Investigation of punchability tests for electrical steels. [Final report on development of a punchability rating method for electrical steels, for the Research Fund of American Society of Tool and Manufacturing Engineers,

Cover title.

Hierarchical Reconstruction Method for Solving Ill-posed Linear Inverse Problems

We present a detailed analysis of the application of a multi-scale Hierarchical Reconstruction method for solving a family of ill-posed linear inverse problems. When the observations on the unknown quantity of interest and the observation operators are known, these inverse problems are concerned with the recovery of the unknown from its observations. Although the observation operators we consider are linear, they are inevitably ill-posed in various ways. We recall in this context the classical Tikhonov regularization method with a stabilizing function which targets the specific ill-posedness from the observation operators and preserves desired features of the unknown. Having studied the mechanism of the Tikhonov regularization, we propose a multi-scale generalization to the Tikhonov regularization method, so-called the Hierarchical Reconstruction (HR) method. First introduction of the HR method can be traced back to the Hierarchical Decomposition method in Image Processing. The HR method successively extracts information from the previous hierarchical residual to the current hierarchical term at a finer hierarchical scale. As the sum of all the hierarchical terms, the hierarchical sum from the HR method provides an reasonable approximate solution to the unknown, when the observation matrix satisfies certain conditions with specific stabilizing functions. When compared to the Tikhonov regularization method on solving the same inverse problems, the HR method is shown to be able to decrease the total number of iterations, reduce the approximation error, and offer self control of the approximation distance between the hierarchical sum and the unknown, thanks to using a ladder of finitely many hierarchical scales. We report numerical experiments supporting our claims on these advantages the HR method has over the Tikhonov regularization method.

French good practice guidelines for management of the risk of low back pain among workers exposed to manual material handling: Hierarchical strategy of risk assessment of work situations

International audience

Local optimal scale in a hierarchical segmentation method for satellite image: an OBIA approach for the agricultural landscape

Overrecentdecades,remotesensinghasemergedasaneffectivetoolforimprov- ing agriculture productivity. In particular, many works have dealt with the problem of identifying characteristics or phenomena of crops and orchards on different scales using remote sensed images. Since the natural processes are scale dependent and most of them are hierarchically structured, the determination of optimal study scales is mandatory in understanding these processes and their interactions. The concept of multi-scale/multi- resolution inherent to OBIA methodologies allows the scale problem to be dealt with. But for that multi-scale and hierarchical segmentation algorithms are required. The question that remains unsolved is to determine the suitable scale segmentation that allows different objects and phenomena to be characterized in a single image. In this work, an adaptation of the Simple Linear Iterative Clustering (SLIC) algorithm to perform a multi-scale hierarchi- cal segmentation of satellite images is proposed. The selection of the optimal multi-scale segmentation for different regions of the image is carried out by evaluating the intra- variability and inter-heterogeneity of the regions obtained on each scale with respect to the parent-regions defined by the coarsest scale. To achieve this goal, an objective function, that combines weighted variance and the global Moran index, has been used. Two different kinds of experiment have been carried out, generating the number of regions on each scale through linear and dyadic approaches. This methodology has allowed, on the one hand, the detection of objects on different scales and, on the other hand, to represent them all in a sin- gle image. Altogether, the procedure provides the user with a better comprehension of the land cover, the objects on it and the phenomena occurring.

Hierarchical clustering based web service discovery

This paper presents a hierarchical clustering method for semantic Web service discovery. This method aims to improve the accuracy and efficiency of the traditional service discovery using vector space model. The Web service is converted into a standard vector format through the Web service description document. With the help of WordNet, a semantic analysis is conducted to reduce the dimension of the term vector and to make semantic expansion to meet the user’s service request. The process and algorithm of hierarchical clustering based semantic Web service discovery is discussed. Validation is carried out on the dataset.

Phytoplankton analysis of portuguese reservoirs: a cluster analysis with R

In this work, cluster analysis is applied to a real dataset of biological features of several Portuguese reservoirs. All the statistical analysis is done using R statistical software. Several metrics and methods were explored, as well as the combination of Euclidean metric and the hierarchical Ward method. Although it did not present the best combination in terms of internal and stability validation, it was still a good solution and presented good results in terms of interpretation of the problem at hand.

