An observing system simulation experiment to evaluate the scientific merit of wind and ozone measurements from the future SWIFT instrument

(from author) One of the first papers in the peer-review literature to discuss an OSSE to evaluate future wind observations in the stratosphere. Provides key evidence to justify the construction of the SWIFT instrument (currently planned to be built by the Canadian Space Agency for launch on ~ 2010).

The Effect Of Induced Intraocular Straylight (cataract Simulation) On Sensitivity Measures Of Standard Automated Perimetry, Pulsar Perimetry And Moorfields Motion Displacement Test

Purpose: To investigate the effect of incremental increases in intraocular straylight on threshold measurements made by three modern forms of perimetry: Standard Automated Perimetry (SAP) using Octopus (Dynamic, G-Pattern), Pulsar Perimetry (PP) (TOP, 66 points) and the Moorfields Motion Displacement Test (MDT) (WEBS, 32 points).Methods: Four healthy young observers were recruited (mean age 26yrs [25yrs, 28yrs]), refractive correction [+2 D, -4.25D]). Five white opacity filters (WOF), each scattering light by different amounts were used to create incremental increases in intraocular straylight (IS). Resultant IS values were measured with each WOF and at baseline (no WOF) for each subject using a C-Quant Straylight Meter (Oculus, Wetzlar, Germany). A 25 yr old has an IS value of ~0.85 log(s). An increase of 40% in IS to 1.2log(s) corresponds to the physiological value of a 70yr old. Each WOFs created an increase in IS between 10-150% from baseline, ranging from effects similar to normal aging to those found with considerable cataract. Each subject underwent 6 test sessions over a 2-week period; each session consisted of the 3 perimetric tests using one of the five WOFs and baseline (both instrument and filter were randomised).Results: The reduction in sensitivity from baseline was calculated. A two-way ANOVA on mean change in threshold (where subjects were treated as rows in the block and each increment in fog filters was treated as column) was used to examine the effect of incremental increases in straylight. Both SAP (p<0.001) and Pulsar (p<0.001) were significantly affected by increases in straylight. The MDT (p=0.35) remained comparatively robust to increases in straylight.Conclusions: The Moorfields MDT measurement of threshold is robust to effects of additional straylight as compared to SAP and PP.

Coopetition as a lead generating mechanism: design, modelling and simulation

The aim of this research is to develop a tool that could allow to organize coopetitional relationships between organizations on the basis of two-sided Internet platform. The main result of current master thesis is a detailed description of the concept of the lead generating internet platform-based coopetition. With the tools of agent-based modelling and simulation, there were obtained results that could be used as a base for suggestion that the developed concept is able to cause a positive effect on some particular industries (e.g. web-design studios market) and potentially can bring some benefits and extra profitability for most companies that operate on this particular industry. Also on the basis of the results it can be assumed that the developed instrument is also able to increase the degree of transparency of the market to which it is applied.

Simulation-Based Finite and Large Sample Tests in Multivariate Regressions.

In the context of multivariate linear regression (MLR) models, it is well known that commonly employed asymptotic test criteria are seriously biased towards overrejection. In this paper, we propose a general method for constructing exact tests of possibly nonlinear hypotheses on the coefficients of MLR systems. For the case of uniform linear hypotheses, we present exact distributional invariance results concerning several standard test criteria. These include Wilks' likelihood ratio (LR) criterion as well as trace and maximum root criteria. The normality assumption is not necessary for most of the results to hold. Implications for inference are two-fold. First, invariance to nuisance parameters entails that the technique of Monte Carlo tests can be applied on all these statistics to obtain exact tests of uniform linear hypotheses. Second, the invariance property of the latter statistic is exploited to derive general nuisance-parameter-free bounds on the distribution of the LR statistic for arbitrary hypotheses. Even though it may be difficult to compute these bounds analytically, they can easily be simulated, hence yielding exact bounds Monte Carlo tests. Illustrative simulation experiments show that the bounds are sufficiently tight to provide conclusive results with a high probability. Our findings illustrate the value of the bounds as a tool to be used in conjunction with more traditional simulation-based test methods (e.g., the parametric bootstrap) which may be applied when the bounds are not conclusive.

