Active Sequential Hypothesis Testing with Application to a Visual Search Problem

We consider a visual search problem studied by Sripati and Olson where the objective is to identify an oddball image embedded among multiple distractor images as quickly as possible. We model this visual search task as an active sequential hypothesis testing problem (ASHT problem). Chernoff in 1959 proposed a policy in which the expected delay to decision is asymptotically optimal. The asymptotics is under vanishing error probabilities. We first prove a stronger property on the moments of the delay until a decision, under the same asymptotics. Applying the result to the visual search problem, we then propose a ``neuronal metric'' on the measured neuronal responses that captures the discriminability between images. From empirical study we obtain a remarkable correlation (r = 0.90) between the proposed neuronal metric and speed of discrimination between the images. Although this correlation is lower than with the L-1 metric used by Sripati and Olson, this metric has the advantage of being firmly grounded in formal decision theory.

Similarity relations in visual search predict rapid visual categorization

How do we perform rapid visual categorization?It is widely thought that categorization involves evaluating the similarity of an object to other category items, but the underlying features and similarity relations remain unknown. Here, we hypothesized that categorization performance is based on perceived similarity relations between items within and outside the category. To this end, we measured the categorization performance of human subjects on three diverse visual categories (animals, vehicles, and tools) and across three hierarchical levels (superordinate, basic, and subordinate levels among animals). For the same subjects, we measured their perceived pair-wise similarities between objects using a visual search task. Regardless of category and hierarchical level, we found that the time taken to categorize an object could be predicted using its similarity to members within and outside its category. We were able to account for several classic categorization phenomena, such as (a) the longer times required to reject category membership; (b) the longer times to categorize atypical objects; and (c) differences in performance across tasks and across hierarchical levels. These categorization times were also accounted for by a model that extracts coarse structure from an image. The striking agreement observed between categorization and visual search suggests that these two disparate tasks depend on a shared coarse object representation.

Solvation dynamics of tryptophan in water-dimethyl sulfoxide binary mixture: In search of molecular origin of composition dependent multiple anomalies

Experimental and simulation studies have uncovered at least two anomalous concentration regimes in water-dimethyl sulfoxide (DMSO) binary mixture whose precise origin has remained a subject of debate. In order to facilitate time domain experimental investigation of the dynamics of such binary mixtures, we explore strength or extent of influence of these anomalies in dipolar solvation dynamics by carrying out long molecular dynamics simulations over a wide range of DMSO concentration. The solvation time correlation function so calculated indeed displays strong composition dependent anomalies, reflected in pronounced non-exponential kinetics and non-monotonous composition dependence of the average solvation time constant. In particular, we find remarkable slow-down in the solvation dynamics around 10%-20% and 35%-50% mole percentage. We investigate microscopic origin of these two anomalies. The population distribution analyses of different structural morphology elucidate that these two slowing down are reflections of intriguing structural transformations in water-DMSO mixture. The structural transformations themselves can be explained in terms of a change in the relative coordination number of DMSO and water molecules, from 1DMSO:2H(2)O to 1H(2)O:1DMSO and 1H(2)O:2DMSO complex formation. Thus, while the emergence of first slow down (at 15% DMSO mole percentage) is due to the percolation among DMSO molecules supported by the water molecules (whose percolating network remains largely unaffected), the 2nd anomaly (centered on 40%-50%) is due to the formation of the network structure where the unit of 1DMSO:1H(2)O and 2DMSO:1H(2)O dominates to give rise to rich dynamical features. Through an analysis of partial solvation dynamics an interesting negative cross-correlation between water and DMSO is observed that makes an important contribution to relaxation at intermediate to longer times.

