorporated more frontal processing, apparently reflecting task demands. The error positivities elicited by 3 the two tasks were not comparable, however, and age-attenuation of the Pe was seen only in the more perceptual flanker task. For younger adults, it was Pe scalp topography that seemed to reflect task demands, being maximal over central parietal areas in the flanker task, but over very frontal areas in the source monitoring task. With respect to vagal tone, in the flanker task, neither the number of errors nor ERP amplitudes were predicted by baseline or on-task vagal tone measures. However, in the more difficult source memory task, lower VT was marginally associated with greater numbers of source memory errors in the older group. Thus, for older adults, relatively low levels of parasympathetic control over cardiac response coincided with poorer source memory discrimination. In both groups, lower levels of baseline VT were associated with larger amplitude ERNs, and smaller amplitude Pe's. Thus, low VT was associated in a conceptual task with a greater "emergency response" to errors, and at the same time, reduced awareness of having made them. The efficiency of an individual's complex cognitive processing was therefore associated with the flexibility of parasympathetic control of heart rate, in response to a cognitively challenging task.

Finite-Sample Inference Methods for Simultaneous Equations and Models with Unobserved and Generated Regressors

We propose finite sample tests and confidence sets for models with unobserved and generated regressors as well as various models estimated by instrumental variables methods. The validity of the procedures is unaffected by the presence of identification problems or \"weak instruments\", so no detection of such problems is required. We study two distinct approaches for various models considered by Pagan (1984). The first one is an instrument substitution method which generalizes an approach proposed by Anderson and Rubin (1949) and Fuller (1987) for different (although related) problems, while the second one is based on splitting the sample. The instrument substitution method uses the instruments directly, instead of generated regressors, in order to test hypotheses about the \"structural parameters\" of interest and build confidence sets. The second approach relies on \"generated regressors\", which allows a gain in degrees of freedom, and a sample split technique. For inference about general possibly nonlinear transformations of model parameters, projection techniques are proposed. A distributional theory is obtained under the assumptions of Gaussian errors and strictly exogenous regressors. We show that the various tests and confidence sets proposed are (locally) \"asymptotically valid\" under much weaker assumptions. The properties of the tests proposed are examined in simulation experiments. In general, they outperform the usual asymptotic inference methods in terms of both reliability and power. Finally, the techniques suggested are applied to a model of Tobin’s q and to a model of academic performance.

Identification, Weak Instruments and Statistical Inference in Econometrics

We discuss statistical inference problems associated with identification and testability in econometrics, and we emphasize the common nature of the two issues. After reviewing the relevant statistical notions, we consider in turn inference in nonparametric models and recent developments on weakly identified models (or weak instruments). We point out that many hypotheses, for which test procedures are commonly proposed, are not testable at all, while some frequently used econometric methods are fundamentally inappropriate for the models considered. Such situations lead to ill-defined statistical problems and are often associated with a misguided use of asymptotic distributional results. Concerning nonparametric hypotheses, we discuss three basic problems for which such difficulties occur: (1) testing a mean (or a moment) under (too) weak distributional assumptions; (2) inference under heteroskedasticity of unknown form; (3) inference in dynamic models with an unlimited number of parameters. Concerning weakly identified models, we stress that valid inference should be based on proper pivotal functions —a condition not satisfied by standard Wald-type methods based on standard errors — and we discuss recent developments in this field, mainly from the viewpoint of building valid tests and confidence sets. The techniques discussed include alternative proposed statistics, bounds, projection, split-sampling, conditioning, Monte Carlo tests. The possibility of deriving a finite-sample distributional theory, robustness to the presence of weak instruments, and robustness to the specification of a model for endogenous explanatory variables are stressed as important criteria assessing alternative procedures.

