Space and time efficiency of the forest-of-quadtrees representation

A forest of quadtrees is a refinement of a quadtree data structure that is used to represent planar regions. A forest of quadtrees provides space savings over regular quadtrees by concentrating vital information. The paper presents some of the properties of a forest of quadtrees and studies the storage requirements for the case in which a single 2m × 2m region is equally likely to occur in any position within a 2n × 2n image. Space and time efficiency are investigated for the forest-of-quadtrees representation as compared with the quadtree representation for various cases.

Rhetoric and Representation : Exploring the Cultural Meaning of the Natural Sciences in Contemporary Popular Science Writing and Literature

Kirjallisuuden- ja kulttuurintutkimus on viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana tullut yhä enenevässä määrin tietoiseksi tieteen ja taiteen suhteen monimutkaisesta luonteesta. Nykyään näiden kahden kulttuurin tutkimus muodostaa oman kenttänsä, jolla niiden suhdetta tarkastellaan ennen kaikkea dynaamisena vuorovaikutuksena, joka heijastaa kulttuurimme kieltä, arvoja ja ideologisia sisältöjä. Toisin kuin aiemmat näkemykset, jotka pitävät tiedettä ja taidetta toisilleen enemmän tai vähemmän vastakkaisina pyrkimyksinä, nykytutkimus lähtee oletuksesta, jonka mukaan ne ovat kulttuurillisesti rakentuneita diskursseja, jotka kohtaavat usein samankaltaisia todellisuuden mallintamiseen liittyviä ongelmia, vaikka niiden käyttämät metodit eroavatkin toisistaan. Väitöskirjani keskittyy yllä mainitun suhteen osa-alueista popularisoidun tietokirjallisuuden (muun muassa Paul Davies, James Gleick ja Richard Dawkins) käyttämän kielen ja luonnontieteistä ideoita ammentavan kaunokirjallisuuden (muun muassa Jeanette Winterson, Tom Stoppard ja Richard Powers) hyödyntämien keinojen tarkasteluun nojautuen yli 30 teoksen kattavaa aineistoa koskevaan tyylin ja teemojen tekstianalyysiin. Populaarin tietokirjallisuuden osalta tarkoituksenani on osoittaa, että sen käyttämä kieli rakentuu huomattavassa määrin sellaisille rakenteille, jotka tarjoavat mahdollisuuden esittää todellisuutta koskevia argumentteja mahdollisimman vakuuttavalla tavalla. Tässä tehtävässä monilla klassisen retoriikan määrittelemillä kuvioilla on tärkeä rooli, koska ne auttavat liittämään sanotun sisällön ja muodon tiukasti toisiinsa: retoristen kuvioiden käyttö ei näin ollen edusta pelkkää tyylikeinoa, vaan se myös usein kiteyttää argumenttien taustalla olevat tieteenfilosofiset olettamukset ja auttaa vakiinnuttamaan argumentoinnin logiikan. Koska monet aikaisemmin ilmestyneistä tutkimuksista ovat keskittyneet pelkästään metaforan rooliin tieteellisissä argumenteissa, tämä väitöskirja pyrkii laajentamaan tutkimuskenttää analysoimalla myös toisenlaisten kuvioiden käyttöä. Osoitan myös, että retoristen kuvioiden käyttö muodostaa yhtymäkohdan tieteellisiä ideoita hyödyntävään kaunokirjallisuuteen. Siinä missä popularisoitu tiede käyttää retoriikkaa vahvistaakseen sekä argumentatiivisia että kaunokirjallisia ominaisuuksiaan, kuvaa tällainen sanataide tiedettä tavoilla, jotka usein heijastelevat tietokirjallisuuden kielellisiä rakenteita. Toisaalta on myös mahdollista nähdä, miten kaunokirjallisuuden keinot heijastuvat popularisoidun tieteen kerrontatapoihin ja kieleen todistaen kahden kulttuurin dynaamisesta vuorovaikutuksesta. Nykyaikaisen populaaritieteen retoristen elementtien ja kaunokirjallisuuden keinojen vertailu näyttää lisäksi, kuinka tiede ja taide osallistuvat keskusteluun kulttuurimme tiettyjen peruskäsitteiden kuten identiteetin, tiedon ja ajan merkityksestä. Tällä tavoin on mahdollista nähdä, että molemmat ovat perustavanlaatuisia osia merkityksenantoprosessissa, jonka kautta niin tieteelliset ideat kuin ihmiselämän suuret kysymyksetkin saavat kulttuurillisesti rakentuneen merkityksensä.

