Paineellisten rumpusuodinten kunnossapitostrategian kehittäminen ja implementointi

Tutkimuksen tavoitteena oli luoda UPM-Kymmene Oyj:n Kaukaan sellutehtaalle tuotannolliset näkökulmat huomioiva ja kunnossapitokustannukset optimoiva paineellisten rumpusuodinten kunnossapitostrategia. Paineelliset rumpusuotimet on sellutehtaan kuitulinjan keskeinen laiteryhmä, jonka vuosittaiset kunnossapitokustannukset ovat merkittävät. Tarkastelu työssä keskittyi paineellisen rumpusuotimen päätytiivistyksen kunnossapitostrategian kehittämiseen, koska päätytiivistys muodostaa laitteen vuosittaisista kustannuksista suurimman osan. Kunnossapitokustannusten optimointi suoritettiin strategisen johtamisen periaatteiden mukaisesti eri teknistaloudelliset näkökulmat huomioiden. Kunnossapidon toteutukselle määriteltiin tuotannon tavoitteet, jonka perusteella luotiin uusi kunnossapitostrategia. Työssä tehdyn tutkimuksen perusteella siirtymällä korjaavasta kunnossapidosta ehkäisevään kunnossapitoon, voidaan saavuttaa säästöjä kunnossapitokustannuksissa. Uuden strategian toteutumisen mahdollistamiseksi määriteltiin strategiset projektit, jotka käsittelivät muun muassa uusien tiivistemateriaalien käyttöönottoa, alajärjestelmien muutostöitä sekä toimintatapojen muutoksia. Strategian ja strategisten projektien toteutusta varten laadittiin kirjalliset dokumentit, joiden perusteella implementointi suoritetaan. Toimenpiteille määriteltiin vastuuhenkilöt ja toteutusajat, joiden mukaisesti eri organisaatiotasot toimivat. Strategia laadittiin seuraavalle kymmenelle vuodelle, mutta strategian toteutusta ja tuloksia on seurattava vuosittain. Muuttuvassa liiketoimintaympäristössä kunnossapidon optimitila ei ole staattinen, joten strategiaa on oltava valmis päivittämään. Aktiivisella ja suunnitelmallisella toiminnalla on mahdollista saavuttaa merkittäviä säästöjä tuotannon ja kunnossapidon näkökulmasta.

Financial performance of segments in the intelligent home network

The goal of this study is to examine the intelligent home business network in order to determine which part of the network has the best financial abilities to produce new business models and products/services by using financial statement analysis. A group of 377 studied limited companies is divided into four examined segments based on their offering in producing intelligent homes. The segments are customer service providers, system integrators, subsystem suppliers and component suppliers. Eight different key figures are calculated from each of the companies to get a comprehensive view of their financial performances, after which each of the segments is studied statistically to determine the performances of the whole segments. The actual performance differences between the segments are calculated by using the multi-criteria decision analysis method in which the performances of the key figures are graded and each key figure is weighted according to its importance for the goal of the study. The results of this analysis showed that subsystem suppliers have the best financial performance. Second best are system integrators, third are customer service providers and fourth component suppliers. None of the segments were strikingly poor, but even component suppliers were rather reasonable in their performance; so, it can be said that no part of the intelligent home business network has remarkably inadequate financial abilities to develop new business models and products/services.

Harvesting and wood transport planning with SNAP III program (Scheduling and Network Analysis Program) in a pine plantation in Southeast Brazil

The objective of this study was to verify the potential of SNAP III (Scheduling and Network Analysis Program) as a support tool for harvesting and wood transport planning in Brazil harvesting subsystem definition and establishment of a compatible route were assessed. Initially, machine operational and production costs were determined in seven subsystems for the study area, and quality indexes, construction and maintenance costs of forest roads were obtained and used as SNAP III program input data. The results showed, that three categories of forest road occurrence were observed in the study area: main, secondary and tertiary which, based on quality index, allowed a medium vehicle speed of about 41, 30 and 24 km/hours and a construction cost of about US$ 5,084.30, US$ 2,275.28 and US$ 1,650.00/km, respectively. The SNAP III program used as a support tool for the planning, was found to have a high potential tool in the harvesting and wood transport planning. The program was capable of defining efficiently, the harvesting subsystem on technical and economical basis, the best wood transport route and the forest road to be used in each period of the horizon planning.

