Sur la validation des modèles de séries chronologiques spatio-temporelles multivariées

Dans ce mémoire, nous avons utilisé le logiciel R pour la programmation.

Sur les tests lisses d'ajustement dans le context des series chronologiques

La plupart des modèles en statistique classique repose sur une hypothèse sur la distribution des données ou sur une distribution sous-jacente aux données. La validité de cette hypothèse permet de faire de l’inférence, de construire des intervalles de confiance ou encore de tester la fiabilité du modèle. La problématique des tests d’ajustement vise à s’assurer de la conformité ou de la cohérence de l’hypothèse avec les données disponibles. Dans la présente thèse, nous proposons des tests d’ajustement à la loi normale dans le cadre des séries chronologiques univariées et vectorielles. Nous nous sommes limités à une classe de séries chronologiques linéaires, à savoir les modèles autorégressifs à moyenne mobile (ARMA ou VARMA dans le cas vectoriel). Dans un premier temps, au cas univarié, nous proposons une généralisation du travail de Ducharme et Lafaye de Micheaux (2004) dans le cas où la moyenne est inconnue et estimée. Nous avons estimé les paramètres par une méthode rarement utilisée dans la littérature et pourtant asymptotiquement efficace. En effet, nous avons rigoureusement montré que l’estimateur proposé par Brockwell et Davis (1991, section 10.8) converge presque sûrement vers la vraie valeur inconnue du paramètre. De plus, nous fournissons une preuve rigoureuse de l’inversibilité de la matrice des variances et des covariances de la statistique de test à partir de certaines propriétés d’algèbre linéaire. Le résultat s’applique aussi au cas où la moyenne est supposée connue et égale à zéro. Enfin, nous proposons une méthode de sélection de la dimension de la famille d’alternatives de type AIC, et nous étudions les propriétés asymptotiques de cette méthode. L’outil proposé ici est basé sur une famille spécifique de polynômes orthogonaux, à savoir les polynômes de Legendre. Dans un second temps, dans le cas vectoriel, nous proposons un test d’ajustement pour les modèles autorégressifs à moyenne mobile avec une paramétrisation structurée. La paramétrisation structurée permet de réduire le nombre élevé de paramètres dans ces modèles ou encore de tenir compte de certaines contraintes particulières. Ce projet inclut le cas standard d’absence de paramétrisation. Le test que nous proposons s’applique à une famille quelconque de fonctions orthogonales. Nous illustrons cela dans le cas particulier des polynômes de Legendre et d’Hermite. Dans le cas particulier des polynômes d’Hermite, nous montrons que le test obtenu est invariant aux transformations affines et qu’il est en fait une généralisation de nombreux tests existants dans la littérature. Ce projet peut être vu comme une généralisation du premier dans trois directions, notamment le passage de l’univarié au multivarié ; le choix d’une famille quelconque de fonctions orthogonales ; et enfin la possibilité de spécifier des relations ou des contraintes dans la formulation VARMA. Nous avons procédé dans chacun des projets à une étude de simulation afin d’évaluer le niveau et la puissance des tests proposés ainsi que de les comparer aux tests existants. De plus des applications aux données réelles sont fournies. Nous avons appliqué les tests à la prévision de la température moyenne annuelle du globe terrestre (univarié), ainsi qu’aux données relatives au marché du travail canadien (bivarié). Ces travaux ont été exposés à plusieurs congrès (voir par exemple Tagne, Duchesne et Lafaye de Micheaux (2013a, 2013b, 2014) pour plus de détails). Un article basé sur le premier projet est également soumis dans une revue avec comité de lecture (Voir Duchesne, Lafaye de Micheaux et Tagne (2016)).