Toward Figural Fantasy : The Representation of Consciousness in Modern American Fantasy Literature

Tajunnanesitys amerikkalaisessa heterodiegeettisessä fantasiakirjallisuudessa on muuttunut merkittävästi viimeisen kolmen vuosikymmenen aikana: kerrontaa orientoiva ja tarinamaailmaa havainnoiva tajunta on vähin erin vaihtunut kaikkitietävästä kertojasta tarinan sisäiseksi henkilöhahmoksi. Kertoja on samalla vetäytynyt yhä syvemmälle kerronnan kulissien taakse. Tämä tutkielma hahmottaa ja analysoi kyseistä muutosta siirtymänä kertojakeskeisestä kerronnasta kohti henkilökeskeistä kerrontaa. Tutkielmassa tajunnanesityksen teoreettisen kehyksen muodostavat F. K. Stanzelin kertojakeskeisen ja henkilökeskeisen kerrontatilanteen käsitteet. Kerrontatilanteita tarkennetaan fokalisaation, vapaan epäsuoran esityksen, sisäisen monologin ja psykonarraation teorioiden avulla. Tutkielma jakaantuu kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa vertaillaan kahta prototyyppistä fantasiaromaania syväluotaavan narratologisen analyysin keinoin. Kertojakeskeistä kerrontaa edustaa Fritz Leiberin "The Swords of Lankhmar" (1968) ja henkilökeskeistä kerrontaa George R. R. Martinin "A Game of Thrones" (1996). Toisessa osassa tarkastellaan pääpiirteittäin kuuttatoista muuta aikaansa edustavaa fantasiaromaania ja hahmotetaan tajunnanesityksen muutoksen kronologista kulkua. Yhdessä osat ilmentävät, kuinka amerikkalainen heterodiegeettinen fantasiakirjallisuus on muuttunut kerrontateknisesti henkilökeskeisemmäksi. Tutkielma on ensimmäinen laatuaan, ja sen on tarkoitus luoda pohjaa uudenlaiselle modernin fantasiakirjallisuuden tutkimukselle ja kirjalliselle arvostukselle.

Representation of functional dependencies in relational databases using linear graphs

Functional dependencies in relational databases are investigated. Eight binary relations, viz., (1) dependency relation, (2) equipotence relation, (3) dissidence relation, (4) completion relation, and dual relations of each of them are described. Any one of these eight relations can be used to represent the functional dependencies in a database. Results from linear graph theory are found helpful in obtaining these representations. The dependency relation directly gives the functional dependencies. The equipotence relation specifies the dependencies in terms of attribute sets which functionally determine each other. The dissidence relation specifies the dependencies in terms of saturated sets in a very indirect way. Completion relation represents the functional dependencies as a function, the range of which turns out to be a lattice. Depletion relation which is the dual of the completion relation can also represent functional dependencies and similarly can the duals of dependency, equipotence, and dissidence relations. The class of depleted sets, which is the dual of saturated sets, is defined and used in the study of depletion relations.

Leveraging Lean Production Philosophy for Rationalising a Non-Linear Representation of Construction Specifications

This paper presents an approach, based on Lean production philosophy, for rationalising the processes involved in the production of specification documents for construction projects. Current construction literature erroneously depicts the process for the creation of construction specifications as a linear one. This traditional understanding of the specification process often culminates in process-wastes. On the contrary, the evidence suggests that though generalised, the activities involved in producing specification documents are nonlinear. Drawing on the outcome of participant observation, this paper presents an optimised approach for representing construction specifications. Consequently, the actors typically involved in producing specification documents are identified, the processes suitable for automation are highlighted and the central role of tacit knowledge is integrated into a conceptual template of construction specifications. By applying the transformation, flow, value (TFV) theory of Lean production the paper argues that value creation can be realised by eliminating the wastes associated with the traditional preparation of specification documents with a view to integrating specifications in digital models such as Building Information Models (BIM). Therefore, the paper presents an approach for rationalising the TFV theory as a method for optimising current approaches for generating construction specifications based on a revised specification writing model.