Evaluation of Machine Learning Classifiers for Mobile Network Intrusion Detection Systems

Mobile malwares are increasing with the growing number of Mobile users. Mobile malwares can perform several operations which lead to cybersecurity threats such as, stealing financial or personal information, installing malicious applications, sending premium SMS, creating backdoors, keylogging and crypto-ransomware attacks. Knowing the fact that there are many illegitimate Applications available on the App stores, most of the mobile users remain careless about the security of their Mobile devices and become the potential victim of these threats. Previous studies have shown that not every antivirus is capable of detecting all the threats; due to the fact that Mobile malwares use advance techniques to avoid detection. A Network-based IDS at the operator side will bring an extra layer of security to the subscribers and can detect many advanced threats by analyzing their traffic patterns. Machine Learning(ML) will provide the ability to these systems to detect unknown threats for which signatures are not yet known. This research is focused on the evaluation of Machine Learning classifiers in Network-based Intrusion detection systems for Mobile Networks. In this study, different techniques of Network-based intrusion detection with their advantages, disadvantages and state of the art in Hybrid solutions are discussed. Finally, a ML based NIDS is proposed which will work as a subsystem, to Network-based IDS deployed by Mobile Operators, that can help in detecting unknown threats and reducing false positives. In this research, several ML classifiers were implemented and evaluated. This study is focused on Android-based malwares, as Android is the most popular OS among users, hence most targeted by cyber criminals. Supervised ML algorithms based classifiers were built using the dataset which contained the labeled instances of relevant features. These features were extracted from the traffic generated by samples of several malware families and benign applications. These classifiers were able to detect malicious traffic patterns with the TPR upto 99.6% during Cross-validation test. Also, several experiments were conducted to detect unknown malware traffic and to detect false positives. These classifiers were able to detect unknown threats with the Accuracy of 97.5%. These classifiers could be integrated with current NIDS', which use signatures, statistical or knowledge-based techniques to detect malicious traffic. Technique to integrate the output from ML classifier with traditional NIDS is discussed and proposed for future work.

The decoupling approach to quantum information theory

La théorie de l'information quantique étudie les limites fondamentales qu'imposent les lois de la physique sur les tâches de traitement de données comme la compression et la transmission de données sur un canal bruité. Cette thèse présente des techniques générales permettant de résoudre plusieurs problèmes fondamentaux de la théorie de l'information quantique dans un seul et même cadre. Le théorème central de cette thèse énonce l'existence d'un protocole permettant de transmettre des données quantiques que le receveur connaît déjà partiellement à l'aide d'une seule utilisation d'un canal quantique bruité. Ce théorème a de plus comme corollaires immédiats plusieurs théorèmes centraux de la théorie de l'information quantique. Les chapitres suivants utilisent ce théorème pour prouver l'existence de nouveaux protocoles pour deux autres types de canaux quantiques, soit les canaux de diffusion quantiques et les canaux quantiques avec information supplémentaire fournie au transmetteur. Ces protocoles traitent aussi de la transmission de données quantiques partiellement connues du receveur à l'aide d'une seule utilisation du canal, et ont comme corollaires des versions asymptotiques avec et sans intrication auxiliaire. Les versions asymptotiques avec intrication auxiliaire peuvent, dans les deux cas, être considérées comme des versions quantiques des meilleurs théorèmes de codage connus pour les versions classiques de ces problèmes. Le dernier chapitre traite d'un phénomène purement quantique appelé verrouillage: il est possible d'encoder un message classique dans un état quantique de sorte qu'en lui enlevant un sous-système de taille logarithmique par rapport à sa taille totale, on puisse s'assurer qu'aucune mesure ne puisse avoir de corrélation significative avec le message. Le message se trouve donc «verrouillé» par une clé de taille logarithmique. Cette thèse présente le premier protocole de verrouillage dont le critère de succès est que la distance trace entre la distribution jointe du message et du résultat de la mesure et le produit de leur marginales soit suffisamment petite.

