An analytical approach to the study of cooperation in wireless ad hoc networks

In wireless ad hoc networks, nodes communicate with far off destinations using intermediate nodes as relays. Since wireless nodes are energy constrained, it may not be in the best interest of a node to always accept relay requests. On the other hand, if all nodes decide not to expend energy in relaying, then network throughput will drop dramatically. Both these extreme scenarios (complete cooperation and complete noncooperation) are inimical to the interests of a user. In this paper, we address the issue of user cooperation in ad hoc networks. We assume that nodes are rational, i.e., their actions are strictly determined by self interest, and that each node is associated with a minimum lifetime constraint. Given these lifetime constraints and the assumption of rational behavior, we are able to determine the optimal share of service that each node should receive. We define this to be the rational Pareto optimal operating point. We then propose a distributed and scalable acceptance algorithm called Generous TIT-FOR-TAT (GTFT). The acceptance algorithm is used by the nodes to decide whether to accept or reject a relay request. We show that GTFT results in a Nash equilibrium and prove that the system converges to the rational and optimal operating point.

Solution concepts in two-person multicriteria games

In this paper, we propose new solution concepts for multicriteria games and compare them with existing ones. The general setting is that of two-person finite games in normal form (matrix games) with pure and mixed strategy sets for the players. The notions of efficiency (Pareto optimality), security levels, and response strategies have all been used in defining solutions ranging from equilibrium points to Pareto saddle points. Methods for obtaining strategies that yield Pareto security levels to the players or Pareto saddle points to the game, when they exist, are presented. Finally, we study games with more than two qualitative outcomes such as combat games. Using the notion of guaranteed outcomes, we obtain saddle-point solutions in mixed strategies for a number of cases. Examples illustrating the concepts, methods, and solutions are included.

Multicriterion differential games with applications to combat problems

In this paper a theory for two-person zero sum multicriterion differential games is presented. Various solution concepts based upon the notions of Pareto optimality (efficiency), security and equilibrium are defined. These are shown to have interesting applications in the formulation and analysis of two target or combat differential games. The methods for obtaining outcome regions in the state space, feedback strategies for the players and the mode of play has been discussed in the framework of bicriterion zero sum differential games. The treatment is conceptual rather than rigorous.

Solution concepts in continuous-kernel multicriteria games

This paper considers nonzero-sum multicriteria games with continuous kernels. Solution concepts based on the notions of Pareto optimality, equilibrium, and security are extended to these games. Separate necessary and sufficient conditions and existence results are presented for equilibrium, Pareto-optimal response, and Pareto-optimal security strategies of the players.

Optimization of Helicopter Rotor Using Polynomial and Neural Network Metamodels

This study aims to determine optimal locations of dual trailing-edge flaps and blade stiffness to achieve minimum hub vibration levels in a helicopter, with low penalty in terms of required trailing-edge flap control power. An aeroelastic analysis based on finite elements in space and time is used in conjunction with an optimal control algorithm to determine the flap time history for vibration minimization. Using the aeroelastic analysis, it is found that the objective functions are highly nonlinear and polynomial response surface approximations cannot describe the objectives adequately. A neural network is then used for approximating the objective functions for optimization. Pareto-optimal points minimizing both helicopter vibration and flap power ale obtained using the response surface and neural network metamodels. The two metamodels give useful improved designs resulting in about 27% reduction in hub vibration and about 45% reduction in flap power. However, the design obtained using response surface is less sensitive to small perturbations in the design variables.

