Robust Factor Analysis for Compositional Data

Factor analysis as frequent technique for multivariate data inspection is widely used also for compositional data analysis. The usual way is to use a centered logratio (clr) transformation to obtain the random vector y of dimension D. The factor model is then y = Λf + e (1) with the factors f of dimension k < D, the error term e, and the loadings matrix Λ. Using the usual model assumptions (see, e.g., Basilevsky, 1994), the factor analysis model (1) can be written as Cov(y) = ΛΛT + ψ (2) where ψ = Cov(e) has a diagonal form. The diagonal elements of ψ as well as the loadings matrix Λ are estimated from an estimation of Cov(y). Given observed clr transformed data Y as realizations of the random vector y. Outliers or deviations from the idealized model assumptions of factor analysis can severely effect the parameter estimation. As a way out, robust estimation of the covariance matrix of Y will lead to robust estimates of Λ and ψ in (2), see Pison et al. (2003). Well known robust covariance estimators with good statistical properties, like the MCD or the S-estimators (see, e.g. Maronna et al., 2006), rely on a full-rank data matrix Y which is not the case for clr transformed data (see, e.g., Aitchison, 1986). The isometric logratio (ilr) transformation (Egozcue et al., 2003) solves this singularity problem. The data matrix Y is transformed to a matrix Z by using an orthonormal basis of lower dimension. Using the ilr transformed data, a robust covariance matrix C(Z) can be estimated. The result can be back-transformed to the clr space by C(Y ) = V C(Z)V T where the matrix V with orthonormal columns comes from the relation between the clr and the ilr transformation. Now the parameters in the model (2) can be estimated (Basilevsky, 1994) and the results have a direct interpretation since the links to the original variables are still preserved. The above procedure will be applied to data from geochemistry. Our special interest is on comparing the results with those of Reimann et al. (2002) for the Kola project data

Les habilitats bàsiques : l'alfabetització funcional de la població de les Illes Balears. 'Las habilidades básicas : la alfabetización funcional de la población de las Islas Baleares'.

Resumen tomado de la publicación. El trabajo deriva de la tesis doctoral 'El analfabetismo funcional en las Islas Baleares' (UIB, febrero 2007), realizada por el mismo autor. Contiene gráficas y tablas de datos

