Solutions de rang k et invariants de Riemann pour les systèmes de type hydrodynamique multidimensionnels

Dans ce travail, nous adaptons la méthode des symétries conditionnelles afin de construire des solutions exprimées en termes des invariants de Riemann. Dans ce contexte, nous considérons des systèmes non elliptiques quasilinéaires homogènes (de type hydrodynamique) du premier ordre d'équations aux dérivées partielles multidimensionnelles. Nous décrivons en détail les conditions nécessaires et suffisantes pour garantir l'existence locale de ce type de solution. Nous étudions les relations entre la structure des éléments intégraux et la possibilité de construire certaines classes de solutions de rang k. Ces classes de solutions incluent les superpositions non linéaires d'ondes de Riemann ainsi que les solutions multisolitoniques. Nous généralisons cette méthode aux systèmes non homogènes quasilinéaires et non elliptiques du premier ordre. Ces méthodes sont appliquées aux équations de la dynamique des fluides en (3+1) dimensions modélisant le flot d'un fluide isentropique. De nouvelles classes de solutions de rang 2 et 3 sont construites et elles incluent des solutions double- et triple-solitoniques. De nouveaux phénomènes non linéaires et linéaires sont établis pour la superposition des ondes de Riemann. Finalement, nous discutons de certains aspects concernant la construction de solutions de rang 2 pour l'équation de Kadomtsev-Petviashvili sans dispersion.

Analyse de groupe d’un modèle de la plasticité idéale planaire et sur les solutions en termes d’invariants de Riemann pour les systèmes quasilinéaires du premier ordre

Les objets d’étude de cette thèse sont les systèmes d’équations quasilinéaires du premier ordre. Dans une première partie, on fait une analyse du point de vue du groupe de Lie classique des symétries ponctuelles d’un modèle de la plasticité idéale. Les écoulements planaires dans les cas stationnaire et non-stationnaire sont étudiés. Deux nouveaux champs de vecteurs ont été obtenus, complétant ainsi l’algèbre de Lie du cas stationnaire dont les sous-algèbres sont classifiées en classes de conjugaison sous l’action du groupe. Dans le cas non-stationnaire, une classification des algèbres de Lie admissibles selon la force choisie est effectuée. Pour chaque type de force, les champs de vecteurs sont présentés. L’algèbre ayant la dimension la plus élevée possible a été obtenues en considérant les forces monogéniques et elle a été classifiée en classes de conjugaison. La méthode de réduction par symétrie est appliquée pour obtenir des solutions explicites et implicites de plusieurs types parmi lesquelles certaines s’expriment en termes d’une ou deux fonctions arbitraires d’une variable et d’autres en termes de fonctions elliptiques de Jacobi. Plusieurs solutions sont interprétées physiquement pour en déduire la forme de filières d’extrusion réalisables. Dans la seconde partie, on s’intéresse aux solutions s’exprimant en fonction d’invariants de Riemann pour les systèmes quasilinéaires du premier ordre. La méthode des caractéristiques généralisées ainsi qu’une méthode basée sur les symétries conditionnelles pour les invariants de Riemann sont étendues pour être applicables à des systèmes dans leurs régions elliptiques. Leur applicabilité est démontrée par des exemples de la plasticité idéale non-stationnaire pour un flot irrotationnel ainsi que les équations de la mécanique des fluides. Une nouvelle approche basée sur l’introduction de matrices de rotation satisfaisant certaines conditions algébriques est développée. Elle est applicable directement à des systèmes non-homogènes et non-autonomes sans avoir besoin de transformations préalables. Son efficacité est illustrée par des exemples comprenant un système qui régit l’interaction non-linéaire d’ondes et de particules. La solution générale est construite de façon explicite.