Sur les tests lisses d'ajustement dans le context des series chronologiques

La plupart des modèles en statistique classique repose sur une hypothèse sur la distribution des données ou sur une distribution sous-jacente aux données. La validité de cette hypothèse permet de faire de l’inférence, de construire des intervalles de confiance ou encore de tester la fiabilité du modèle. La problématique des tests d’ajustement vise à s’assurer de la conformité ou de la cohérence de l’hypothèse avec les données disponibles. Dans la présente thèse, nous proposons des tests d’ajustement à la loi normale dans le cadre des séries chronologiques univariées et vectorielles. Nous nous sommes limités à une classe de séries chronologiques linéaires, à savoir les modèles autorégressifs à moyenne mobile (ARMA ou VARMA dans le cas vectoriel). Dans un premier temps, au cas univarié, nous proposons une généralisation du travail de Ducharme et Lafaye de Micheaux (2004) dans le cas où la moyenne est inconnue et estimée. Nous avons estimé les paramètres par une méthode rarement utilisée dans la littérature et pourtant asymptotiquement efficace. En effet, nous avons rigoureusement montré que l’estimateur proposé par Brockwell et Davis (1991, section 10.8) converge presque sûrement vers la vraie valeur inconnue du paramètre. De plus, nous fournissons une preuve rigoureuse de l’inversibilité de la matrice des variances et des covariances de la statistique de test à partir de certaines propriétés d’algèbre linéaire. Le résultat s’applique aussi au cas où la moyenne est supposée connue et égale à zéro. Enfin, nous proposons une méthode de sélection de la dimension de la famille d’alternatives de type AIC, et nous étudions les propriétés asymptotiques de cette méthode. L’outil proposé ici est basé sur une famille spécifique de polynômes orthogonaux, à savoir les polynômes de Legendre. Dans un second temps, dans le cas vectoriel, nous proposons un test d’ajustement pour les modèles autorégressifs à moyenne mobile avec une paramétrisation structurée. La paramétrisation structurée permet de réduire le nombre élevé de paramètres dans ces modèles ou encore de tenir compte de certaines contraintes particulières. Ce projet inclut le cas standard d’absence de paramétrisation. Le test que nous proposons s’applique à une famille quelconque de fonctions orthogonales. Nous illustrons cela dans le cas particulier des polynômes de Legendre et d’Hermite. Dans le cas particulier des polynômes d’Hermite, nous montrons que le test obtenu est invariant aux transformations affines et qu’il est en fait une généralisation de nombreux tests existants dans la littérature. Ce projet peut être vu comme une généralisation du premier dans trois directions, notamment le passage de l’univarié au multivarié ; le choix d’une famille quelconque de fonctions orthogonales ; et enfin la possibilité de spécifier des relations ou des contraintes dans la formulation VARMA. Nous avons procédé dans chacun des projets à une étude de simulation afin d’évaluer le niveau et la puissance des tests proposés ainsi que de les comparer aux tests existants. De plus des applications aux données réelles sont fournies. Nous avons appliqué les tests à la prévision de la température moyenne annuelle du globe terrestre (univarié), ainsi qu’aux données relatives au marché du travail canadien (bivarié). Ces travaux ont été exposés à plusieurs congrès (voir par exemple Tagne, Duchesne et Lafaye de Micheaux (2013a, 2013b, 2014) pour plus de détails). Un article basé sur le premier projet est également soumis dans une revue avec comité de lecture (Voir Duchesne, Lafaye de Micheaux et Tagne (2016)).

Validity and reliability of the Structured Clinical Interview for Mood Spectrum: Brazilian version (SCIMOODS-VB)

OBJECTIVE: The aim of this study was to translate the Structured Clinical Interview for Mood Spectrum into Brazilian Portuguese, measuring its reliability, validity, and defining scores for bipolar disorders. METHOD: Questionnaire was translated (into Brazilian Portuguese) and back-translated into English. Sample consisted of 47 subjects with bipolar disorder, 47 with major depressive disorder, 18 with schizophrenia and 22 controls. Inter-rater reliability was tested in 20 subjects with bipolar disorder and MDD. Internal consistency was measured using the Kuder Richardson formula. Forward stepwise discriminant analysis was performed. Scores were compared between groups; manic (M), depressive (D) and total (T) threshold scores were calculated through receiver operating characteristic (ROC) curves. RESULTS: Kuder Richardson coefficients were between 0.86 and 0.94. Intraclass correlation coefficient was 0.96 (CI 95 % 0.93-0.97). Subjects with bipolar disorder had higher M and T, and similar D scores, when compared to major depressive disorder (ANOVA, p < 0.001). The sub-domains that best discriminated unipolar and bipolar subjects were manic energy and manic mood. M had the best area under the curve (0.909), and values of M equal to or greater than 30 yielded 91.5% sensitivity and 74.5% specificity. CONCLUSION: Structured Clinical Interview for Mood Spectrum has good reliability and validity. Cut-off of 30 best differentiates subjects with bipolar disorder vs. unipolar depression. A cutoff score of 30 or higher in the mania sub-domain is appropriate to help make a distinction between subjects with bipolar disorder and those with unipolar depression.

Cloud point extraction to avoid interferences by structured background on nickel determination in plant materials by FAAS

An analytical procedure based on microwave-assisted digestion with diluted acid and a double cloud point extraction is proposed for nickel determination in plant materials by flame atomic absorption spectrometry. Extraction in micellar medium was successfully applied for sample clean up, aiming to remove organic species containing phosphorous that caused spectral interferences by structured background attributed to the formation of PO species in the flame. Cloud point extraction of nickel complexes formed with 1,2-thiazolylazo-2-naphthol was explored for pre-concentration, with enrichment factor estimated as 30, detection limit of 5 mu g L(-1) (99.7% confidence level) and linear response up to 80 mu g L(-1). The accuracy of the procedure was evaluated by nickel determinations in reference materials and the results agreed with the certified values at the 95% confidence level.