Le dilemme de la promotion de la santé en Amérique latine : les cas de l’Argentine et du Brésil

À partir des années 1980, la théorisation de la promotion de la santé et sa mise en place font partie de l’agenda des organisations internationales de santé et de plusieurs gouvernements. Cependant, une certaine tension est observable dans la compréhension de la promotion de la santé, et ce, dès ses débuts. En effet, elle est conçue en général selon une approche comportementale comme stratégie pour le changement de comportements individuels ou collectifs qui met l’accent sur les facteurs de risque et très peu fréquemment conçue selon une approche structurelle, incluant une action sur les déterminants structurels des sociétés responsables de l’état de santé des populations dans une mesure plus importante que les systèmes de soins. Cette recherche qualitative –étude de cas multiples- menée en Argentine et au Brésil, vise à analyser la place et la compréhension de la promotion de la santé dans les politiques nationales de santé de deux pays à travers l’analyse du processus d’élaboration des politiques publiques. Nous viserons à distinguer la promotion de la santé en tant que comportementale ou structurelle et à expliquer les raisons pour lesquelles elle est comprise de telle ou telle autre façon. Finalement, nous essayerons d’identifier les opportunités pour qu’une approche structurelle de la promotion de la santé soit adoptée dans la politique nationale de santé. Les données analysées proviennent d’entrevues semi-structurées (n=28) et de documents divers : sites gouvernementaux sur Internet, documents remis par les interviewés, documents officiels, soit gouvernementaux, soit des organismes de coopération et de financement. Notre cadre conceptuel s’est inspiré des trois modèles : celui du changement des politiques publiques de Sabatier et Jenkins-Smith (1999 ; 2009), celui des courants politiques de Kingdon (1984) et le cadre conceptuel proposé par Walt (1994) pour l’analyse du rôle des organisations internationales. Nous avons identifié deux niveaux d’analyse : l’organisation de l’État et le sous-système de santé. Nous avons aussi tenu compte de l’influence des événements externes et des organisations internationales de coopération technique et de financement. Notre démarche vise à observer, à analyser et à comprendre la façon dont ces niveaux influencent la place et la compréhension de la promotion de la santé dans la politique nationale de santé. La perspective temporelle de plus de douze années nous a permis de mener une analyse sur plusieurs années et de mieux comprendre le changement de la politique de santé à différents moments de son histoire ainsi que l’identification des acteurs et des coalitions les plus importants depuis l’origine des champs de la santé publique dans les deux pays. Les résultats de notre analyse montrent que la promotion de la santé – conçue selon une approche structurelle – ne fait pas encore partie du courant principal de la politique nationale de santé dans aucun des deux pays. Cependant, les explications diffèrent : En Argentine, on observe un sous-système de santé fragmenté avec prédominance du modèle médical ; les actions menées renforcent ce fonctionnement en ne permettant pas la discussion à propos des valeurs sous-jacentes à l’organisation du système de santé ni sur son changement en fonction des besoins de santé du pays. Au Brésil, la réforme sanitaire questionne le modèle préexistant et arrive à instaurer la santé comme droit au niveau de l’État. L’accent mis sur l’organisation des services réduit la compréhension de la promotion de la santé à une « politique nationale de promotion de la santé » qui vise le changement des comportements. L’analyse du rôle des organisations internationales montre deux situations différentes dans les deux pays : pour l’Argentine, il existe une dépendance majeure autant à l’agenda qu’au financement de ces organisations. Le manque d’un agenda national en matière de promotion de la santé fait que le pays adopte l’agenda international avec très peu des questionnements. Dans le cas du Brésil, la situation est bien différente et on observe une capacité importante à négocier avec la coopération internationale. Cela se fait aussi avec un intérêt du pays pour l’adoption de l’agenda des organisations internationales dans le but d’une reconnaissance et de sa participation à des instances internationales. Alors, pour des raisons différentes, les deux pays adoptent l’agenda international de la promotion de la santé avec une approche comportementale. À partir de notre recherche, nous considérons que cinq réflexions doivent guider l’analyse de la promotion de la santé en Amérique latine : 1) Les processus de réforme de l’État des années 1990 et ses conséquences actuelles (type de réforme, valeurs sociétales, arrangements constitutionnels) ; 2) Les processus de réforme des systèmes de santé avec un regard sur la composante de décentralisation (réforme sanitaire ou administrative ?, quel modèle prédomine dans le champ de la santé publique ?) ; 3) La revalorisation des soins primaires de santé de la fin des années 1990 (quel impact dans le pays ?) ; 4) La tendance à la réduction des propositions élargies autant des politiques que des programmes ; et 5) Les défis actuels des systèmes de santé (travailler avec d’autres secteurs pour produire de la santé, pour incorporer et pour mieux maîtriser les déterminants sociaux et structuraux de santé). Les résultats de notre analyse nous permettent d’identifier l’importance du rôle du gouvernement national par rapport au développement et à la compréhension de la promotion de la santé. De plus, cette recherche montre que même s’il existe une influence du contexte et de l’idéologie du gouvernement sur la compréhension de la promotion et l’inclusion des déterminants sociaux de santé, c’est l’organisation de l’État avec ces valeurs de base qui sera déterminante dans la création des conditions pour le développement d’une promotion de la santé structurelle. Alors que la littérature sur la promotion de la santé accorde encore très peu de place au rôle du niveau national et de l’État dans son développement, il est clair que ces derniers ont un impact fondamental sur la place de la promotion de la santé dans la politique et sur la façon de la comprendre et de la mettre en place. Les théories utilisées pour cette recherche nous ont aidée à modéliser notre cadre conceptuel et à mener une démarche d’analyse des politiques publiques. Cette démarche permet d’améliorer les connaissances sur le changement de la politique nationale de santé par rapport à la promotion de la santé en tenant compte des dynamiques gouvernementales, champ peu exploré encore. Ce cadre conceptuel, à la fois souple et rigoureux, pourrait s’avérer approprié pour mener d’autres recherches similaires portant sur la place et la compréhension de la promotion de la santé dans les politiques nationales de santé dans d’autres pays de l’Amérique latine.