Exogeneity, weak identification and instrument selection in econometrics

La dernière décennie a connu un intérêt croissant pour les problèmes posés par les variables instrumentales faibles dans la littérature économétrique, c’est-à-dire les situations où les variables instrumentales sont faiblement corrélées avec la variable à instrumenter. En effet, il est bien connu que lorsque les instruments sont faibles, les distributions des statistiques de Student, de Wald, du ratio de vraisemblance et du multiplicateur de Lagrange ne sont plus standard et dépendent souvent de paramètres de nuisance. Plusieurs études empiriques portant notamment sur les modèles de rendements à l’éducation [Angrist et Krueger (1991, 1995), Angrist et al. (1999), Bound et al. (1995), Dufour et Taamouti (2007)] et d’évaluation des actifs financiers (C-CAPM) [Hansen et Singleton (1982,1983), Stock et Wright (2000)], où les variables instrumentales sont faiblement corrélées avec la variable à instrumenter, ont montré que l’utilisation de ces statistiques conduit souvent à des résultats peu fiables. Un remède à ce problème est l’utilisation de tests robustes à l’identification [Anderson et Rubin (1949), Moreira (2002), Kleibergen (2003), Dufour et Taamouti (2007)]. Cependant, il n’existe aucune littérature économétrique sur la qualité des procédures robustes à l’identification lorsque les instruments disponibles sont endogènes ou à la fois endogènes et faibles. Cela soulève la question de savoir ce qui arrive aux procédures d’inférence robustes à l’identification lorsque certaines variables instrumentales supposées exogènes ne le sont pas effectivement. Plus précisément, qu’arrive-t-il si une variable instrumentale invalide est ajoutée à un ensemble d’instruments valides? Ces procédures se comportent-elles différemment? Et si l’endogénéité des variables instrumentales pose des difficultés majeures à l’inférence statistique, peut-on proposer des procédures de tests qui sélectionnent les instruments lorsqu’ils sont à la fois forts et valides? Est-il possible de proposer les proédures de sélection d’instruments qui demeurent valides même en présence d’identification faible? Cette thèse se focalise sur les modèles structurels (modèles à équations simultanées) et apporte des réponses à ces questions à travers quatre essais. Le premier essai est publié dans Journal of Statistical Planning and Inference 138 (2008) 2649 – 2661. Dans cet essai, nous analysons les effets de l’endogénéité des instruments sur deux statistiques de test robustes à l’identification: la statistique d’Anderson et Rubin (AR, 1949) et la statistique de Kleibergen (K, 2003), avec ou sans instruments faibles. D’abord, lorsque le paramètre qui contrôle l’endogénéité des instruments est fixe (ne dépend pas de la taille de l’échantillon), nous montrons que toutes ces procédures sont en général convergentes contre la présence d’instruments invalides (c’est-à-dire détectent la présence d’instruments invalides) indépendamment de leur qualité (forts ou faibles). Nous décrivons aussi des cas où cette convergence peut ne pas tenir, mais la distribution asymptotique est modifiée d’une manière qui pourrait conduire à des distorsions de niveau même pour de grands échantillons. Ceci inclut, en particulier, les cas où l’estimateur des double moindres carrés demeure