Exogeneity, weak identification and instrument selection in econometrics

La dernière décennie a connu un intérêt croissant pour les problèmes posés par les variables instrumentales faibles dans la littérature économétrique, c’est-à-dire les situations où les variables instrumentales sont faiblement corrélées avec la variable à instrumenter. En effet, il est bien connu que lorsque les instruments sont faibles, les distributions des statistiques de Student, de Wald, du ratio de vraisemblance et du multiplicateur de Lagrange ne sont plus standard et dépendent souvent de paramètres de nuisance. Plusieurs études empiriques portant notamment sur les modèles de rendements à l’éducation [Angrist et Krueger (1991, 1995), Angrist et al. (1999), Bound et al. (1995), Dufour et Taamouti (2007)] et d’évaluation des actifs financiers (C-CAPM) [Hansen et Singleton (1982,1983), Stock et Wright (2000)], où les variables instrumentales sont faiblement corrélées avec la variable à instrumenter, ont montré que l’utilisation de ces statistiques conduit souvent à des résultats peu fiables. Un remède à ce problème est l’utilisation de tests robustes à l’identification [Anderson et Rubin (1949), Moreira (2002), Kleibergen (2003), Dufour et Taamouti (2007)]. Cependant, il n’existe aucune littérature économétrique sur la qualité des procédures robustes à l’identification lorsque les instruments disponibles sont endogènes ou à la fois endogènes et faibles. Cela soulève la question de savoir ce qui arrive aux procédures d’inférence robustes à l’identification lorsque certaines variables instrumentales supposées exogènes ne le sont pas effectivement. Plus précisément, qu’arrive-t-il si une variable instrumentale invalide est ajoutée à un ensemble d’instruments valides? Ces procédures se comportent-elles différemment? Et si l’endogénéité des variables instrumentales pose des difficultés majeures à l’inférence statistique, peut-on proposer des procédures de tests qui sélectionnent les instruments lorsqu’ils sont à la fois forts et valides? Est-il possible de proposer les proédures de sélection d’instruments qui demeurent valides même en présence d’identification faible? Cette thèse se focalise sur les modèles structurels (modèles à équations simultanées) et apporte des réponses à ces questions à travers quatre essais. Le premier essai est publié dans Journal of Statistical Planning and Inference 138 (2008) 2649 – 2661. Dans cet essai, nous analysons les effets de l’endogénéité des instruments sur deux statistiques de test robustes à l’identification: la statistique d’Anderson et Rubin (AR, 1949) et la statistique de Kleibergen (K, 2003), avec ou sans instruments faibles. D’abord, lorsque le paramètre qui contrôle l’endogénéité des instruments est fixe (ne dépend pas de la taille de l’échantillon), nous montrons que toutes ces procédures sont en général convergentes contre la présence d’instruments invalides (c’est-à-dire détectent la présence d’instruments invalides) indépendamment de leur qualité (forts ou faibles). Nous décrivons aussi des cas où cette convergence peut ne pas tenir, mais la distribution asymptotique est modifiée d’une manière qui pourrait conduire à des distorsions de niveau même pour de grands échantillons. Ceci inclut, en particulier, les cas où l’estimateur des double moindres carrés demeure convergent, mais les tests sont asymptotiquement invalides. Ensuite, lorsque les instruments sont localement exogènes (c’est-à-dire le paramètre d’endogénéité converge vers zéro lorsque la taille de l’échantillon augmente), nous montrons que ces tests convergent vers des distributions chi-carré non centrées, que les instruments soient forts ou faibles. Nous caractérisons aussi les situations où le paramètre de non centralité est nul et la distribution asymptotique des statistiques demeure la même que dans le cas des instruments valides (malgré la présence des instruments invalides). Le deuxième essai étudie l’impact des instruments faibles sur les tests de spécification du type Durbin-Wu-Hausman (DWH) ainsi que le test de Revankar et Hartley (1973). Nous proposons une analyse en petit et grand échantillon de la distribution de ces tests sous l’hypothèse nulle (niveau) et l’alternative (puissance), incluant les cas où l’identification est déficiente ou faible (instruments faibles). Notre analyse en petit échantillon founit plusieurs perspectives ainsi que des extensions des précédentes procédures. En effet, la caractérisation de la distribution de ces statistiques en petit échantillon permet la construction des tests de Monte Carlo exacts pour l’exogénéité même avec les erreurs non Gaussiens. Nous montrons que ces tests sont typiquement robustes aux intruments faibles (le niveau est contrôlé). De plus, nous fournissons une caractérisation de la puissance des tests, qui exhibe clairement les facteurs qui déterminent la puissance. Nous montrons que les tests n’ont pas de puissance lorsque tous les instruments sont faibles [similaire à