Structure de la distribution de probabilités de l'état GHZ sous l'action locale de transformations du groupe U(2)

Dans ce mémoire, je démontre que la distribution de probabilités de l'état quantique Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) sous l'action locale de mesures de von Neumann indépendantes sur chaque qubit suit une distribution qui est une combinaison convexe de deux distributions. Les coefficients de la combinaison sont reliés aux parties équatoriales des mesures et les distributions associées à ces coefficients sont reliées aux parties réelles des mesures. Une application possible du résultat est qu'il permet de scinder en deux la simulation de l'état GHZ. Simuler, en pire cas ou en moyenne, un état quantique comme GHZ avec des ressources aléatoires, partagées ou privées, et des ressources classiques de communication, ou même des ressources fantaisistes comme les boîtes non locales, est un problème important en complexité de la communication quantique. On peut penser à ce problème de simulation comme un problème où plusieurs personnes obtiennent chacune une mesure de von Neumann à appliquer sur le sous-système de l'état GHZ qu'il partage avec les autres personnes. Chaque personne ne connaît que les données décrivant sa mesure et d'aucune façon une personne ne connaît les données décrivant la mesure d'une autre personne. Chaque personne obtient un résultat aléatoire classique. La distribution conjointe de ces résultats aléatoires classiques suit la distribution de probabilités trouvée dans ce mémoire. Le but est de simuler classiquement la distribution de probabilités de l'état GHZ. Mon résultat indique une marche à suivre qui consiste d'abord à simuler les parties équatoriales des mesures pour pouvoir ensuite savoir laquelle des distributions associées aux parties réelles des mesures il faut simuler. D'autres chercheurs ont trouvé comment simuler les parties équatoriales des mesures de von Neumann avec de la communication classique dans le cas de 3 personnes, mais la simulation des parties réelles résiste encore et toujours.