Optimisation du processus de développement du médicament grâce à la modélisation PK et les simulations d’études cliniques

Le développement d’un médicament est non seulement complexe mais les retours sur investissment ne sont pas toujours ceux voulus ou anticipés. Plusieurs médicaments échouent encore en Phase III même avec les progrès technologiques réalisés au niveau de plusieurs aspects du développement du médicament. Ceci se traduit en un nombre décroissant de médicaments qui sont commercialisés. Il faut donc améliorer le processus traditionnel de développement des médicaments afin de faciliter la disponibilité de nouveaux produits aux patients qui en ont besoin. Le but de cette recherche était d’explorer et de proposer des changements au processus de développement du médicament en utilisant les principes de la modélisation avancée et des simulations d’essais cliniques. Dans le premier volet de cette recherche, de nouveaux algorithmes disponibles dans le logiciel ADAPT 5® ont été comparés avec d’autres algorithmes déjà disponibles afin de déterminer leurs avantages et leurs faiblesses. Les deux nouveaux algorithmes vérifiés sont l’itératif à deux étapes (ITS) et le maximum de vraisemblance avec maximisation de l’espérance (MLEM). Les résultats de nos recherche ont démontré que MLEM était supérieur à ITS. La méthode MLEM était comparable à l’algorithme d’estimation conditionnelle de premier ordre (FOCE) disponible dans le logiciel NONMEM® avec moins de problèmes de rétrécissement pour les estimés de variances. Donc, ces nouveaux algorithmes ont été utilisés pour la recherche présentée dans cette thèse. Durant le processus de développement d’un médicament, afin que les paramètres pharmacocinétiques calculés de façon noncompartimentale soient adéquats, il faut que la demi-vie terminale soit bien établie. Des études pharmacocinétiques bien conçues et bien analysées sont essentielles durant le développement des médicaments surtout pour les soumissions de produits génériques et supergénériques (une formulation dont l'ingrédient actif est le même que celui du médicament de marque, mais dont le profil de libération du médicament est différent de celui-ci) car elles sont souvent les seules études essentielles nécessaires afin de décider si un produit peut être commercialisé ou non. Donc, le deuxième volet de la recherche visait à évaluer si les paramètres calculer d’une demi-vie obtenue à partir d'une durée d'échantillonnage réputée trop courte pour un individu pouvaient avoir une incidence sur les conclusions d’une étude de bioéquivalence et s’ils devaient être soustraits d’analyses statistiques. Les résultats ont démontré que les paramètres calculer d’une demi-vie obtenue à partir d'une durée d'échantillonnage réputée trop courte influençaient de façon négative les résultats si ceux-ci étaient maintenus dans l’analyse de variance. Donc, le paramètre de surface sous la courbe à l’infini pour ces sujets devrait être enlevé de l’analyse statistique et des directives à cet effet sont nécessaires a priori. Les études finales de pharmacocinétique nécessaires dans le cadre du développement d’un médicament devraient donc suivre cette recommandation afin que les bonnes décisions soient prises sur un produit. Ces informations ont été utilisées dans le cadre des simulations d’essais cliniques qui ont été réalisées durant la recherche présentée dans cette thèse afin de s’assurer d’obtenir les conclusions les plus probables. Dans le dernier volet de cette thèse, des simulations d’essais cliniques ont amélioré le processus du développement clinique d’un médicament. Les résultats d’une étude clinique pilote pour un supergénérique en voie de développement semblaient très encourageants. Cependant, certaines questions ont été soulevées par rapport aux résultats et il fallait déterminer si le produit test et référence seraient équivalents lors des études finales entreprises à jeun et en mangeant, et ce, après une dose unique et des doses répétées. Des simulations d’essais cliniques ont été entreprises pour résoudre certaines questions soulevées par l’étude pilote et ces simulations suggéraient que la nouvelle formulation ne rencontrerait pas les critères d’équivalence lors des études finales. Ces simulations ont aussi aidé à déterminer quelles modifications à la nouvelle formulation étaient nécessaires afin d’améliorer les chances de rencontrer les critères d’équivalence. Cette recherche a apporté des solutions afin d’améliorer différents aspects du processus du développement d’un médicament. Particulièrement, les simulations d’essais cliniques ont réduit le nombre d’études nécessaires pour le développement du supergénérique, le nombre de sujets exposés inutilement au médicament, et les coûts de développement. Enfin, elles nous ont permis d’établir de nouveaux critères d’exclusion pour des analyses statistiques de bioéquivalence. La recherche présentée dans cette thèse est de suggérer des améliorations au processus du développement d’un médicament en évaluant de nouveaux algorithmes pour des analyses compartimentales, en établissant des critères d’exclusion de paramètres pharmacocinétiques (PK) pour certaines analyses et en démontrant comment les simulations d’essais cliniques sont utiles.

Distribución hiperbólica generalizada: una aplicación en la selección de portafolios y en la cuantificación de medidas de riesgo de mercado

En este trabajo se implementa una metodología para incluir momentos de orden superior en la selección de portafolios, haciendo uso de la Distribución Hiperbólica Generalizada, para posteriormente hacer un análisis comparativo frente al modelo de Markowitz.