Guggenberger(2008)]. Cependant, la puissance existe tant qu’au moins un seul instruments est fort. La conclusion de Guggenberger (2008) concerne le cas où tous les instruments sont faibles (un cas d’intérêt mineur en pratique). Notre théorie asymptotique sous les hypothèses affaiblies confirme la théorie en échantillon fini. Par ailleurs, nous présentons une analyse de Monte Carlo indiquant que: (1) l’estimateur des moindres carrés ordinaires est plus efficace que celui des doubles moindres carrés lorsque les instruments sont faibles et l’endogenéité modérée [conclusion similaire à celle de Kiviet and Niemczyk (2007)]; (2) les estimateurs pré-test basés sur les tests d’exogenété ont une excellente performance par rapport aux doubles moindres carrés. Ceci suggère que la méthode des variables instrumentales ne devrait être appliquée que si l’on a la certitude d’avoir des instruments forts. Donc, les conclusions de Guggenberger (2008) sont mitigées et pourraient être trompeuses. Nous illustrons nos résultats théoriques à travers des expériences de simulation et deux applications empiriques: la relation entre le taux d’ouverture et la croissance économique et le problème bien connu du rendement à l’éducation. Le troisième essai étend le test d’exogénéité du type Wald proposé par Dufour (1987) aux cas où les erreurs de la régression ont une distribution non-normale. Nous proposons une nouvelle version du précédent test qui est valide même en présence d’erreurs non-Gaussiens. Contrairement aux procédures de test d’exogénéité usuelles (tests de Durbin-Wu-Hausman et de Rvankar- Hartley), le test de Wald permet de résoudre un problème courant dans les travaux empiriques qui consiste à tester l’exogénéité partielle d’un sous ensemble de variables. Nous proposons deux nouveaux estimateurs pré-test basés sur le test de Wald qui performent mieux (en terme d’erreur quadratique moyenne) que l’estimateur IV usuel lorsque les variables instrumentales sont faibles et l’endogénéité modérée. Nous montrons également que ce test peut servir de procédure de sélection de variables instrumentales. Nous illustrons les résultats théoriques par deux applications empiriques: le modèle bien connu d’équation du salaire [Angist et Krueger (1991, 1999)] et les rendements d’échelle [Nerlove (1963)]. Nos résultats suggèrent que l’éducation de la mère expliquerait le décrochage de son fils, que l’output est une variable endogène dans l’estimation du coût de la firme et que le prix du fuel en est un instrument valide pour l’output. Le quatrième essai résout deux problèmes très importants dans la littérature économétrique. D’abord, bien que le test de Wald initial ou étendu permette de construire les régions de confiance et de tester les restrictions linéaires sur les covariances, il suppose que les paramètres du modèle sont identifiés. Lorsque l’identification est faible (instruments faiblement corrélés avec la variable à instrumenter), ce test n’est en général plus valide. Cet essai développe une procédure d’inférence robuste à l’identification (instruments faibles) qui permet de construire des régions de confiance pour la matrices de covariances entre les erreurs de la régression et les variables explicatives (possiblement endogènes). Nous fournissons les expressions analytiques des régions de confiance et caractérisons les conditions nécessaires et suffisantes sous lesquelles ils sont bornés. La procédure proposée demeure valide même pour de petits échantillons et elle est aussi asymptotiquement robuste à l’hétéroscédasticité et l’autocorrélation des erreurs. Ensuite, les résultats sont utilisés pour développer les tests d’exogénéité partielle robustes à l’identification. Les simulations Monte Carlo indiquent que ces tests contrôlent le niveau et ont de la puissance même si les instruments sont faibles. Ceci nous permet de proposer une procédure valide de sélection de variables instrumentales même s’il y a un problème d’identification. La procédure de sélection des instruments est basée sur deux nouveaux estimateurs pré-test qui combinent l’estimateur IV usuel et les estimateurs IV partiels. Nos simulations montrent que: (1) tout comme l’estimateur des moindres carrés ordinaires, les estimateurs IV partiels sont plus efficaces que l’estimateur IV usuel lorsque les instruments sont faibles et l’endogénéité modérée; (2) les estimateurs pré-test ont globalement une excellente performance comparés à l’estimateur IV usuel. Nous illustrons nos résultats théoriques par deux applications empiriques: la relation entre le taux d’ouverture et la croissance économique et le modèle de rendements à l’éducation. Dans la première application, les études antérieures ont conclu que les instruments n’étaient pas trop faibles [Dufour et Taamouti (2007)] alors qu’ils le sont fortement dans la seconde [Bound (1995), Doko et Dufour (2009)]. Conformément à nos résultats théoriques, nous trouvons les régions de confiance non bornées pour la covariance dans le cas où les instruments sont assez faibles.