Rigorous characterization of oxygen vacancies in ionic oxides

Charged and neutral oxygen vacancies in the bulk and on perfect and defective surfaces of MgO are characterized as quantum-mechanical subsystems chemically bonded to the host lattice and containing most of the charge left by the removed oxygens. Attractors of the electron density appear inside the vacancy, a necessary condition for the existence of a subsystem according to the atoms in molecules theory. The analysis of the electron localization function also shows attractors at the vacancy sites, which are associated to a localization basin shared with the valence domain of the nearest oxygens. This polyatomic superanion exhibits chemical trends guided by the formal charge and the coordination of the vacancy. The topological approach is shown to be essential to understand and predict the nature and chemical reactivity of these objects. There is not a vacancy but a coreless pseudoanion that behaves as an activated host oxygen.

Modelling and simulation of a photovoltaic fuel cell hybrid system

A stand-alone power system is an autonomous system that supplies electricity to the user load without being connected to the electric grid. This kind of decentralized system is frequently located in remote and inaccessible areas. It is essential for about one third of the world population which are living in developed or isolated regions and have no access to an electricity utility grid. The most people live in remote and rural areas, with low population density, lacking even the basic infrastructure. The utility grid extension to these locations is not a cost effective option and sometimes technically not feasible. The purpose of this thesis is the modelling and simulation of a stand-alone hybrid power system, referred to as “hydrogen Photovoltaic-Fuel Cell (PVFC) hybrid system”. It couples a photovoltaic generator (PV), an alkaline water electrolyser, a storage gas tank, a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), and power conditioning units (PCU) to give different system topologies. The system is intended to be an environmentally friendly solution since it tries maximising the use of a renewable energy source. Electricity is produced by a PV generator to meet the requirements of a user load. Whenever there is enough solar radiation, the user load can be powered totally by the PV electricity. During periods of low solar radiation, auxiliary electricity is required. An alkaline high pressure water electrolyser is powered by the excess energy from the PV generator to produce hydrogen and oxygen at a pressure of maximum 30bar. Gases are stored without compression for short- (hourly or daily) and long- (seasonal) term. A proton exchange membrane (PEM) fuel cell is used to keep the system’s reliability at the same level as for the conventional system while decreasing the environmental impact of the whole system. The PEM fuel cell consumes gases which are produced by an electrolyser to meet the user load demand when the PV generator energy is deficient, so that it works as an auxiliary generator. Power conditioning units are appropriate for the conversion and dispatch the energy between the components of the system. No batteries are used in this system since they represent the weakest when used in PV systems due to their need for sophisticated control and their short lifetime. The model library, ISET Alternative Power Library (ISET-APL), is designed by the Institute of Solar Energy supply Technology (ISET) and used for the simulation of the hybrid system. The physical, analytical and/or empirical equations of each component are programmed and implemented separately in this library for the simulation software program Simplorer by C++ language. The model parameters are derived from manufacturer’s performance data sheets or measurements obtained from literature. The identification and validation of the major hydrogen PVFC hybrid system component models are evaluated according to the measured data of the components, from the manufacturer’s data sheet or from actual system operation. Then, the overall system is simulated, at intervals of one hour each, by using solar radiation as the primary energy input and hydrogen as energy storage for one year operation. A comparison between different topologies, such as DC or AC coupled systems, is carried out on the basis of energy point of view at two locations with different geographical latitudes, in Kassel/Germany (Europe) and in Cairo/Egypt (North Africa). The main conclusion in this work is that the simulation method of the system study under different conditions could successfully be used to give good visualization and comparison between those topologies for the overall performance of the system. The operational performance of the system is not only depending on component efficiency but also on system design and consumption behaviour. The worst case of this system is the low efficiency of the storage subsystem made of the electrolyser, the gas storage tank, and the fuel cell as it is around 25-34% at Cairo and 29-37% at Kassel. Therefore, the research for this system should be concentrated in the subsystem components development especially the fuel cell.