Diffraction tomography from intensity measurements: an evolutionary stochastic search to invert experimental data

We develop iterative diffraction tomography algorithms, which are similar to the distorted Born algorithms, for inverting scattered intensity data. Within the Born approximation, the unknown scattered field is expressed as a multiplicative perturbation to the incident field. With this, the forward equation becomes stable, which helps us compute nearly oscillation-free solutions that have immediate bearing on the accuracy of the Jacobian computed for use in a deterministic Gauss-Newton (GN) reconstruction. However, since the data are inherently noisy and the sensitivity of measurement to refractive index away from the detectors is poor, we report a derivative-free evolutionary stochastic scheme, providing strictly additive updates in order to bridge the measurement-prediction misfit, to arrive at the refractive index distribution from intensity transport data. The superiority of the stochastic algorithm over the GN scheme for similar settings is demonstrated by the reconstruction of the refractive index profile from simulated and experimentally acquired intensity data. (C) 2014 Optical Society of America

Mechanical force antagonizes the inhibitory effects of RecX on RecA filament formation in Mycobacterium tuberculosis

Efficient bacterial recombinational DNA repair involves rapid cycles of RecA filament assembly and disassembly. The RecX protein plays a crucial inhibitory role in RecA filament formation and stability. As the broken ends of DNA are tethered during homologous search, RecA filaments assembled at the ends are likely subject to force. In this work, we investigated the interplay between RecX and force on RecA filament formation and stability. Using magnetic tweezers, at single molecular level, we found that Mycobacterium tuberculosis (Mt) RecX could catalyze stepwise de-polymerization of preformed MtRecA filament in the presence of ATP hydrolysis at low forces (<7 pN). However, applying larger forces antagonized the inhibitory effects of MtRecX, and a partially de-polymerized MtRecA filament could repolymerize in the presence of MtRecX, which cannot be explained by previous models. Theoretical analysis of force-dependent conformational free energies of naked ssDNA and RecA nucleoprotein filament suggests that mechanical force stabilizes RecA filament, which provides a possible mechanism for the observation. As the antagonizing effect of force on the inhibitory function of RecX takes place in a physiological range; these findings broadly suggest a potential mechanosensitive regulation during homologous recombination.

Image-Segmentation Technique to Analyze Deformation Profiles in Different Direct Shear Tests

Results from interface shear tests on sand-geosynthetic interfaces are examined in light of surface roughness of the interacting geosynthetic material. Three different types of interface shear tests carried out in the frame of direct shear-test setup are compared to understand the effect of parameters like box fixity and symmetry on the interface shear characteristics. Formation of shear bands close to the interface is visualized in the tests and the bands are analyzed using image-segmentation techniques in MATLAB. A woven geotextile with moderate roughness and a geomembrane with minimal roughness are used in the tests. The effect of surface roughness of the geosynthetic material on the formation of shear bands, movement of sand particles, and interface shear parameters are studied and compared through visual observations, image analyses, and image-segmentation techniques.

Sparse coding based VLAD for efficient image retrieval

Representing images and videos in the form of compact codes has emerged as an important research interest in the vision community, in the context of web scale image/video search. Recently proposed Vector of Locally Aggregated Descriptors (VLAD), has been shown to outperform the existing retrieval techniques, while giving a desired compact representation. VLAD aggregates the local features of an image in the feature space. In this paper, we propose to represent the local features extracted from an image, as sparse codes over an over-complete dictionary, which is obtained by K-SVD based dictionary training algorithm. The proposed VLAD aggregates the residuals in the space of these sparse codes, to obtain a compact representation for the image. Experiments are performed over the `Holidays' database using SIFT features. The performance of the proposed method is compared with the original VLAD. The 4% increment in the mean average precision (mAP) indicates the better retrieval performance of the proposed sparse coding based VLAD.

The search for gravitational waves from the coalescence of black hole binary systems in data from the LIGO and Virgo detectors. Or: A dark walk through a random forest