Self-dual continuous processes

The important application of semi-static hedging in financial markets naturally leads to the notion of conditionally quasi self-dual processes which is, for continuous semimartingales, related to conditional symmetry properties of both their ordinary as well as their stochastic logarithms. We provide a structure result for continuous conditionally quasi self-dual processes. Our main result is to give a characterization of continuous Ocone martingales via a strong version of self-duality.

A conditional random field-based downscaling method for assessment of climate change impact on multisite daily precipitation in the Mahanadi basin

Downscaling to station-scale hydrologic variables from large-scale atmospheric variables simulated by general circulation models (GCMs) is usually necessary to assess the hydrologic impact of climate change. This work presents CRF-downscaling, a new probabilistic downscaling method that represents the daily precipitation sequence as a conditional random field (CRF). The conditional distribution of the precipitation sequence at a site, given the daily atmospheric (large-scale) variable sequence, is modeled as a linear chain CRF. CRFs do not make assumptions on independence of observations, which gives them flexibility in using high-dimensional feature vectors. Maximum likelihood parameter estimation for the model is performed using limited memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (L-BFGS) optimization. Maximum a posteriori estimation is used to determine the most likely precipitation sequence for a given set of atmospheric input variables using the Viterbi algorithm. Direct classification of dry/wet days as well as precipitation amount is achieved within a single modeling framework. The model is used to project the future cumulative distribution function of precipitation. Uncertainty in precipitation prediction is addressed through a modified Viterbi algorithm that predicts the n most likely sequences. The model is applied for downscaling monsoon (June-September) daily precipitation at eight sites in the Mahanadi basin in Orissa, India, using the MIROC3.2 medium-resolution GCM. The predicted distributions at all sites show an increase in the number of wet days, and also an increase in wet day precipitation amounts. A comparison of current and future predicted probability density functions for daily precipitation shows a change in shape of the density function with decreasing probability of lower precipitation and increasing probability of higher precipitation.

A novel method for measuring the coma of a lithographic projection system by use of mirror-symmetry marks

A novel method for measuring the coma of a lithographic projection system is proposed and the principle of the method is described. By utilizing mirror-symmetry marks, the adverse effects of axial aberrations on the coma measurement are avoided. Experimental results demonstrated that the method has high accuracy. Compared with TAMIS, the conventional technique used for coma measurement, the method is more reliable because the influences of the process factors on the lateral displacements have been considered. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A method for the generation of conditional gene repair mutations in mice

Conditional gene repair mutations in the mouse can assist in cell lineage analyses and provide a valuable complement to conditional gene inactivation strategies. We present a method for the generation of conditional gene repair mutations that employs a loxP-flanked (floxed) selectable marker and transcriptional/translational stop cassette (neostop) located within the first intron of a target gene. In the absence of Cre recombinase, expression of the targeted allele is suppressed generating a null allele, while in the presence of Cre, excision of neostop restores expression to wild-type levels. To test this strategy, we have generated a conditional gene repair allele of the mouse Huntington’s disease gene homolog (Hdh). Insertion of neostop within the Hdh intron 1 generated a null allele and mice homozygous for this allele resembled nullizygous Hdh mutants and died after embryonic day 8.5. In the presence of a cre transgene expressed ubiquitously early in development, excision of neostop restored Hdh expression and rescued the early embryonic lethality. A simple modification of this strategy that permits the generation of conventional gene knockout, conditional gene knockout and conditional gene repair alleles using one targeting construct is discussed.

Lie group symmetry analysis for granular media stress equations

The Airy stress function, although frequently employed in classical linear elasticity, does not receive similar usage for granular media problems. For plane strain quasi-static deformations of a cohesionless Coulomb–Mohr granular solid, a single nonlinear partial differential equation is formulated for the Airy stress function by combining the equilibrium equations with the yield condition. This has certain advantages from the usual approach, in which two stress invariants and a stress angle are introduced, and a system of two partial differential equations is needed to describe the flow. In the present study, the symmetry analysis of differential equations is utilised for our single partial differential equation, and by computing an optimal system of one-dimensional Lie algebras, a complete set of group-invariant solutions is derived. By this it is meant that any group-invariant solution of the governing partial differential equation (provided it can be derived via the classical symmetries method) may be obtained as a member of this set by a suitable group transformation. For general values of the parameters (angle of internal friction and gravity g) it is found there are three distinct classes of solutions which correspond to granular flows considered previously in the literature. For the two limiting cases of high angle of internal friction and zero gravity, the governing partial differential equation admit larger families of Lie point symmetries, and from these symmetries, further solutions are derived, many of which are new. Furthermore, the majority of these solutions are exact, which is rare for granular flow, especially in the case of gravity driven flows.