Linear time geometrical design rule checker based on quadtree representation of VLSI mask layouts

An efficient geometrical design rule checker is proposed, based on operations on quadtrees, which represent VLSI mask layouts. The time complexity of the design rule checker is O(N), where N is the number of polygons in the mask. A pseudoPascal description is provided of all the important algorithms for geometrical design rule verification.

Multiresolution Area-based Fractal Dimension Estimation of Signals Applied to EEG Data

In this paper, we present an approach to estimate fractal complexity of discrete time signal waveforms based on computation of area bounded by sample points of the signal at different time resolutions. The slope of best straight line fit to the graph of log(A(rk)A / rk(2)) versus log(l/rk) is estimated, where A(rk) is the area computed at different time resolutions and rk time resolutions at which the area have been computed. The slope quantifies complexity of the signal and it is taken as an estimate of the fractal dimension (FD). The proposed approach is used to estimate the fractal dimension of parametric fractal signals with known fractal dimensions and the method has given accurate results. The estimation accuracy of the method is compared with that of Higuchi's and Sevcik's methods. The proposed method has given more accurate results when compared with that of Sevcik's method and the results are comparable to that of the Higuchi's method. The practical application of the complexity measure in detecting change in complexity of signals is discussed using real sleep electroencephalogram recordings from eight different subjects. The FD-based approach has shown good performance in discriminating different stages of sleep.

Reflexive Incidence Matrx (RIM) Representation of Petr Nets

Although incidence matrix representation has been used to analyze the Petri net based models of a system, it has the limitation that it does not preserve reflexive properties (i.e., the presence of selfloops) of Petri nets. But in many practical applications self-loops play very important roles. This paper proposes a new representation scheme for general Petri nets. This scheme defines a matrix called "reflexive incidence matrix (RIM) c which is a combination of two matrices, a "base matrix Cb,,, and a "power matrix CP." This scheme preserves the reflexive and other properties of the Petri nets. Through a detailed analysis it is shown that the proposed scheme requires less memory space and less processing time for answering commonly encountered net queries compared to other schemes. Algorithms to generate the RIM from the given net description and to decompose RIM into input and output function matrices are also given. The proposed Petri net representation scheme is very useful to model and analyze the systems having shared resources, chemical processes, network protocols, etc., and to evaluate the performance of asynchronous concurrent systems.

Neurochemical regulation of auditory information processing studied with EEG/MEG: application to schizophrenia

Cognitive impairments of attention, memory and executive functions are a fundamental feature of the pathophysiology of schizophrenia. The neurophysiological and neurochemical changes in the auditory cortex are shown to underlie cognitive impairmentsin schizophrenia patients. Functional state of the neural substrate of auditory information processing could be objectively and non-invasively probed with auditory event-related potentials (ERPs) and event- related fields (ERFs). In the current work, we explored the neurochemical effect on the neural origins of auditory information processing in relation to schizophrenia. By means of ERPs/ERFs we aimed to determine how neural substrates of auditory information processing are modulated by antipsychotic medication in schizophrenia spectrum patients (Studies I, II) and by neuropharmacological challenges in healthy human subjects (Studies III, IV). First, with auditory ERPs we investigated the effects of olanzapine (Study I) and risperidone (Study II) in a group of patients with schizophrenia spectrum disorders. After 2 and 4 weeks of treatment, olanzapine has no significant effects on mismatch negativity(MMN) and P300, which, as it has been suggested, respectively reflect preattentive and attention-dependent information processing. After 2 weeks of treatment, risperidone has no significant effect on P300, however risperidone reduces P200 amplitude. This latter effect of risperidone on neural resources responsible for P200 generation could be partly explained through the action of dopamine. Subsequently, we used simultaneous EEG/MEG to investigate the effects of memantine (Study III) and methylphenidate (Study IV) in healthy subjects. We found that memantine modulates MMN response without changing other ERP components. This could be interpreted as being due to the possible influence of memantine through the NMDA receptors on auditory change- detection mechanism, with processing of auditory stimuli remaining otherwise unchanged. Further, we found that methylphenidate does not modulate the MMN response. This finding could indicate no association between catecholaminergic activities and electrophysiological measures of preattentive auditory discrimination processes reflected in the MMN. However, methylphenidate decreases the P200 amplitudes. This could be interpreted as a modulation of auditory information processing reflected in P200 by dopaminergic and noradrenergic systems. Taken together, our set of studies indicates a complex pattern of neurochemical influences produced by the antipsychotic drugs in the neural substrate of auditory information processing in patients with schizophrenia spectrum disorders and by the pharmacological challenges in healthy subjects studied with ERPs and ERFs.