The LIGO and Virgo gravitational-wave observatories are complex and extremely sensitive strain detectors that can be used to search for a wide variety of gravitational waves from astrophysical and cosmological sources. In this thesis, I motivate the search for the gravitational wave signals from coalescing black hole binary systems with total mass between 25 and 100 solar masses. The mechanisms for formation of such systems are not well-understood, and we do not have many observational constraints on the parameters that guide the formation scenarios. Detection of gravitational waves from such systems — or, in the absence of detection, the tightening of upper limits on the rate of such coalescences — will provide valuable information that can inform the astrophysics of the formation of these systems. I review the search for these systems and place upper limits on the rate of black hole binary coalescences with total mass between 25 and 100 solar masses. I then show how the sensitivity of this search can be improved by up to 40% by the the application of the multivariate statistical classifier known as a random forest of bagged decision trees to more effectively discriminate between signal and non-Gaussian instrumental noise. I also discuss the use of this classifier in the search for the ringdown signal from the merger of two black holes with total mass between 50 and 450 solar masses and present upper limits. I also apply multivariate statistical classifiers to the problem of quantifying the non-Gaussianity of LIGO data. Despite these improvements, no gravitational-wave signals have been detected in LIGO data so far. However, the use of multivariate statistical classification can significantly improve the sensitivity of the Advanced LIGO detectors to such signals.

Cultura corporal: pesquisa com adolescentes do Centro Cultural Cartola (CCC) Rio de Janeiro

A definição mais plausível para esta pesquisa é aquela onde a adolescência se estabelece de acordo com a história de vida e o contexto sociocultural no qual o sujeito está inserido, que envolve, na transição para a fase adulta, transformações na mente, na personalidade, no comportamento e principalmente no corpo. O grupo das adolescentes pesquisadas encontra-se numa fase da vida de descobertas, mudanças (psicológicas identitárias e acima de tudo corporais) assim como todo e qualquer sujeito que encontra-se nessa fase da vida. Com a entrada na adolescência, ocorre a formação de grupos no qual as adolescentes vão se identificar. Cada grupo tem a sua marca, o seu estilo, e o corpo parece ser o grande tradutor dessa nova fase, os efeitos de comparação começam a surgir, o medo de não ser aceita pelo grupo faz com que a adolescente recorra a métodos que acredita ser eficazes na busca de um eu ideal e consequentemente um corpo ideal. Esta pesquisa discute as idealizações corporais das jovens encontradas durante a realização da pesquisa de campo, e as ligações que existem entre essa idealização e as constituições desse ideal sob a concepção do movimento corporal. A análise de dados se baseou em interpretações psicológicas acerca dos desenhos realizados pelas adolescentes. Visto que a Comunidade da Mangueira é um espaço multicultural (estilos de músicas, danças, esportes, entre outros), mas que em comum tem o corpo como o principal tradutor dessas vivências. A busca pelo corpo ideal está longe de ser integralmente satisfeito, sendo a cultura a grande responsável pela elaboração emocional, mental e principalmente corporal das adolescentes do grupo de Jazz do CCC. A aplicação da metodologia do Grupo Operativo teve como um dos objetivos desconstruir e reestruturar o imaginário das adolescentes o conceito de corpo ideal, que atualmente é visto de forma rígida e estereotipada pela sociedade contemporânea. Tal ferramenta foi muito útil no processo de desconstrução do conceito de corpo ideal por parte das meninas. As dinâmicas utilizadas tiveram como objetivos despertar novos olhares sobre o corpo, assim como criar situações onde as jovens pudessem buscar o melhor de si, mas sem fugir da própria realidade corporal.

A linha que contorna a crônica: a obra de Tarsila do Amaral

A proposta desta dissertação é investigar o trabalho artístico de Tarsila do Amaral, sua obra plástica como também sua obra escrita. Esta pesquisa se propõe a compreender de que maneira sua pintura, elaborada como um desenho, com cores delimitadas por fios e imagens geometrizadas adquire uma dependência a uma narrativa de cunho literário. Tarsila do Amaral, pintora modernista, parece organizar os espaços em suas pinturas ao construir linhas, elaboradas cuidadosamente, imprimindo um aspecto aparentemente cerebral ao seu trabalho. Assim, partindo dessas duas formas de arte, imagem e texto, que dialogam entre si na obra da pintora, surgiu a necessidade de escrever a dissertação em forma de crônica. Ao longo da pesquisa este gênero literário demonstrou ser a forma mais adequada para lidar com o objeto de estudo, pois, escrever crônicas tendo como ponto de partida os quadros e textos de Tarsila do Amaral permitiu um olhar mais detalhado e demorado sobre sua obra, possibilitando também lidar com todos os aspectos de sua vida que tangenciaram sua arte. Parece importante perceber as influências estrangeiras em sua formação como pintora e sua busca por uma identidade como artista. Ressaltando o aspecto lúdico de sua obra, as crônicas a seguir buscam compreender como uma pintura racional pode gerar um resultado próximo a uma imagem infantil, especialmente no período Pau-Brasil. Já na fase Antropofágica, o foco de estudo se concentrou na tela Abaporu, em sua elaboração, inspiração e desdobramentos como movimento literário e artístico. Assim, vinte e uma crônicas proporcionam um panorama de aspectos relevantes na obra de Tarsila do Amaral desde o início de seus estudos de desenho até o período em que já recebia o devido reconhecimento por sua obra artística