The Bayesian conditional independence model for measurement error: applications in ecology

The measurement error model is a well established statistical method for regression problems in medical sciences, although rarely used in ecological studies. While the situations in which it is appropriate may be less common in ecology, there are instances in which there may be benefits in its use for prediction and estimation of parameters of interest. We have chosen to explore this topic using a conditional independence model in a Bayesian framework using a Gibbs sampler, as this gives a great deal of flexibility, allowing us to analyse a number of different models without losing generality. Using simulations and two examples, we show how the conditional independence model can be used in ecology, and when it is appropriate.

Duration-dependant response of mixed-method pre-cooling for intermittent-sprint exercise in the heat

This study examined the effects of pre-cooling duration on performance and neuromuscular function for self-paced intermittent-sprint shuttle running in the heat. Eight male, team-sport athletes completed two 35-min bouts of intermittent-sprint shuttle running separated by a 15-min recovery on three separate occasions (33°C, 34% relative humidity). Mixed-method pre-cooling was completed for 20 min (COOL20), 10-min (COOL10) or no cooling (CONT) and reapplied for 5-min mid-exercise. Performance was assessed via sprint times, percentage decline and shuttle-running distance covered. Maximal voluntary contractions (MVC), voluntary activation (VA) and evoked twitch properties were recorded pre- and post-intervention and mid- and post-exercise. Core temperature (T c), skin temperature, heart rate, capillary blood metabolites, sweat losses, perceptual exertion and thermal stress were monitored throughout. Venous blood draws pre- and post-exercise were analyzed for muscle damage and inflammation markers. Shuttle-running distances covered were increased 5.2 ± 3.3% following COOL20 (P < 0.05), with no differences observed between COOL10 and CONT (P > 0.05). COOL20 aided in the maintenance of mid- and post-exercise MVC (P < 0.05; d > 0.80), despite no conditional differences in VA (P > 0.05). Pre-exercise T c was reduced by 0.15 ± 0.13°C with COOL20 (P < 0.05; d > 1.10), and remained lower throughout both COOL20 and COOL10 compared to CONT (P < 0.05; d > 0.80). Pre-cooling reduced sweat losses by 0.4 ± 0.3 kg (P < 0.02; d > 1.15), with COOL20 0.2 ± 0.4 kg less than COOL10 (P = 0.19; d = 1.01). Increased pre-cooling duration lowered physiological demands during exercise heat stress and facilitated the maintenance of self-paced intermittent-sprint performance in the heat. Importantly, the dose-response interaction of pre-cooling and sustained neuromuscular responses may explain the improved exercise performance in hot conditions.

A preconditioned Lanczos method for space-fractional reaction-diffusion equations on two-dimensional unstructured meshes

We consider a two-dimensional space-fractional reaction diffusion equation with a fractional Laplacian operator and homogeneous Neumann boundary conditions. The finite volume method is used with the matrix transfer technique of Ilić et al. (2006) to discretise in space, yielding a system of equations that requires the action of a matrix function to solve at each timestep. Rather than form this matrix function explicitly, we use Krylov subspace techniques to approximate the action of this matrix function. Specifically, we apply the Lanczos method, after a suitable transformation of the problem to recover symmetry. To improve the convergence of this method, we utilise a preconditioner that deflates the smallest eigenvalues from the spectrum. We demonstrate the efficiency of our approach for a fractional Fisher’s equation on the unit disk.

Two dynamic discrete choice estimation problems and simulation method solutions

This paper considers two problems that frequently arise in dynamic discrete choice problems but have not received much attention with regard to simulation methods. The first problem is how to simulate unbiased simulators of probabilities conditional on past history. The second is simulating a discrete transition probability model when the underlying dependent variable is really continuous. Both methods work well relative to reasonable alternatives in the application discussed. However, in both cases, for this application, simpler methods also provide reasonably good results.