Stochastic dynamics modeling of the protein sequence length distribution in genomes: implications for microbial evolution

In this paper, we report an analysis of the protein sequence length distribution for 13 bacteria, four archaea and one eukaryote whose genomes have been completely sequenced, The frequency distribution of protein sequence length for all the 18 organisms are remarkably similar, independent of genome size and can be described in terms of a lognormal probability distribution function. A simple stochastic model based on multiplicative processes has been proposed to explain the sequence length distribution. The stochastic model supports the random-origin hypothesis of protein sequences in genomes. Distributions of large proteins deviate from the overall lognormal behavior. Their cumulative distribution follows a power-law analogous to Pareto's law used to describe the income distribution of the wealthy. The protein sequence length distribution in genomes of organisms has important implications for microbial evolution and applications. (C) 1999 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

On-Chip Memory Architecture Exploration Framework for DSP Processor-Based Embedded System on Chip

Today's SoCs are complex designs with multiple embedded processors, memory subsystems, and application specific peripherals. The memory architecture of embedded SoCs strongly influences the power and performance of the entire system. Further, the memory subsystem constitutes a major part (typically up to 70%) of the silicon area for the current day SoC. In this article, we address the on-chip memory architecture exploration for DSP processors which are organized as multiple memory banks, where banks can be single/dual ported with non-uniform bank sizes. In this paper we propose two different methods for physical memory architecture exploration and identify the strengths and applicability of these methods in a systematic way. Both methods address the memory architecture exploration for a given target application by considering the application's data access characteristics and generates a set of Pareto-optimal design points that are interesting from a power, performance and VLSI area perspective. To the best of our knowledge, this is the first comprehensive work on memory space exploration at physical memory level that integrates data layout and memory exploration to address the system objectives from both hardware design and application software development perspective. Further we propose an automatic framework that explores the design space identifying 100's of Pareto-optimal design points within a few hours of running on a standard desktop configuration.

Cramer-Rao-Type Bounds for Sparse Bayesian Learning

In this paper, we derive Hybrid, Bayesian and Marginalized Cramer-Rao lower bounds (HCRB, BCRB and MCRB) for the single and multiple measurement vector Sparse Bayesian Learning (SBL) problem of estimating compressible vectors and their prior distribution parameters. We assume the unknown vector to be drawn from a compressible Student-prior distribution. We derive CRBs that encompass the deterministic or random nature of the unknown parameters of the prior distribution and the regression noise variance. We extend the MCRB to the case where the compressible vector is distributed according to a general compressible prior distribution, of which the generalized Pareto distribution is a special case. We use the derived bounds to uncover the relationship between the compressibility and Mean Square Error (MSE) in the estimates. Further, we illustrate the tightness and utility of the bounds through simulations, by comparing them with the MSE performance of two popular SBL-based estimators. We find that the MCRB is generally the tightest among the bounds derived and that the MSE performance of the Expectation-Maximization (EM) algorithm coincides with the MCRB for the compressible vector. We also illustrate the dependence of the MSE performance of SBL based estimators on the compressibility of the vector for several values of the number of observations and at different signal powers.

Robust design of multiple trailing edge flaps for helicopter vibration reduction: A multi-objective bat algorithm approach

The objective of this study is to determine an optimal trailing edge flap configuration and flap location to achieve minimum hub vibration levels and flap actuation power simultaneously. An aeroelastic analysis of a soft in-plane four-bladed rotor is performed in conjunction with optimal control. A second-order polynomial response surface based on an orthogonal array (OA) with 3-level design describes both the objectives adequately. Two new orthogonal arrays called MGB2P-OA and MGB4P-OA are proposed to generate nonlinear response surfaces with all interaction terms for two and four parameters, respectively. A multi-objective bat algorithm (MOBA) approach is used to obtain the optimal design point for the mutually conflicting objectives. MOBA is a recently developed nature-inspired metaheuristic optimization algorithm that is based on the echolocation behaviour of bats. It is found that MOBA inspired Pareto optimal trailing edge flap design reduces vibration levels by 73% and flap actuation power by 27% in comparison with the baseline design.