convergent, mais les tests sont asymptotiquement invalides. Ensuite, lorsque les instruments sont localement exogènes (c’est-à-dire le paramètre d’endogénéité converge vers zéro lorsque la taille de l’échantillon augmente), nous montrons que ces tests convergent vers des distributions chi-carré non centrées, que les instruments soient forts ou faibles. Nous caractérisons aussi les situations où le paramètre de non centralité est nul et la distribution asymptotique des statistiques demeure la même que dans le cas des instruments valides (malgré la présence des instruments invalides). Le deuxième essai étudie l’impact des instruments faibles sur les tests de spécification du type Durbin-Wu-Hausman (DWH) ainsi que le test de Revankar et Hartley (1973). Nous proposons une analyse en petit et grand échantillon de la distribution de ces tests sous l’hypothèse nulle (niveau) et l’alternative (puissance), incluant les cas où l’identification est déficiente ou faible (instruments faibles). Notre analyse en petit échantillon founit plusieurs perspectives ainsi que des extensions des précédentes procédures. En effet, la caractérisation de la distribution de ces statistiques en petit échantillon permet la construction des tests de Monte Carlo exacts pour l’exogénéité même avec les erreurs non Gaussiens. Nous montrons que ces tests sont typiquement robustes aux intruments faibles (le niveau est contrôlé). De plus, nous fournissons une caractérisation de la puissance des tests, qui exhibe clairement les facteurs qui déterminent la puissance. Nous montrons que les tests n’ont pas de puissance lorsque tous les instruments sont faibles [similaire à Guggenberger(2008)]. Cependant, la puissance existe tant qu’au moins un seul instruments est fort. La conclusion de Guggenberger (2008) concerne le cas où tous les instruments sont faibles (un cas d’intérêt mineur en pratique). Notre théorie asymptotique sous les hypothèses affaiblies confirme la théorie en échantillon fini. Par ailleurs, nous présentons une analyse de Monte Carlo indiquant que: (1) l’estimateur des moindres carrés ordinaires est plus efficace que celui des doubles moindres carrés lorsque les instruments sont faibles et l’endogenéité modérée [conclusion similaire à celle de Kiviet and Niemczyk (2007)]; (2) les estimateurs pré-test basés sur les tests d’exogenété ont une excellente performance par rapport aux doubles moindres carrés. Ceci suggère que la méthode des variables instrumentales ne devrait être appliquée que si l’on a la certitude d’avoir des instruments forts. Donc, les conclusions de Guggenberger (2008) sont mitigées et pourraient être trompeuses. Nous illustrons nos résultats théoriques à travers des expériences de simulation et deux applications empiriques: la relation entre le taux d’ouverture et la croissance économique et le problème bien connu du rendement à l’éducation. Le troisième essai étend le test d’exogénéité du type Wald proposé par Dufour (1987) aux cas où les erreurs de la régression ont une distribution non-normale. Nous proposons une nouvelle version du précédent test qui est valide même en présence d’erreurs non-Gaussiens. Contrairement aux procédures de test d’exogénéité usuelles (tests de Durbin-Wu-Hausman et de Rvankar- Hartley), le test de Wald permet de résoudre un problème courant dans les travaux empiriques