Phase Equilibrium and Optimization Tools: Application for Enhanced Structured Lipids for Foods

Solid-liquid phase equilibrium modeling of triacylglycerol mixtures is essential for lipids design. Considering the alpha polymorphism and liquid phase as ideal, the Margules 2-suffix excess Gibbs energy model with predictive binary parameter correlations describes the non ideal beta and beta` solid polymorphs. Solving by direct optimization of the Gibbs free energy enables one to predict from a bulk mixture composition the phases composition at a given temperature and thus the SFC curve, the melting profile and the Differential Scanning Calorimetry (DSC) curve that are related to end-user lipid properties. Phase diagram, SFC and DSC curve experimental data are qualitatively and quantitatively well predicted for the binary mixture 1,3-dipalmitoyl-2-oleoyl-sn-glycerol (POP) and 1,2,3-tripalmitoyl-sn-glycerol (PPP), the ternary mixture 1,3-dimyristoyl-2-palmitoyl-sn-glycerol (MPM), 1,2-distearoyl-3-oleoyl-sn-glycerol (SSO) and 1,2,3-trioleoyl-sn-glycerol (OOO), for palm oil and cocoa butter. Then, addition to palm oil of Medium-Long-Medium type structured lipids is evaluated, using caprylic acid as medium chain and long chain fatty acids (EPA-eicosapentaenoic acid, DHA-docosahexaenoic acid, gamma-linolenic-octadecatrienoic acid and AA-arachidonic acid), as sn-2 substitutes. EPA, DHA and AA increase the melting range on both the fusion and crystallization side. gamma-linolenic shifts the melting range upwards. This predictive tool is useful for the pre-screening of lipids matching desired properties set a priori.

Parameterization and Evaluation of Predictions of DSSAT/CANEGRO for Brazilian Sugarcane

The DSSAT/CANEGRO model was parameterized and its predictions evaluated using data from five sugarcane (Sacchetrum spp.) experiments conducted in southern Brazil. The data used are from two of the most important Brazilian cultivars. Some parameters whose values were either directly measured or considered to be well known were not adjusted. Ten of the 20 parameters were optimized using a Generalized Likelihood Uncertainty Estimation (GLUE) algorithm using the leave-one-out cross-validation technique. Model predictions were evaluated using measured data of leaf area index (LA!), stalk and aerial dry mass, sucrose content, and soil water content, using bias, root mean squared error (RMSE), modeling efficiency (Eff), correlation coefficient, and agreement index. The Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT)/CANEGRO model simulated the sugarcane crop in southern Brazil well, using the parameterization reported here. The soil water content predictions were better for rainfed (mean RMSE = 0.122mm) than for irrigated treatment (mean RMSE = 0.214mm). Predictions were best for aerial dry mass (Eff = 0.850), followed by stalk dry mass (Eff = 0.765) and then sucrose mass (Eff = 0.170). Number of green leaves showed the worst fit (Eff = -2.300). The cross-validation technique permits using multiple datasets that would have limited use if used independently because of the heterogeneity of measures and measurement strategies.

Structured lipids obtained by chemical interesterification of olive oil and palm stearin

Interesterification of palm stearin (PS) with liquid vegetable oils could yield a good solid fat stock that may impart desirable physical properties, because PS is a useful source of vegetable hard fat, providing beta` stable solid fats Dietary ingestion of olive oil (OO) has been reported to have physiological benefits such as lowering serum cholesterol levels Fat blends, formulated by binary blends of palm stearin and olive oil in different ratios, were subjected to chemical interesterification with sodium methoxide The original and interesterified blends were examined for fatty acid and triacylglycerol composition, melting point, solid fat content (SFC) and consistency. Interestenfication caused rearrangement of triacylglycerol species, reduction of trisaturated and triunsaturated triacylglycerols content and increase in diunsaturated-monosaturated triacylglycerols of all blends, resulting in lowering of melting point and solid fat content The incorporation of OO to PS reduced consistency, producing more plastic blends The mixture and chemical interesterification allowed obtaining fats with various degrees of plasticity, increasing the possibilities for the commercial use of palm stearin and olive oil (C) 2009 Elsevier Ltd All rights reserved