Optimierung der laserinduzierten Plasmaspektroskopie an Metallen durch Femtosekunden-Doppelpulse für die Entwicklung eines hochauflösenden 3D-Rasterabbildungsverfahrens

Die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIPS) ist eine spektrochemische Elementanalyse zur Bestimmung der atomaren Zusammensetzung einer beliebigen Probe. Für die Analyse ist keine spezielle Probenpräparation nötig und kann unter atmosphärischen Bedingungen an Proben in jedem Aggregatzustand durchgeführt werden. Femtosekunden Laserpulse bieten die Vorteile einer präzisen Ablation mit geringem thermischen Schaden sowie einer hohen Reproduzierbarkeit. Damit ist fs-LIPS ein vielversprechendes Werkzeug für die Mikroanalyse technischer Proben, insbesondere zur Untersuchung ihres Ermüdungsverhaltens. Dabei ist interessant, wie sich die initiierten Mikrorisse innerhalb der materialspezifschen Struktur ausbreiten. In der vorliegenden Arbeit sollte daher ein schnelles und einfach zu handhabendes 3D-Rasterabbildungsverfahren zur Untersuchung der Rissausbreitung in TiAl, einer neuen Legierungsklasse, entwickelt werden. Dazu wurde fs-LIPS (30 fs, 785 nm) mit einem modifizierten Mikroskopaufbau (Objektiv: 50x/NA 0.5) kombiniert, welcher eine präzise, automatisierte Probenpositionierung ermöglicht. Spektrochemische Sensitivität und räumliches Auflösungsvermögen wurden in energieabhängigen Einzel- und Multipulsexperimenten untersucht. 10 Laserpulse pro Position mit einer Pulsenergie von je 100 nJ führten in TiAl zum bestmöglichen Kompromiss aus hohem S/N-Verhältnis von 10:1 und kleinen Lochstrukturen mit inneren Durchmessern von 1.4 µm. Die für das Verfahren entscheidende laterale Auflösung, dem minimalen Lochabstand bei konstantem LIPS-Signal, beträgt mit den obigen Parametern 2 µm und ist die bislang höchste bekannte Auflösung einer auf fs-LIPS basierenden Mikro-/Mapping-Analyse im Fernfeld. Fs-LIPS Scans von Teststrukturen sowie Mikrorissen in TiAl demonstrieren eine spektrochemische Sensitivität von 3 %. Scans in Tiefenrichtung erzielen mit denselben Parametern eine axiale Auflösung von 1 µm. Um die spektrochemische Sensitivität von fs-LIPS zu erhöhen und ein besseres Verständnis für die physikalischen Prozesse während der Laserablation zu erhalten, wurde in Pump-Probe-Experimenten untersucht, in wieweit fs-Doppelpulse den laserinduzierten Abtrag sowie die Plasmaemission beeinflussen. Dazu wurden in einem Mach-Zehnder-Interferometer Pulsabstände von 100 fs bis 2 ns realisiert, Gesamtenergie und Intensitätsverhältnis beider Pulse variiert sowie der Einfluss der Materialparameter untersucht. Sowohl das LIPS-Signal als auch die Lochstrukturen zeigen eine Abhängigkeit von der Verzögerungszeit. Diese wurden in vier verschiedene Regimes eingeteilt und den physikalischen Prozessen während der Laserablation zugeordnet: Die Thermalisierung des Elektronensystems für Pulsabstände unter 1 ps, Schmelzprozesse zwischen 1 und 10 ps, der Beginn des Abtrags nach mehreren 10 ps und die Expansion der Plasmawolke nach über 100 ps. Dabei wird das LIPS-Signal effizient verstärkt und bei 800 ps maximal. Die Lochdurchmesser ändern sich als Funktion des Pulsabstands wenig im Vergleich zur Tiefe. Die gesamte Abtragsrate variiert um maximal 50 %, während sich das LIPS-Signal vervielfacht: Für Ti und TiAl typischerweise um das Dreifache, für Al um das 10-fache. Die gemessenen Transienten zeigen eine hohe Reproduzierbarkeit, jedoch kaum eine Energie- bzw. materialspezifische Abhängigkeit. Mit diesen Ergebnissen wurde eine gezielte Optimierung der DP-LIPS-Parameter an Al durchgeführt: Bei einem Pulsabstand von 800 ps und einer Gesamtenergie von 65 nJ (vierfach über der Ablationsschwelle) wurde eine 40-fache Signalerhöhung bei geringerem Rauschen erzielt. Die Lochdurchmesser vergrößerten sich dabei um 44 % auf (650±150) nm, die Lochtiefe um das Doppelte auf (100±15) nm. Damit war es möglich, die spektrochemische Sensitivität von fs-LIPS zu erhöhen und gleichzeitig die hohe räumliche Auflösung aufrecht zu erhalten.