qui consiste à tester l’exogénéité partielle d’un sous ensemble de variables. Nous proposons deux nouveaux estimateurs pré-test basés sur le test de Wald qui performent mieux (en terme d’erreur quadratique moyenne) que l’estimateur IV usuel lorsque les variables instrumentales sont faibles et l’endogénéité modérée. Nous montrons également que ce test peut servir de procédure de sélection de variables instrumentales. Nous illustrons les résultats théoriques par deux applications empiriques: le modèle bien connu d’équation du salaire [Angist et Krueger (1991, 1999)] et les rendements d’échelle [Nerlove (1963)]. Nos résultats suggèrent que l’éducation de la mère expliquerait le décrochage de son fils, que l’output est une variable endogène dans l’estimation du coût de la firme et que le prix du fuel en est un instrument valide pour l’output. Le quatrième essai résout deux problèmes très importants dans la littérature économétrique. D’abord, bien que le test de Wald initial ou étendu permette de construire les régions de confiance et de tester les restrictions linéaires sur les covariances, il suppose que les paramètres du modèle sont identifiés. Lorsque l’identification est faible (instruments faiblement corrélés avec la variable à instrumenter), ce test n’est en général plus valide. Cet essai développe une procédure d’inférence robuste à l’identification (instruments faibles) qui permet de construire des régions de confiance pour la matrices de covariances entre les erreurs de la régression et les variables explicatives (possiblement endogènes). Nous fournissons les expressions analytiques des régions de confiance et caractérisons les conditions nécessaires et suffisantes sous lesquelles ils sont bornés. La procédure proposée demeure valide même pour de petits échantillons et elle est aussi asymptotiquement robuste à l’hétéroscédasticité et l’autocorrélation des erreurs. Ensuite, les résultats sont utilisés pour développer les tests d’exogénéité partielle robustes à l’identification. Les simulations Monte Carlo indiquent que ces tests contrôlent le niveau et ont de la puissance même si les instruments sont faibles. Ceci nous permet de proposer une procédure valide de sélection de variables instrumentales même s’il y a un problème d’identification. La procédure de sélection des instruments est basée sur deux nouveaux estimateurs pré-test qui combinent l’estimateur IV usuel et les estimateurs IV partiels. Nos simulations montrent que: (1) tout comme l’estimateur des moindres carrés ordinaires, les estimateurs IV partiels sont plus efficaces que l’estimateur IV usuel lorsque les instruments sont faibles et l’endogénéité modérée; (2) les estimateurs pré-test ont globalement une excellente performance comparés à l’estimateur IV usuel. Nous illustrons nos résultats théoriques par deux applications empiriques: la relation entre le taux d’ouverture et la croissance économique et le modèle de rendements à l’éducation. Dans la première application, les études antérieures ont conclu que les instruments n’étaient pas trop faibles [Dufour et Taamouti (2007)] alors qu’ils le sont fortement dans la seconde [Bound (1995), Doko et Dufour (2009)]. Conformément à nos résultats théoriques, nous trouvons les régions de confiance non bornées pour la covariance dans le cas où les instruments sont assez faibles.