Marine protected areas for spatially structured exploited stocks

Many harvested marine and terrestrial populations have segments of their range protected in areas free from exploitation. Reasons for areas being protected from harvesting include conservation, tourism, research, protection of breeding grounds, stock recovery, harvest regulation, or habitat that is uneconomical to exploit. In this paper we consider the problem of optimally exploiting a single species local population that is connected by dispersing larvae to an unharvested local population. We define a spatially-explicit population dynamics model and apply dynamic optimization techniques to determine policies for harvesting the exploited patch. We then consider how reservation affects yield and spawning stock abundance when compared to policies that have not recognised the spatial structure of the metapopulation. Comparisons of harvest strategies between an exploited metapopulation with and without a harvest refuge are also made. Results show that in a 2 local population metapopulation with unidirectional larval transfer, the optimal exploitation of the harvested population should be conducted as if it were independent of the reserved population. Numerical examples suggest that relative source populations should be exploited if the objective is to maximise spawning stock abundance within a harvested metapopulation that includes a protected local population. However, this strategy can markedly reduce yield over a sink harvested reserve system and may require strict regulation for conservation goals to be realised. If exchange rates are high, results indicate that spawning stock abundance can be less in a reserve system than in a fully exploited metapopulation. In order to maximise economic gain in the reserve system, results indicate that relative sink populations should be harvested. Depending on transfer levels, loss in harvest through reservation can be minimal, and is likely to be compensated by the potential environmental and economic benefits of the reserve.

Structured modeling of recombinant protein production in batch and fed-batch culture of baculovirus-infected insect cells

The infection of insect cells with baculovirus was described in a mathematical model as a part of the structured dynamic model describing whole animal cell metabolism. The model presented here is capable of simulating cell population dynamics, the concentrations of extracellular and intracellular viral components, and the heterologous product titers. The model describes the whole processes of viral infection and the effect of the infection on the host cell metabolism. Dynamic simulation of the model in batch and fed-batch mode gave good agreement between model predictions and experimental data. Optimum conditions for insect cell culture and viral infection in batch and fed-batch culture were studied using the model.

Modelling solute transport in structured soils: Performance evaluation of the ADR and TRM models

The movement of chemicals through the soil to the groundwater or discharged to surface waters represents a degradation of these resources. In many cases, serious human and stock health implications are associated with this form of pollution. The chemicals of interest include nutrients, pesticides, salts, and industrial wastes. Recent studies have shown that current models and methods do not adequately describe the leaching of nutrients through soil, often underestimating the risk of groundwater contamination by surface-applied chemicals, and overestimating the concentration of resident solutes. This inaccuracy results primarily from ignoring soil structure and nonequilibrium between soil constituents, water, and solutes. A multiple sample percolation system (MSPS), consisting of 25 individual collection wells, was constructed to study the effects of localized soil heterogeneities on the transport of nutrients (NO3-, Cl-, PO43-) in the vadose zone of an agricultural soil predominantly dominated by clay. Very significant variations in drainage patterns across a small spatial scale were observed tone-way ANOVA, p < 0.001) indicating considerable heterogeneity in water flow patterns and nutrient leaching. Using data collected from the multiple sample percolation experiments, this paper compares the performance of two mathematical models for predicting solute transport, the advective-dispersion model with a reaction term (ADR), and a two-region preferential flow model (TRM) suitable for modelling nonequilibrium transport. These results have implications for modelling solute transport and predicting nutrient loading on a larger scale. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Using partially structured attitude measures to enhance the attitude-behavior relationship

This article recalls a classic scheme for categorizing attitude measures. One particular group of measures, those that rely on respondents' interpretations of partially structured stimuli, has virtually disappeared from attitude research. An attitude measure based on respondents' interpretation of partially structured stimuli is considered. Four studies employing such a measure demonstrate that it predicts unique variance in self-reported and actual behavior, beyond that predicted by explicit and contemporary implicit measures and regardless of whether the attitude object under consideration is wrought with social desirability concerns. Implications for conceptualizing attitude measurement and attitude-behavior relations are discussed.

Validation of the National Institutes of Health Stroke Scale, Modified Rankin Scale and Barthel Index in Brazil: The Role of Cultural Adaptation and Structured Interviewing

Background: We aimed to validate three widely used scales in stroke research in a multiethnic Brazilian population. Methods: The National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS), modified Rankin Scale (mRS) and Barthel Index (BI) were translated, culturally adapted and applied by two independent investigators. The mRS was applied with or without a previously validated structured interview. Interobserver agreement (kappa statistics) and intraclass correlation coefficients were calculated. Results: 84 patients underwent mRS (56 with and 28 without a structured interview), 57 BI and 62 NIHSS scoring. Intraclass correlation coefficient was 0.902 for NIHSS and 0.967 for BI. For BI, interobserver agreement was good (kappa = 0.70). For mRS, the structured interview improved interobserver agreement (kappa = 0.34 without a structured interview; 0.75 with a structured interview). Conclusion: The NIHSS, BI and mRS show good validity when translated and culturally adapted. Using a structured interview for the mRS improves interobserver concordance rates. Copyright (C) 2008 S. Karger AG, Basel