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.

El papel de la memoria de trabajo en el cálculo mental un cuarto de siglo después de Hitch = The role of working memory in mental arithmetic a quarter of century after Hitch

Desde que Hitch (1978) publicó el primer estudio sobre el rol de la memoria de trabajo en el cálculo han ido aumentando las investigaciones en este campo. Muchos trabajos han estudiado un único subsistema, pero nuestro objetivo es identificar qué subsistema de la memoria de trabajo (bucle fonológico, agenda viso-espacial o ejecutivo central) está más implicado en el cálculo mental. Para ello hemos realizado un estudio correlacional en el que hemos administrado dos pruebas aritméticas y nueve pruebas de la “Bateria de Test de Memòria de Treball” de Pickering, Baqués y Gathercole (1999) a una muestra de 94 niños españoles de 7-8 años. Nuestros resultados indican que el bucle fonológico y sobretodo el ejecutivo central inciden de forma estadísticamente significativa en el rendimiento aritmético

Active control of structures with uncertain coupled subsystems and actuator dynamics

This paper deals with the problem of stabilizing a class of structures subject to an uncertain excitation due to the temporary coupling of the main system with another uncertain dynamical subsystem. A Lyapunov function based control scheme is proposed to attenuate the structural vibration. In the control design, the actuator dynamics is taken into account. The control scheme is implemented by using only feedback information of the main system. The effectiveness of the control scheme is shown for a bridge platform with crossing vehicle

One’s own soundtrack: affective music synthesis

Computer music usually sounds mechanical; hence, if musicality and music expression of virtual actors could be enhanced according to the user’s mood, the quality of experience would be amplified. We present a solution that is based on improvisation using cognitive models, case based reasoning (CBR) and fuzzy values acting on close-to-affect-target musical notes as retrieved from CBR per context. It modifies music pieces according to the interpretation of the user’s emotive state as computed by the emotive input acquisition componential of the CALLAS framework. The CALLAS framework incorporates the Pleasure-Arousal-Dominance (PAD) model that reflects emotive state of the user and represents the criteria for the music affectivisation process. Using combinations of positive and negative states for affective dynamics, the octants of temperament space as specified by this model are stored as base reference emotive states in the case repository, each case including a configurable mapping of affectivisation parameters. Suitable previous cases are selected and retrieved by the CBR subsystem to compute solutions for new cases, affect values from which control the music synthesis process allowing for a level of interactivity that makes way for an interesting environment to experiment and learn about expression in music.

Design of a minimum variance multiple input-multiple output neuro self-tuning proportional-integral-derivative controller for non-linear dynamic systems

In this study a minimum variance neuro self-tuning proportional-integral-derivative (PID) controller is designed for complex multiple input-multiple output (MIMO) dynamic systems. An approximation model is constructed, which consists of two functional blocks. The first block uses a linear submodel to approximate dominant system dynamics around a selected number of operating points. The second block is used as an error agent, implemented by a neural network, to accommodate the inaccuracy possibly introduced by the linear submodel approximation, various complexities/uncertainties, and complicated coupling effects frequently exhibited in non-linear MIMO dynamic systems. With the proposed model structure, controller design of an MIMO plant with n inputs and n outputs could be, for example, decomposed into n independent single input-single output (SISO) subsystem designs. The effectiveness of the controller design procedure is initially verified through simulations of industrial examples.