Conventional and Reciprocal Approaches to the Forward and Inverse Problems of Electroencephalography

Le problème inverse en électroencéphalographie (EEG) est la localisation de sources de courant dans le cerveau utilisant les potentiels de surface sur le cuir chevelu générés par ces sources. Une solution inverse implique typiquement de multiples calculs de potentiels de surface sur le cuir chevelu, soit le problème direct en EEG. Pour résoudre le problème direct, des modèles sont requis à la fois pour la configuration de source sous-jacente, soit le modèle de source, et pour les tissues environnants, soit le modèle de la tête. Cette thèse traite deux approches bien distinctes pour la résolution du problème direct et inverse en EEG en utilisant la méthode des éléments de frontières (BEM): l’approche conventionnelle et l’approche réciproque. L’approche conventionnelle pour le problème direct comporte le calcul des potentiels de surface en partant de sources de courant dipolaires. D’un autre côté, l’approche réciproque détermine d’abord le champ électrique aux sites des sources dipolaires quand les électrodes de surfaces sont utilisées pour injecter et retirer un courant unitaire. Le produit scalaire de ce champ électrique avec les sources dipolaires donne ensuite les potentiels de surface. L’approche réciproque promet un nombre d’avantages par rapport à l’approche conventionnelle dont la possibilité d’augmenter la précision des potentiels de surface et de réduire les exigences informatiques pour les solutions inverses. Dans cette thèse, les équations BEM pour les approches conventionnelle et réciproque sont développées en utilisant une formulation courante, la méthode des résidus pondérés. La réalisation numérique des deux approches pour le problème direct est décrite pour un seul modèle de source dipolaire. Un modèle de tête de trois sphères concentriques pour lequel des solutions analytiques sont disponibles est utilisé. Les potentiels de surfaces sont calculés aux centroïdes ou aux sommets des éléments de discrétisation BEM utilisés. La performance des approches conventionnelle et réciproque pour le problème direct est évaluée pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable et deux valeurs très différentes pour la conductivité du crâne. On détermine ensuite si les avantages potentiels de l’approche réciproquesuggérés par les simulations du problème direct peuvent êtres exploités pour donner des solutions inverses plus précises. Des solutions inverses à un seul dipôle sont obtenues en utilisant la minimisation par méthode du simplexe pour à la fois l’approche conventionnelle et réciproque, chacun avec des versions aux centroïdes et aux sommets. Encore une fois, les simulations numériques sont effectuées sur un modèle à trois sphères concentriques pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable. La précision des solutions inverses des deux approches est comparée pour les deux conductivités différentes du crâne, et leurs sensibilités relatives aux erreurs de conductivité du crâne et au bruit sont évaluées. Tandis que l’approche conventionnelle aux sommets donne les solutions directes les plus précises pour une conductivité du crâne supposément plus réaliste, les deux approches, conventionnelle et réciproque, produisent de grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu pour des dipôles très excentriques. Les approches réciproques produisent le moins de variations en précision des solutions directes pour différentes valeurs de conductivité du crâne. En termes de solutions inverses pour un seul dipôle, les approches conventionnelle et réciproque sont de précision semblable. Les erreurs de localisation sont petites, même pour des dipôles très excentriques qui produisent des grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu, à cause de la nature non linéaire des solutions inverses pour un dipôle. Les deux approches se sont démontrées également robustes aux erreurs de conductivité du crâne quand du bruit est présent. Finalement, un modèle plus réaliste de la tête est obtenu en utilisant des images par resonace magnétique (IRM) à partir desquelles les surfaces du cuir chevelu, du crâne et du cerveau/liquide céphalorachidien (LCR) sont extraites. Les deux approches sont validées sur ce type de modèle en utilisant des véritables potentiels évoqués somatosensoriels enregistrés à la suite de stimulation du nerf médian chez des sujets sains. La précision des solutions inverses pour les approches conventionnelle et réciproque et leurs variantes, en les comparant à des sites anatomiques connus sur IRM, est encore une fois évaluée pour les deux conductivités différentes du crâne. Leurs avantages et inconvénients incluant leurs exigences informatiques sont également évalués. Encore une fois, les approches conventionnelle et réciproque produisent des petites erreurs de position dipolaire. En effet, les erreurs de position pour des solutions inverses à un seul dipôle sont robustes de manière inhérente au manque de précision dans les solutions directes, mais dépendent de l’activité superposée d’autres sources neurales. Contrairement aux attentes, les approches réciproques n’améliorent pas la précision des positions dipolaires comparativement aux approches conventionnelles. Cependant, des exigences informatiques réduites en temps et en espace sont les avantages principaux des approches réciproques. Ce type de localisation est potentiellement utile dans la planification d’interventions neurochirurgicales, par exemple, chez des patients souffrant d’épilepsie focale réfractaire qui ont souvent déjà fait un EEG et IRM.