Evaluation of the Index-Flood Approach Related Regional Frequency Analysis Procedures

Index-flood related regional frequency analysis (RFA) procedures are in use by hydrologists to estimate design quantiles of hydrological extreme events at data sparse/ungauged locations in river basins. There is a dearth of attempts to establish which among those procedures is better for RFA in the L-moment framework. This paper evaluates the performance of the conventional index flood (CIF), the logarithmic index flood (LIF), and two variants of the population index flood (PIF) procedures in estimating flood quantiles for ungauged locations by Monte Carlo simulation experiments and a case study on watersheds in Indiana in the U.S. To evaluate the PIF procedure, L-moment formulations are developed for implementing the procedure in situations where the regional frequency distribution (RFD) is the generalized logistic (GLO), generalized Pareto (GPA), generalized normal (GNO) or Pearson type III (PE3), as those formulations are unavailable. Results indicate that one of the variants of the PIF procedure, which utilizes the regional information on the first two L-moments is more effective than the CIF and LIF procedures. The improvement in quantile estimation using the variant of PIF procedure as compared with the CIF procedure is significant when the RFD is a generalized extreme value, GLO, GNO, or PE3, and marginal when it is GPA. (C) 2015 American Society of Civil Engineers.

"Aplicación de un sistema multimétrico para evaluar la calidad del agua superficial en la microcuenca El Coyote del Rio Estelí, Nicaragua"

En la microcuenca El Coyote localizada en el municipio de Condega, Estelí, se evaluó la calidad del agua superficial de sde febrero del 2010 a febrero del 2011. El propósito fue la identificación de indicadores que faciliten la vigilancia y monitoreo de la calidad del agua . Se integró un sistema multimétrico utilizando las características físicoquímicas y bacteriológicas, macro invertebrados acuáticos, la caracterización morfométrica de la microcuenca y la información resultante a nivel de comunidad (cambios en el uso del suelo). En la determinación de la relación de la calidad del agua con la estructura de la macrofauna acuática (macroinvertebrados) se usó el método Biological Monitoring Working Party (BMWP/Col ) . La microcuenca tiene 144 afluentes con una forma oval - oblonga - alargada, y su curva hipsométrica refleja un estado de equilibrio relativo de juvenil a madurez. El uso del suelo es inadecuado y su entorno natural fue valorado como subóptimo. Aunque los parámetros fisico químicos indicaron que las aguas son alcalinas, con un nivel aceptable de oxigeno disuelto, categorizadas según el Diagrama de Riverside como aguas aptas par a riego (C2 - S1), y aceptables según valores determinados para DBO 5 y DQO; sin embargo, requieren de un tratamiento de descontaminación previo a su uso doméstico y agropecuario. Además, debido a la presencia de coliformes fecales estas aguas no están aptas para consumo humano . Los macroinvertebrados varían, según la estacionalidad, en riqueza, abundancia y distribución, presentando una disminución en el número de individuos en la época lluviosa (t= 5.21, p<2.18E - 07). E l 6 8 . 91 % de los macroinvertebrados bioin dicadores se distribuyeron en cinco familias : Leptohyphidae , Baetidae , Hydropsychidae , Chironomidae y Physidae , siendo el cariotipo piedra el que present ó mayor diversidad y abundancia . El promedio del BMWP /Col fue de 60.06, indicando una calidad del agua entre dudosa y aceptable , y el índice ASPT de 6.71 señala una contaminación moderada ; estos resultados coincide n con los obtenidos utilizando la batería de indicadores fisicoquímicos y bacteriológicos .

Evaluación de emergía del medio ambiente y la economía de Nicaragua (1995-1999)