Conceptual design of wastewater treatment plants using multiple objectives

La implementació de la Directiva Europea 91/271/CEE referent a tractament d'aigües residuals urbanes va promoure la construcció de noves instal·lacions al mateix temps que la introducció de noves tecnologies per tractar nutrients en àrees designades com a sensibles. Tant el disseny d'aquestes noves infraestructures com el redisseny de les ja existents es va portar a terme a partir d'aproximacions basades fonamentalment en objectius econòmics degut a la necessitat d'acabar les obres en un període de temps relativament curt. Aquests estudis estaven basats en coneixement heurístic o correlacions numèriques provinents de models determinístics simplificats. Així doncs, moltes de les estacions depuradores d'aigües residuals (EDARs) resultants van estar caracteritzades per una manca de robustesa i flexibilitat, poca controlabilitat, amb freqüents problemes microbiològics de separació de sòlids en el decantador secundari, elevats costos d'operació i eliminació parcial de nutrients allunyant-les de l'òptim de funcionament. Molts d'aquestes problemes van sorgir degut a un disseny inadequat, de manera que la comunitat científica es va adonar de la importància de les etapes inicials de disseny conceptual. Precisament per aquesta raó, els mètodes tradicionals de disseny han d'evolucionar cap a sistemes d'avaluació mes complexos, que tinguin en compte múltiples objectius, assegurant així un millor funcionament de la planta. Tot i la importància del disseny conceptual tenint en compte múltiples objectius, encara hi ha un buit important en la literatura científica tractant aquest camp d'investigació. L'objectiu que persegueix aquesta tesi és el de desenvolupar un mètode de disseny conceptual d'EDARs considerant múltiples objectius, de manera que serveixi d'eina de suport a la presa de decisions al seleccionar la millor alternativa entre diferents opcions de disseny. Aquest treball de recerca contribueix amb un mètode de disseny modular i evolutiu que combina diferent tècniques com: el procés de decisió jeràrquic, anàlisi multicriteri, optimació preliminar multiobjectiu basada en anàlisi de sensibilitat, tècniques d'extracció de coneixement i mineria de dades, anàlisi multivariant i anàlisi d'incertesa a partir de simulacions de Monte Carlo. Això s'ha aconseguit subdividint el mètode de disseny desenvolupat en aquesta tesis en quatre blocs principals: (1) generació jeràrquica i anàlisi multicriteri d'alternatives, (2) anàlisi de decisions crítiques, (3) anàlisi multivariant i (4) anàlisi d'incertesa. El primer dels blocs combina un procés de decisió jeràrquic amb anàlisi multicriteri. El procés de decisió jeràrquic subdivideix el disseny conceptual en una sèrie de qüestions mes fàcilment analitzables i avaluables mentre que l'anàlisi multicriteri permet la consideració de diferent objectius al mateix temps. D'aquesta manera es redueix el nombre d'alternatives a avaluar i fa que el futur disseny i operació de la planta estigui influenciat per aspectes ambientals, econòmics, tècnics i legals. Finalment aquest bloc inclou una anàlisi de sensibilitat dels pesos que proporciona informació de com varien les diferents alternatives al mateix temps que canvia la importància relativa del objectius de disseny. El segon bloc engloba tècniques d'anàlisi de sensibilitat, optimització preliminar multiobjectiu i extracció de coneixement per donar suport al disseny conceptual d'EDAR, seleccionant la millor alternativa un cop s'han identificat decisions crítiques. Les decisions crítiques són aquelles en les que s'ha de seleccionar entre alternatives que compleixen de forma similar els objectius de disseny però amb diferents implicacions pel que respecte a la futura estructura i operació de la planta. Aquest tipus d'anàlisi proporciona una visió més àmplia de l'espai de disseny i permet identificar direccions desitjables (o indesitjables) cap on el procés de disseny pot derivar. El tercer bloc de la tesi proporciona l'anàlisi multivariant de les matrius multicriteri obtingudes durant l'avaluació de les alternatives de disseny. Específicament, les tècniques utilitzades en aquest treball de recerca engloben: 1) anàlisi de conglomerats, 2) anàlisi de components principals/anàlisi factorial i 3) anàlisi discriminant. Com a resultat és possible un millor accés a les dades per realitzar la selecció de les alternatives, proporcionant més informació per a una avaluació mes efectiva, i finalment incrementant el coneixement del procés d'avaluació de les alternatives de disseny generades. En el quart i últim bloc desenvolupat en aquesta tesi, les diferents alternatives de disseny són avaluades amb incertesa. L'objectiu d'aquest bloc és el d'estudiar el canvi en la presa de decisions quan una alternativa és avaluada incloent o no incertesa en els paràmetres dels models que descriuen el seu comportament. La incertesa en el paràmetres del model s'introdueix a partir de funcions de probabilitat. Desprès es porten a terme simulacions Monte Carlo, on d'aquestes distribucions se n'extrauen números aleatoris que es subsisteixen pels paràmetres del model i permeten estudiar com la incertesa es propaga a través del model. Així és possible analitzar la variació en l'acompliment global dels objectius de disseny per a cada una de les alternatives, quines són les contribucions en aquesta variació que hi tenen els aspectes ambientals, legals, econòmics i tècnics, i finalment el canvi en la selecció d'alternatives quan hi ha una variació de la importància relativa dels objectius de disseny. En comparació amb les aproximacions tradicionals de disseny, el mètode desenvolupat en aquesta tesi adreça problemes de disseny/redisseny tenint en compte múltiples objectius i múltiples criteris. Al mateix temps, el procés de presa de decisions mostra de forma objectiva, transparent i sistemàtica el perquè una alternativa és seleccionada en front de les altres, proporcionant l'opció que més bé acompleix els objectius marcats, mostrant els punts forts i febles, les principals correlacions entre objectius i alternatives, i finalment tenint en compte la possible incertesa inherent en els paràmetres del model que es fan servir durant les anàlisis. Les possibilitats del mètode desenvolupat es demostren en aquesta tesi a partir de diferents casos d'estudi: selecció del tipus d'eliminació biològica de nitrogen (cas d'estudi # 1), optimització d'una estratègia de control (cas d'estudi # 2), redisseny d'una planta per aconseguir eliminació simultània de carboni, nitrogen i fòsfor (cas d'estudi # 3) i finalment anàlisi d'estratègies control a nivell de planta (casos d'estudi # 4 i # 5).

Anàlisi de l'scatter intraindividual en la psicometria dels deficients mentals. Perfil psicomètric dels deficients mentals. 'Análisis del scatter intraindividual en la psicometría de los deficientes mentales. Perfil psicométrico de los deficientes mentales'.