No Laughing Matter: Shakespearean Melancholy and the Transformation of Comedy

Mon projet de thèse démontre le rôle essentiel que tient la mélancolie dans les comédies de Shakespeare. J’analyse sa présence au travers de multiples pièces, des farces initiales, en passant par les comédies romantiques, jusqu’aux tragicomédies qui ponctuent les dernières années de sa carrière. Je dénote ainsi sa métamorphose au sein du genre comique, passant d’une représentation individuelle se rapportant à la théorie des humeurs, à un spectre émotionnel se greffant aux structures théâtrales dans lesquelles il évolue. Je suggère que cette progression s’apparent au cycle de joie et de tristesse qui forme la façon par laquelle Shakespeare dépeint l’émotion sur scène. Ma thèse délaisse donc les théories sur la mélancolie se rapportant aux humeurs et à la psychanalyse, afin de repositionner celle-ci dans un créneau shakespearien, comique, et historique, où le mot « mélancolie » évoque maintes définitions sur un plan social, scientifique, et surtout théâtrale. Suite à un bref aperçu de sa prévalence en Angleterre durant la Renaissance lors de mon introduction, les chapitres suivants démontrent la surabondance de mélancolie dans les comédies de Shakespeare. A priori, j’explore les façons par lesquelles elle est développée au travers de La Comedie des Erreurs et Peines d’Amour Perdues. Les efforts infructueux des deux pièces à se débarrasser de leur mélancolie par l’entremise de couplage hétérosexuels indique le malaise que celle-ci transmet au style comique de Shakespere et ce, dès ces premiers efforts de la sorte. Le troisième chapitre soutient que Beaucoup de Bruit pour Rien et Le Marchand de Venise offrent des exemples parangons du phénomène par lequel des personnages mélancoliques refusent de tempérer leurs comportements afin de se joindre aux célébrations qui clouent chaque pièce. La mélancolie que l’on retrouve ici génère une ambiguïté émotionnelle qui complique sa présence au sein du genre comique. Le chapitre suivant identifie Comme il vous plaira et La Nuit des Rois comme l’apogée du traitement comique de la mélancolie entrepris par Shakespeare. Je suggère que ces pièces démontrent l’instant où les caractérisations corporelles de la mélancolie ne sont plus de mise pour le style dramatique vers lequel Shakespeare se tourne progressivement. Le dernier chapitre analyse donc Périclès, prince de Tyr et Le Conte d’Hiver afin de démontrer que, dans la dernière phase de sa carrière théâtrale, Shakespeare a recours aux taxonomies comiques élucidées ultérieurement afin de créer une mélancolie spectrale qui s’attardent au-delà des pièces qu’elle hante. Cette caractérisation se rapporte aux principes de l’art impressionniste, puisqu’elle promeut l’abandon de la précision au niveau du texte pour favoriser les réponses émotionnelles que les pièces véhiculent. Finalement, ma conclusion démontre que Les Deux Nobles Cousins représente la culmination du développement de la mélancolie dans les comédies de Shakespeare, où l’incarnation spectrale du chapitre précèdent atteint son paroxysme. La nature collaborative de la pièce suggère également un certain rituel transitif entre la mélancolie dite Shakespearienne et celle développée par John Fletcher à l’intérieure de la même pièce.

A poetics of apprehension : indeterminacy in Gertrude Stein, Emily Dickinson and Caroline Bergvall

Ce mémoire examine les poétiques de trois poètes très différentes, mais dont les œuvres peuvent être qualifiées d'indéterminées et de radicales : Emily Dickinson (1830-1886), Gertrude Stein (1874-1946) et Caroline Bergvall (née en 1962). Dickinson et Stein sont anglo-américaines, tandis que Bergvall est d’origine franco-norvégienne, bien qu'elle choisisse d’écrire en anglais. Toutes les trois rompent la structure syntaxique conventionnelle de l’anglais par leurs poétiques, ce qui comporte des implications esthétiques et politiques. Dans ce qui suit, j’analyse l’indétermination de leurs poétiques à partir de la notion, décrite par Lyn Hejinian, de la description comme appréhension qui présente l’écriture comme un mode de connaissance plutôt qu'un moyen d’enregistrer ce que le poète sait déjà. La temporalité de cette activité épistémologique est donc celle du présent de l’écriture, elle lui est concomitante. J'affirme que c'est cette temporalité qui, en ouvrant l’écriture aux événements imprévus, aux vicissitudes, aux hésitations, aux erreurs et torsions de l’affect, cause l'indétermination de la poésie. Dans le premier chapitre, j'envisage l'appréhension chez Gertrude Stein à travers son engagement, tout au long de sa carrière, envers « le présent continu » de l’écriture. Le deuxième chapitre porte sur le sens angoissé de l’appréhension dans la poésie de Dickinson, où le malaise, en empêchant ou en refoulant une pensée, suspend la connaissance. Le langage, sollicité par une expérience qu'il ne peut lui-même exprimer, donne forme à l'indétermination. Un dernier chapitre considère l’indétermination linguistique du texte et de l’exposition Say Parsley, dans lesquels Bergvall met en scène l’appréhension du langage : une appréhension qui survient plutôt chez le lecteur ou spectateur que chez la poète.