Este estudio muestra el análisis de emergía para Nicaragua para los años 1995-99. Los objetivos del presente trabajo son 1) conocer cuáles son las principales características del sistema económico y ambiental de Nicaragua haciendo uso de índices de emergía para describir la carga ambiental y la sostenibilidad del sistema, b) determinar cuál es la posición internacional de Nicaragua en términos de su sistema ecológico-económico y e) determinar cuál es la contribución del medio ambiente de Nicaragua a la economía del país, utilizando la metodología de análisis de emergía. Emergía (con m), es la cantidad de energía que es requerida para hacer algo, es la memoria de energía la cual fue degradada en su proceso de transformación. La metodología de análisis de emergía es útil en donde el crecimiento económico está generando controversia sobre el desarrollo de la economía y la protección del medio ambiente. En este trabajo se presenta un diagrama general de sistema para Nicaragua 1995-99 y una evaluación de emergía de la Base de recursos para Nicaragua. Los resultados indican que la fuente de emergía de la base de recursos para Nicaragua es la energía potencial química en la lluvia (275.97 E+20 sej/año) y se confirma que los recursos renovables más importantes son el ganadero (91.56 E+20 sej/año) y el agrícola (62.26 E+20 sej/año). La relación de emergía exportada a importada fue de 2.14/1, ubicando a Nicaragua como un país productor de recursos. Los diferentes índices calculados para Nicaragua (Relación Emergía/USD = 15.8 E+12 sej/año; Relación de Carga Ambiental =0.39; Relación de Inversión de Emergía= 0.21; Relación de Rendimiento Neto= 5.36 e Indice de Sostenibilidad = 13.86) demuestran que Nicaragua posee una economía subdesarrollada, con niveles tecnológicos pobres y baja intensidad de desarrollo económico. Los índices también indican una baja posición de Nicaragua en la jerarquía económica de naciones. La evaluación y análisis de emergía puede ser utilizado para determinar en términos cuantitativos como realizar de forma óptima y sostenible un buen manejo de los recursos naturales, la población y la economía de una región o país, en este caso de Nicaragua.

Impacto socio - económico de la artesanía de la palma de pita (Carludovica palmata) en el Municipio de Camoapa Boaco

El presente trabajo investigativo tiene como objetivos, determinar la calidad de vida de las familias que se dedican a la artesanía de pita, describir procesos de producción de la palma de pita (Carludovica palmata) y la diversidad de artesanía derivada de ella así como la estimación de rentabilidad de las unidades dedicadas a esta artesanía en el Municipio de Camoapa. El diseño metodológico consistió en la aplicación de encuesta, entrevista,observación y conversación, a 25 artesanos debidamente organizados. Las variables evaluadas fueron: empleo, educación, alimentación, vivienda, familia y salud para medir el nivel de vida; la artesanía de pita para evaluar aspectos económicos y de comercialización; flujos de procesos de producción de la pita y de la diversidad de artesanía; y nivel de rentabilidad. Los datos derivados de las entrevistas y encuestas fueron analizados mediante histogramas y distribución de frecuencias y se utilizó el procedimiento de diagrama de flujos para la descripción de los procesos de producción de la diversidad de productos derivados de la artesanía de la pita. Se realizó balance general y estado de resultado estimado para determinar la utilidad o pérdida neta de un artesano promedio, y partiendo de estos resultados se realizó un análisis de rentabilidad para tres escenarios: (1) Situación financiera de los artesanos sin incluir mano de obra; (2) Situación financiera de los artesanos incluyendo mano de obra; (3) Situación financiera de los artesanos incrementando precio de los productos. Se encontró que los artesanos tienen un nivel medio de vida. En el proceso de producción se refleja la subvaloración de la mano de obra familiar y el bajo precio que definen al producto final muchas veces impuesto por los intermediarios. Estos últimos son los que comercializan el producto fuera del municipio, obteniendo mayores ganancias; sin embargo hay artesanos que comercializan sus productos en ferias y tienen inventarios en sus casas. Al considerar tres escenarios para determinan la situación financiera de un artesano promedio se generaron los siguientes resultados: en el primer escenario, se generan utilidades como efecto de no incluir el costo de la mano de obra en su actividad artesanal; en el segundo escenario se genera una perdida como efecto de incluir los costos de mano de obra aunque esta sea familiar y en el tercer escenario, donde se presenta una propuesta de incremento del 120 % en el precio de venta de los productos artesanales, los resultados son alentadores para la actividad artesanal ya que se produce un aumento en las utilidades.