Contrastar empíricamente una definición de deficiencia mental desarrollada en términos de un perfil psicométrico concreto. 1027 sujetos de edades comprendidas entre los cinco y los treinta años, con coeficientes intelectuales que oscilan entre 30 y 135, provenientes de diversas consultas y centros terapéuticos. Plantea un marco teórico y una investigación empírica consistente en la comprobación de 6 hipótesis refererentes a los perfiles psicométricos caraterísticos de los deficientes mentales. Obtiene los datos a partir de la aplicación de una batería de tests sobre actividad mental superior y mecánica, percepción y motricidad fina de la mano. Valida la batería en su conjunto. Pondera los datos y obtiene una puntuación normativa. Divide la muestra en 16 grupos según la edad y el CI. Calcula los índices estadísticos de cada subtest para cada grupo y los compara con la puntuación normativa. Historiales médicos de los sujetos y una batería compuesta por subtests del WISC, L de Bender, test Rey, punteado, torres y recortable de Ozeretski. Índices de tendencia central y de variabilidad, índices de fiabilidad y validez, índices de correlación, análisis factorial y representaciones gráficas. Los deficientes son inferiores en peso y talla a los patrones normales de la población de referencia. El ritmo de desarrollo mental es más lento y se para cuanto más grave es la deficiencia. La actividad escolar se basa en formas de pensamiento concreto, sensomotor e intuitivo. El perfil psicométrico de los deficientes es significativamente diferente del perfil patrón. Las diferencias mayores se dan en las pruebas de percepción y en las de velocidad. La dispersión de las puntuaciones es más amplia cuanto más bajo es el CI global. Quedan confirmadas las hipótesis planteadas y validada la definición de deficiencia mental propuesta.

An examination of the factorial invariance and refinement of the multidimensional school anger inventory for five Pacific Rim countries

The validity of the Multidimensional School Anger Inventory (MSAI) was examined with adolescents from 5 Pacific Rim countries (N ¼ 3,181 adolescents; age, M ¼ 14.8 years; 52% females). Confirmatory factor analyses examined configural invariance for the MSAI’s anger experience, hostility, destructive expression, and anger coping subscales. The model did not converge for Peruvian students. Using the top 4 loaded items for anger experience, hostility, and destructive expression configural invariance and partial metric and scalar invariances were found. Latent means analysis compared mean responses on each subscale to the U.S. sample. Students from other countries showed higher mean responses on the anger experience subscale (ds ¼ .37–.73). Australian (d ¼ .40) and Japanese students (d ¼ .21) had significantly higher mean hostility subscale scores. Australian students had higher mean scores on the destructive expression subscale (d ¼ .30), whereas Japanese students had lower mean scores (d ¼ 2.17). The largest latent mean gender differences (females lower than males) were for destructive expression among Australian (d ¼ 2.67), Guatemalan (d ¼ 2.42), and U.S. (d ¼ 2.66) students. This study supported an abbreviated, 12-item MSAI with partial invariance. Implications for the use of the MSAI in comparative research are discussed.

Factorial validity and invariance of questionnaires measuring social-cognitive determinants of physical activity among adolescent girls

Background There are few theoretically derived questionnaires of physical activity determinants among youth, and the existing questionnaires have not been subjected to tests of factorial validity and invariance, The present study employed confirmatory factor analysis (CFA) to test the factorial validity and invariance of questionnaires designed to be unidimensional measures of attitudes, subjective norms, perceived behavioral control, and self-efficacy about physical activity. Methods Adolescent girls in eighth grade from two cohorts (N = 955 and 1,797) completed the questionnaires at baseline; participants from cohort 1 (N = 845) also completed the questionnaires in ninth grade (i.e., 1-year follow-up). Factorial validity and invariance were tested using CFA with full-information maximum likelihood estimation in AMOS 4.0, Initially, baseline data from cohort 1 were employed to test the fit and, when necessary, to modify the unidimensional models. The models were cross-validated using a multigroup analysis of factorial invariance on baseline data from cohorts 1 and 2, The models then were subjected to a longitudinal analysis of factorial invariance using baseline and follow-up data from cohort i, Results The CFAs supported the fit of unidimensional models to the four questionnaires, and the models were cross-validated, as indicated by evidence of multigroup factorial invariance, The models also possessed evidence of longitudinal factorial invariance. Conclusions Evidence was provided for the factorial validity and the invariance of the questionnaires designed to be unidimensional measures of attitudes, subjective norms, perceived behavioral control, and self-efficacy about physical activity among adolescent girls, (C) 2000 American Health Foundation and academic Press.

Back to normal: A retrospective, cross-sectional study of the multi-factorial determinants of normal birth in Queensland, Australia