Representation of functional dependencies in relational databases using linear graphs

Functional dependencies in relational databases are investigated. Eight binary relations, viz., (1) dependency relation, (2) equipotence relation, (3) dissidence relation, (4) completion relation, and dual relations of each of them are described. Any one of these eight relations can be used to represent the functional dependencies in a database. Results from linear graph theory are found helpful in obtaining these representations. The dependency relation directly gives the functional dependencies. The equipotence relation specifies the dependencies in terms of attribute sets which functionally determine each other. The dissidence relation specifies the dependencies in terms of saturated sets in a very indirect way. Completion relation represents the functional dependencies as a function, the range of which turns out to be a lattice. Depletion relation which is the dual of the completion relation can also represent functional dependencies and similarly can the duals of dependency, equipotence, and dissidence relations. The class of depleted sets, which is the dual of saturated sets, is defined and used in the study of depletion relations.

Concepts and Object-Oriented Knowledge Representation

Tutkielma käsittelee nykyisiä kognitiotieteen teorioita käsitteistä ja niiden mallintamista oliokeskeisillä tietämyksen esittämisen menetelmillä. Käsiteteorioista käsitellään klassinen, määritelmäteoria, prototyyppiteoria, duaaliteoriat, uusklassinen teoria, teoria-teoria ja atomistinen teoria. Oliokeskeiset menetelmät ovat viime aikoina jakautuneet kahden tyyppisiin kieliin: oliopohjaisiin ja luokkapohjaisiin. Uudet olio-pohjaiset olio-ohjelmointikielet antavat käsitteiden representointiin mahdollisuuksia, jotka puuttuvat aikaisemmista luokka-pohjaisista kielistä ja myös kehysmenetelmistä. Tutkielma osoittaa, että oliopohjaisten kielten uudet piirteet tarjoavat keinoja, joilla käsitteitä voidaan esittää symbolisessa muodossa paremmin kuin perinteisillä menetelmillä. Niillä pystytään simuloimaan kaikkea mitä luokkapohjaisilla kielillä voidaan, mutta ne pystyvät lisäksi simuloimaan perheyhtäläisyyskäsitteitä ja mahdollistavat olioiden dynaamisen muuttamisen ilman, että siinä rikotaan psykologisen essentialismin periaatetta. Tutkielma osoittaa lisäksi vakavia puutteitta, jotka koskevat koko oliokeskeistä menetelmää. Avainsanat: käsitteet, käsiteteoriat, tekoäly, komputationaalinen psykologia, olio-ohjelmointi, tiedon esittäminen

A new formalism for representation of binary thermodynamic data

The applicability of a formalism involving an exponential function of composition x1 in interpreting the thermodynamic properties of alloys has been studied. The excess integral and partial molar free energies of mixing are expressed as: $$\begin{gathered} \Delta F^{xs} = a_o x_1 (1 - x_1 )e^{bx_1 } \hfill \\ RTln\gamma _1 = a_o (1 - x_1 )^2 (1 + bx_1 )e^{bx_1 } \hfill \\ RTln\gamma _2 = a_o x_1^2 (1 - b + bx_1 )e^{bx_1 } \hfill \\ \end{gathered} $$ The equations are used in interpreting experimental data for several relatively weakly interacting binary systems. For the purpose of comparison, activity coefficients obtained by the subregular model and Krupkowski’s formalism have also been computed. The present equations may be considered to be convenient in describing the thermodynamic behavior of metallic solutions.