Estudio de la adaptación y estabilidad fenotípica de veintiún variedades de maíz evaluadas en Centro América y Panamá

Se estudio la adaptación y la estabilidad fenotipica de 21 variedades de maíz usando los rendimientos de grano obtenidos al evaluarlas por 7 años, en 25 localidades de América Central. Para el estudio se muestrearon las variedades que reunieran información de, por lo menos, 3 años de evaluación. Los rendimientos básicos se transformaron a escala logarítmica para inducir linearidad o reducir la dispersión. Para cada variedad se calculo un coeficiente de regresión, usando como variable dependiente, el rendimiento de la variedad en cada localidad en siembras de primera y postreras; y como variable independiente, el promedio del rendimiento de todas las variedades por cada localidad y año con sus respectivas épocas de siembra, como medida del ambiente. Las lineas de regresión, el coeficiente de regresión y el rendimiento de la variedad, principalmente los dos últimos, graficados como coordenadas en un diagrama de dispersión, permitieron identificar la adaptación de cada variedad y su grado de estabilidad fenotipica. El grupo de variedades que se estudio provino de material cubano, mexicano y salvadoreño en su mayoría. Los ambientes de las localidades se mostraron estables en promedio, no ocasionando respuestas extraordinarias del genotipo en distintos ambientes. Así que, las variaciones detectadas son relativas a la muestra de variedades de maíz evaluadas en estas condiciones. En general, las variedades estudiadas poseen buena estabilidad y se adaptan bien a los ambientes donde fueron evaluadas (coeficiente de regresión alrededor de b=1,0) con excepción de la variedad Sintético Tuxpeño, que tiende a adaptarse a ambientes favorables; es decir, de estabilidad notablemente inferior al grupo estudiado. A su vez la variedad X-306, de estabilidad notablemente superior al grupo estudiado, tiende a adaptarse a ambientes desfavorable. Las variedades de bajo rendimiento, con relación a la media de población, tienden a conservar estabilidad promedio.

Estudio de la adaptación y estabilidad fenotípica de veintitrés variedades de sorgo granífero evaluadas en Nicaragua

Se analizo la adaptación y estabilidad fenotipica de 23 variedades de sorgo granifero usando los rendimientos en grano obtenidos al evaluarlas en un periodo de diez años (1964-1973), en once localidades de Nicaragua. Para el análisis se usaron las variedades muestreadas que presentaron resultados de cinco años, por lo menos, y sembradas de primera postrera y algunas de riego. El estudio de adaptación de la población total de variedades se facilito por la transformación de los rendimientos a escala logarítmica, ya que por este medio se induce linealidad y homogeneidad del error experimental. Para cada variedad se calculo el coeficiente de regresión lineal de rendimiento individual, utilizando como variable dependiente el rendimiento de la variedad en cada localidad y año con su respectiva época de siembra y como variable independiente, el promedio del rendimiento de todas las variedades por localidad y año con su respectiva época de siembra, como medida del ambiente. Los dos indices importantes en este tipo de análisis fueron el coeficiente de regresión y el rendimiento de la variedad en todos los ambientes, que graficados como coordenadas en un plano de dos dimensiones "Diagrama de dispersión" facilito la identificación de la adaptación de cada variedad y su grado de estabilidad fenotipica, lo mismo que las lineas de regresión. El rendimiento de todas las variedades por cada sitio y época proporcionaron una clasificación cuantitativa de los medios ambientes y debido al análisis descrito, pueden ser identificables las variedades específicamente adaptadas a buenas o malas estaciones, y las que muestran una estabilidad general. Fue estudiada la adaptación de variedades de sorgo granifero provenientes de los centros de distribución comercial: DEKALB, PIONEER, NORTHRUP KING, ASGROW SEED CO en su mayoría. Fue evidente tanto en el rendimiento como en la sensibilidad al medio ambiente (al representarse por el coeficiente de regresión) la variación de respuestas de las variedades. Como puede apreciarse en las respuestas extraordinarias del genotipo en distintos ambientes. Las variedades analizadas presentaron variación específicamente definidas; muchas de las cuales se adaptaron bien a los ambientes en donde se evaluaron (con coeficiente de regresión próximos a b=1.0) otro grupo como el caso de NK-280, Flare con estabilidad notablemente superior al grupo estudiado, se adaptan bien a ambientes desfavorables. Por otro lado Hegary, E-57 tienden a adaptarse a ambientes favorables.