Background Currently, care providers and policy-makers internationally are working to promote normal birth. In Australia, such initiatives are being implemented without any evidence of the prevalence or determinants of normal birth as a multidimensional construct. This study aimed to better understand the determinants of normal birth (defined as without induction of labour, epidural/spinal/general anaesthesia, forceps/vacuum, caesarean birth, or episiotomy) using secondary analyses of data from a population survey of women in Queensland, Australia. Methods Women who birthed in Queensland during a two-week period in 2009 were mailed a survey approximately three months after birth. Women (n=772) provided retrospective data on their pregnancy, labour and birth preferences and experiences, socio-demographic characteristics, and reproductive history. A series of logistic regressions were conducted to determine factors associated with having labour, having a vaginal birth, and having a normal birth. Findings Overall, 81.9% of women had labour, 66.4% had a vaginal birth, and 29.6% had a normal birth. After adjusting for other significant factors, women had significantly higher odds of having labour if they birthed in a public hospital and had a pre-existing preference for a vaginal birth. Of women who had labour, 80.8% had a vaginal birth. Women who had labour had significantly higher odds of having a vaginal birth if they attended antenatal classes, did not have continuous fetal monitoring, felt able to ‘take their time’ in labour, and had a pre-existing preference for a vaginal birth. Of women who had a vaginal birth, 44.7% had a normal birth. Women who had a vaginal birth had significantly higher odds of having a normal birth if they birthed in a public hospital, birthed outside regular business hours, had mobility in labour, did not have continuous fetal monitoring, and were non-supine during birth. Conclusions These findings provide a strong foundation on which to base resources aimed at increasing informed decision-making for maternity care consumers, providers, and policy-makers alike. Research to evaluate the impact of modifying key clinical practices (e.g., supporting women׳s mobility during labour, facilitating non-supine positioning during birth) on the likelihood of a normal birth is an important next step.

Fractional-factorial design of a porous-carbon fuel-cell electrode

The use of fractional-factorial methods in the optimization of porous-carbon electrode structure is discussed with respect to weight-loss of carbon during gas treatment, weight and mixing time of binder, compaction temperature, time and pressure, and pressure of feed gas. The experimental optimization of an air electrode in alkaline solution is described.

MULTI-INSTRUMENT DETECTION IN POLYPHONIC MUSIC USING GAUSSIAN MIXTURE BASED FACTORIAL HMM

We formulate the problem of detecting the constituent instruments in a polyphonic music piece as a joint decoding problem. From monophonic data, parametric Gaussian Mixture Hidden Markov Models (GM-HMM) are obtained for each instrument. We propose a method to use the above models in a factorial framework, termed as Factorial GM-HMM (F-GM-HMM). The states are jointly inferred to explain the evolution of each instrument in the mixture observation sequence. The dependencies are decoupled using variational inference technique. We show that the joint time evolution of all instruments' states can be captured using F-GM-HMM. We compare performance of proposed method with that of Student's-t mixture model (tMM) and GM-HMM in an existing latent variable framework. Experiments on two to five polyphony with 8 instrument models trained on the RWC dataset, tested on RWC and TRIOS datasets show that F-GM-HMM gives an advantage over the other considered models in segments containing co-occurring instruments.

Creencias de control con respecto a la salud del feto : estructura factorial y fiabilidad de una adaptación al castellano de la Escala Fetal Health Locus of Control (FHLC)

Resumen: Este estudio presenta la estructura factorial y la evaluación de la fiabilidad de una versión en castellano de la escala Fetal Health Locus of Control, que evalúa creencias de control vinculadas a la salud del feto basándose en el concepto Locus de Control acuñado por Rotter. La escala fue administrada a mujeres en edad reproductiva (N = 130) en instituciones educativas de la ciudad de Santa Fe. La versión adaptada de la escala muestra una estructura de 3 factores principales que se corresponden con los constructos teóricos en los que se basa la escala original. La consistencia interna evaluada a través del alpha de Cronbach resultó adecuada, con valores de .81 para la subescala FHLCE-D, .75 para la subescala FHLCI y .76 para la subescala FHLCE-P. En conclusión, la versión adaptada de la escala posee propiedades psicométricas satisfactorias, similares a las de escala original.

Stability of the factorial structure of metabolic syndrome from childhood to adolescence : a 6-year follow-up study

Background: Metabolic syndrome (MS) is a clustering of cardiometabolic risk factors that is considered a predictor of cardiovascular disease, type 2 diabetes and mortality. There is no consistent evidence on whether the MS construct works in the same way in different populations and at different stages in life. Methods: We used confirmatory factor analysis to examine if a single-factor-model including waist circumference, triglycerides/HDL-c, insulin and mean arterial pressure underlies metabolic syndrome from the childhood to adolescence in a 6-years follow-up study in 174 Swedish and 460 Estonian children aged 9 years at baseline. Indeed, we analyze the tracking of a previously validated MS index over this 6-years period. Results: The estimates of goodness-of-fit for the single-factor-model underlying MS were acceptable both in children and adolescents. The construct stability of a new model including the differences from baseline to the end of the follow-up in the components of the proposed model displayed good fit indexes for the change, supporting the hypothesis of a single factor underlying MS component trends. Conclusions: A single-factor-model underlying MS is stable across the puberty in both Estonian and Swedish young people. The MS index tracks acceptably from childhood to adolescence.