Stochastische Simulation von Zufallsexperimenten mit Fathom

In der Mathematikdidaktik gibt es die weit verbreitete Auffassung, durch die Verwendung von Simulationen Lernprozesse zu unterstützen. Dies hat mich im Rahmen meiner Dissertation dazu bewogen, erstens eine Werkzeuganalyse des Simulationspotentials der Software Fathom durchzuführen und zweitens exemplarische Analysen dazu, wie Lernende mit der Software arbeiten. Bei der Werkzeuganalyse standen vor allem folgende zwei Fragen im Mittelpunkt: Was bietet die Software an Simulationspotential? Wie gut und leicht lassen sich Zufallsexperimente in Fathom realisieren? Dieses Wissen ist für die praktische Anwendung der Software und die diagnostische Kompetenz der Lehrkräfte, die Schüler bei der Arbeit mit der Software unterstützen wollen, essentiell. Mit dieser Werkzeuganalyse wurde ein allgemeineres Instrument entwickelt, mit dem man das Simulationspotential auch anderer Werkzeugsoftware wie Excel, Tinkerplots oder den TI-Nspire systematisch analysieren könnte. Im zweiten Teil werden die Ergebnisse einer Fallstudie zur Kompetenz von Studierenden beim Bearbeiten von stochastischen Simulations- und Modellierungsproblemen vorgestellt. Die insgesamt aufwendige Analyse von Mikroprozessen macht sehr viel relevante und wichtige Details im Umgang von Studierenden mit Simulationsaufgaben erkennbar. Auch ist als Ergebnis der Studie nicht nur einfach ein differenziertes Bild der Kompetenzen von Studierenden anzusehen. Vielmehr liegt ein wesentlicher Beitrag auch in der Konzeptualisierung unterschiedlicher Kompetenzen und ihrer Wechselwirkung, wie sie bei der Bearbeitung von mathematischen Aufgaben mit dem Computer auftreten.

An observing system simulation experiment for climate monitoring with GNSS radio occulation data: setup and testbed study