A enfermagem no espelho: suas concepções sobre a profissão, a formação, a prática profissional e as especialidades

O objeto do presente estudo é o reflexo da enfermagem no espelho, a partir das concepções sobre as especializações em enfermagem e sobre a própria profissão, a formação e a prática profissional, conforme apresentadas na Revista Brasileira de Enfermagem, ano de 2003. Houve uma primeira fase exploratória, onde o trabalho de campo não se mostrou satisfatório, uma vez que não foi suficiente para responder às indagações ou fornecer as explicações sobre a atuação e as atribuições profissionais de enfermeiros com titulação de especialistas no mercado de trabalho. Por isso, partiu-se para um outro tipo de estudo, desta vez, descritivo, contemplando uma abordagem qualitativa por meio de uma revisão bibliográfica, baseada no método de análise de conteúdo. Desta forma, o estudo tem por objetivo geral analisar as imagens refletidas pela enfermagem ao olhar-se no espelho, a primeira a partir de um panorama geral da profissão e suas especialidades e, a segunda a partir das concepções que ela tem a respeito da própria profissão, da formação e da prática profissional, tal como são vistas na Revista Brasileira de Enfermagem, ano 2003. Os objetivos específicos são: descrever os principais pontos de vista encontrados sobre as características da profissão, sobre o processo de formação e sobre a prática profissional e contextualizar o panorama das especialidades à luz dos pontos de vista descritos. Dentre os principais resultados do estudo, destacamos a elaboração de um panorama geral da enfermagem no Brasil e as especialidades e de quatro categorias de análise: o que é a profissão de enfermagem; formação profissional da enfermagem; prática profissional da enfermagem e a enfermagem em processo de construção. A nós parece que a enfermagem tem apresentado dois reflexos diferentes neste espelho, as quais não se comunicam entre si. A primeira imagem refletida no espelho é a de uma enfermagem que busca definir especialidades da profissão voltadas para o aperfeiçoamento técnico, numa tentativa de se auto-afirmar no mercado de trabalho, que vem ficando cada vez mais específico e seletivo. A segunda imagem é a de uma enfermagem em busca de encontrar sua identidade enquanto ciência, e para isso, ela reflete, investiga e debate sobre o cuidado e sobre as teorias que sistematizam este cuidado. A questão é que estes dois reflexos apresentam fortes diferenças entre si, o que gera uma imagem distorcida para a profissão.

Beyond 2D-grids: A dependence maximization view on image browsing

Ideally, one would like to perform image search using an intuitive and friendly approach. Many existing image search engines, however, present users with sets of images arranged in some default order on the screen, typically the relevance to a query, only. While this certainly has its advantages, arguably, a more flexible and intuitive way would be to sort images into arbitrary structures such as grids, hierarchies, or spheres so that images that are visually or semantically alike are placed together. This paper focuses on designing such a navigation system for image browsers. This is a challenging task because arbitrary layout structure makes it difficult - if not impossible - to compute cross-similarities between images and structure coordinates, the main ingredient of traditional layouting approaches. For this reason, we resort to a recently developed machine learning technique: kernelized sorting. It is a general technique for matching pairs of objects from different domains without requiring cross-domain similarity measures and hence elegantly allows sorting images into arbitrary structures. Moreover, we extend it so that some images can be preselected for instance forming the tip of the hierarchy allowing to subsequently navigate through the search results in the lower levels in an intuitive way. Copyright 2010 ACM.