The long-term stability, high accuracy, all-weather capability, high vertical resolution, and global coverage of Global Navigation Satellite System (GNSS) radio occultation (RO) suggests it as a promising tool for global monitoring of atmospheric temperature change. With the aim to investigate and quantify how well a GNSS RO observing system is able to detect climate trends, we are currently performing an (climate) observing system simulation experiment over the 25-year period 2001 to 2025, which involves quasi-realistic modeling of the neutral atmosphere and the ionosphere. We carried out two climate simulations with the general circulation model MAECHAM5 (Middle Atmosphere European Centre/Hamburg Model Version 5) of the MPI-M Hamburg, covering the period 2001–2025: One control run with natural variability only and one run also including anthropogenic forcings due to greenhouse gases, sulfate aerosols, and tropospheric ozone. On the basis of this, we perform quasi-realistic simulations of RO observables for a small GNSS receiver constellation (six satellites), state-of-the-art data processing for atmospheric profiles retrieval, and a statistical analysis of temperature trends in both the “observed” climatology and the “true” climatology. Here we describe the setup of the experiment and results from a test bed study conducted to obtain a basic set of realistic estimates of observational errors (instrument- and retrieval processing-related errors) and sampling errors (due to spatial-temporal undersampling). The test bed results, obtained for a typical summer season and compared to the climatic 2001–2025 trends from the MAECHAM5 simulation including anthropogenic forcing, were found encouraging for performing the full 25-year experiment. They indicated that observational and sampling errors (both contributing about 0.2 K) are consistent with recent estimates of these errors from real RO data and that they should be sufficiently small for monitoring expected temperature trends in the global atmosphere over the next 10 to 20 years in most regions of the upper troposphere and lower stratosphere (UTLS). Inspection of the MAECHAM5 trends in different RO-accessible atmospheric parameters (microwave refractivity and pressure/geopotential height in addition to temperature) indicates complementary climate change sensitivity in different regions of the UTLS so that optimized climate monitoring shall combine information from all climatic key variables retrievable from GNSS RO data.

Nonlinear dynamics and chaos simulation system analysis for improved design

Small errors proved catastrophic. Our purpose to remark that a very small cause which escapes our notice determined a considerable effect that we cannot fail to see, and then we say that the effect is due to chance. Small differences in the initial conditions produce very great ones in the final phenomena. A small error in the former will produce an enormous error in the latter. When dealing with any kind of electrical device specification, it is important to note that there exists a pair of test conditions that define a test: the forcing function and the limit. Forcing functions define the external operating constraints placed upon the device tested. The actual test defines how well the device responds to these constraints. Forcing inputs to threshold for example, represents the most difficult testing because this put those inputs as close as possible to the actual switching critical points and guarantees that the device will meet the Input-Output specifications. ^ Prediction becomes impossible by classical analytical analysis bounded by Newton and Euclides. We have found that non linear dynamics characteristics is the natural state of being in all circuits and devices. Opportunities exist for effective error detection in a nonlinear dynamics and chaos environment. ^ Nowadays there are a set of linear limits established around every aspect of a digital or analog circuits out of which devices are consider bad after failing the test. Deterministic chaos circuit is a fact not a possibility as it has been revived by our Ph.D. research. In practice for linear standard informational methodologies, this chaotic data product is usually undesirable and we are educated to be interested in obtaining a more regular stream of output data. ^ This Ph.D. research explored the possibilities of taking the foundation of a very well known simulation and modeling methodology, introducing nonlinear dynamics and chaos precepts, to produce a new error detector instrument able to put together streams of data scattered in space and time. Therefore, mastering deterministic chaos and changing the bad reputation of chaotic data as a potential risk for practical system status determination. ^

Discrete-event Simulation and Optimization to Improve the Performance of a Healthcare System

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Validity And Reliability Of A Pediatric Patient Classification Instrument.

to assess the construct validity and reliability of the Pediatric Patient Classification Instrument. correlation study developed at a teaching hospital. The classification involved 227 patients, using the pediatric patient classification instrument. The construct validity was assessed through the factor analysis approach and reliability through internal consistency. the Exploratory Factor Analysis identified three constructs with 67.5% of variance explanation and, in the reliability assessment, the following Cronbach's alpha coefficients were found: 0.92 for the instrument as a whole; 0.88 for the Patient domain; 0.81 for the Family domain; 0.44 for the Therapeutic procedures domain. the instrument evidenced its construct validity and reliability, and these analyses indicate the feasibility of the instrument. The validation of the Pediatric Patient Classification Instrument still represents a challenge, due to its relevance for a closer look at pediatric nursing care and management. Further research should be considered to explore its dimensionality and content validity.

[pediatric Patient Classification System: Improvement Of An Instrument].

Improve the content validity of the instrument for classification of pediatric patients and evaluate its construct validity. A descriptive exploratory study in the measurement of the content validity index, and correlational design for construct validation through exploratory factor analysis. The content validity index for indicators was 0.99 and it was 0.97 for graded situations. Three domains were extracted in the construct validation, namely: patient, family and therapeutic procedures, with 74.97% of explained variance. The instrument showed evidences of content and construct validity. The validation of the instrument occurred under the approach of family-centered care, and allowed incorporating some essential needs of childhood such as playing, interaction and affection in the content of the instrument.

Monte Carlo Simulation Of The Response Functions Of Cdte Detectors To Be Applied In X-ray Spectroscopy.

In this work, the energy response functions of a CdTe detector were obtained by Monte Carlo (MC) simulation in the energy range from 5 to 160keV, using the PENELOPE code. In the response calculations the carrier transport features and the detector resolution were included. The computed energy response function was validated through comparison with experimental results obtained with (241)Am and (152)Eu sources. In order to investigate the influence of the correction by the detector response at diagnostic energy range, x-ray spectra were measured using a CdTe detector (model XR-100T, Amptek), and then corrected by the energy response of the detector using the stripping procedure. Results showed that the CdTe exhibits good energy response at low energies (below 40keV), showing only small distortions on the measured spectra. For energies below about 80keV, the contribution of the escape of Cd- and Te-K x-rays produce significant distortions on the measured x-ray spectra. For higher energies, the most important correction is the detector efficiency and the carrier trapping effects. The results showed that, after correction by the energy response, the measured spectra are in good agreement with those provided by a theoretical model of the literature. Finally, our results showed that the detailed knowledge of the response function and a proper correction procedure are fundamental for achieving more accurate spectra from which quality parameters (i.e., half-value layer and homogeneity coefficient) can be determined.

Influence of intrapulpal pressure simulation on the bond strength of adhesive systems to dentin

The purpose of this study was to evaluate the influence of intrapulpal pressure simulation on the bonding effectiveness of etch & rinse and self-etch adhesives to dentin. Eighty sound human molars were distributed into eight groups, according to the permeability level of each sample, measured by an apparatus to assess hydraulic conductance (Lp). Thus, a similar mean permeability was achieved in each group. Three etch & rinse adhesives (Prime & Bond NT - PB, Single Bond -SB, and Excite - EX) and one self-etch system (Clearfil SE Bond - SE) were employed, varying the presence or absence of an intrapulpal pressure (IPP) simulation of 15 cmH2O. After adhesive and restorative procedures were carried out, the samples were stored in distilled water for 24 hours at 37°C, and taken for tensile bond strength (TBS) testing. Fracture analysis was performed using a light microscope at 40 X magnification. The data, obtained in MPa, were then submitted to the Kruskal-Wallis test ( a = 0.05). The results revealed that the TBS of SB and EX was significantly reduced under IPP simulation, differing from the TBS of PB and SE. Moreover, SE obtained the highest bond strength values in the presence of IPP. It could be concluded that IPP simulation can influence the bond strength of certain adhesive systems to dentin and should be considered when in vitro studies are conducted.

Evaluation of thermal simulation of households in the metropolitan region of São Paulo, Brazil

Abstract This paper aims at assessing the performance of a program of thermal simulation (Arquitrop) in different households in the city of Sao Paulo, Brazil. The households were selected for the Wheezing Project which followed up children under 2 years old to monitor the occurrence of respiratory diseases. The results show that in all three study households there is a good approximation between the observed and the simulated indoor temperatures. It was also observed a fairly consistent and realistic behavior between the simulated indoor and the outdoor temperatures, describing the Arquitrop model as an efficient estimator and good representative of the thermal behavior of households in the city of Sao Paulo. The worst simulation is linked to the poorest type of construction. This may be explained by the bad quality of the construction, which the Architrop could not simulate adequately

The Process of Simulation Authoring/Creation by Chemistry Teachers: A Service Learning Experience

Two case studies are presented to describe the process of public school teachers authoring and creating chemistry simulations. They are part of the Virtual Didactic Laboratory for Chemistry, a project developed by the School of the Future of the University of Sao Paulo. the documental analysis of the material produced by two groups of teachers reflects different selection process for both themes and problem-situations when creating simulations. The study demonstrates the potential for chemistry learning with an approach that takes students' everyday lives into account and is based on collaborative work among teachers and researches. Also, from the teachers' perspectives, the possibilities of interaction that a simulation offers for classroom activities are considered.