Radiaalikompressorin valinta hiilivetyteollisuudessa

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää hiilivetyteollisuudessa käytettävien radiaali-kompressorien ominaisuuksia, toimintaympäristöjä, turvallisuusasioita, etuja ja rajoitteita. Tämän lisäksi selvitettiin vaihtoehtoisia yleisesti käytettyjä menetelmiä radiaalikompressorien simuloimiseksi. Työssä tutkittiin myös kaupallisten mitoitusohjelmien soveltuvuutta laitesuunnittelun tueksi Neste Jacobs Oy:ssä. Työn kirjallisuusosassa käsiteltiin radiaalikompressorien toimintaympäristöjä, säätötapoja sekä näistäja muista tekijöistä aiheutuvia rajoitteita ja vaatimuksia. Kirjallisuustutkimuksen perusteella laadittiin tarkistuslista asioista, jotka tulee selvittää ennenvarsinaista radiaalikompressorien mitoittamista. Soveltuvaakaupallista kompressorien mitoitusohjelmaa ei tutkimuksessa löytynyt. Tämän vuoksi työn kokeellisessa osassa laadittiin Excel-laskentataulukko, joka perustuu yhteen kirjallisuusosassa esitettyyn mitoitustapaan. Laaditun laskentataulukon soveltuvuutta kompressorien esivalintaan testattiin vertailemalla ohjelman mitoituksia Neste Jacobs Oy:llä käytössä olevaan mitoitusohjelmaan ja toiseen työssä esitettyyn mitoitus-menetelmään. Lisäksi Excel-laskentataulukon ja Neste Jacobs Oy:n ohjelman mitoituksia verrattiin todellisen, käytössä olevan kompressorin suunnittelu- ja operointiarvoihin. Lisäksi tutkimuksessa arvioitiin laaditun laskentataulukon käytettävyyttä, rajoitteita ja kehitysmahdollisuuksia. Saatujen tulosten perusteella työssä laadittu laskentataulukko soveltuu sellaisenaan Neste Jacobs Oy:n radiaalikompressorien simulointiin.

Optimization of p-cycle protection schemes in optical networks

La survie des réseaux est un domaine d'étude technique très intéressant ainsi qu'une préoccupation critique dans la conception des réseaux. Compte tenu du fait que de plus en plus de données sont transportées à travers des réseaux de communication, une simple panne peut interrompre des millions d'utilisateurs et engendrer des millions de dollars de pertes de revenu. Les techniques de protection des réseaux consistent à fournir une capacité supplémentaire dans un réseau et à réacheminer les flux automatiquement autour de la panne en utilisant cette disponibilité de capacité. Cette thèse porte sur la conception de réseaux optiques intégrant des techniques de survie qui utilisent des schémas de protection basés sur les p-cycles. Plus précisément, les p-cycles de protection par chemin sont exploités dans le contexte de pannes sur les liens. Notre étude se concentre sur la mise en place de structures de protection par p-cycles, et ce, en supposant que les chemins d'opération pour l'ensemble des requêtes sont définis a priori. La majorité des travaux existants utilisent des heuristiques ou des méthodes de résolution ayant de la difficulté à résoudre des instances de grande taille. L'objectif de cette thèse est double. D'une part, nous proposons des modèles et des méthodes de résolution capables d'aborder des problèmes de plus grande taille que ceux déjà présentés dans la littérature. D'autre part, grâce aux nouveaux algorithmes, nous sommes en mesure de produire des solutions optimales ou quasi-optimales. Pour ce faire, nous nous appuyons sur la technique de génération de colonnes, celle-ci étant adéquate pour résoudre des problèmes de programmation linéaire de grande taille. Dans ce projet, la génération de colonnes est utilisée comme une façon intelligente d'énumérer implicitement des cycles prometteurs. Nous proposons d'abord des formulations pour le problème maître et le problème auxiliaire ainsi qu'un premier algorithme de génération de colonnes pour la conception de réseaux protegées par des p-cycles de la protection par chemin. L'algorithme obtient de meilleures solutions, dans un temps raisonnable, que celles obtenues par les méthodes existantes. Par la suite, une formulation plus compacte est proposée pour le problème auxiliaire. De plus, nous présentons une nouvelle méthode de décomposition hiérarchique qui apporte une grande amélioration de l'efficacité globale de l'algorithme. En ce qui concerne les solutions en nombres entiers, nous proposons deux méthodes heurisiques qui arrivent à trouver des bonnes solutions. Nous nous attardons aussi à une comparaison systématique entre les p-cycles et les schémas classiques de protection partagée. Nous effectuons donc une comparaison précise en utilisant des formulations unifiées et basées sur la génération de colonnes pour obtenir des résultats de bonne qualité. Par la suite, nous évaluons empiriquement les versions orientée et non-orientée des p-cycles pour la protection par lien ainsi que pour la protection par chemin, dans des scénarios de trafic asymétrique. Nous montrons quel est le coût de protection additionnel engendré lorsque des systèmes bidirectionnels sont employés dans de tels scénarios. Finalement, nous étudions une formulation de génération de colonnes pour la conception de réseaux avec des p-cycles en présence d'exigences de disponibilité et nous obtenons des premières bornes inférieures pour ce problème.

Applicabilité de la texture couleur à la différentiation des classes d’occupation du territoire sur des images satellitales multispectrales

La texture est un élément clé pour l’interprétation des images de télédétection à fine résolution spatiale. L’intégration de l’information texturale dans un processus de classification automatisée des images se fait habituellement via des images de texture, souvent créées par le calcul de matrices de co-occurrences (MCO) des niveaux de gris. Une MCO est un histogramme des fréquences d’occurrence des paires de valeurs de pixels présentes dans les fenêtres locales, associées à tous les pixels de l’image utilisée; une paire de pixels étant définie selon un pas et une orientation donnés. Les MCO permettent le calcul de plus d’une dizaine de paramètres décrivant, de diverses manières, la distribution des fréquences, créant ainsi autant d’images texturales distinctes. L’approche de mesure des textures par MCO a été appliquée principalement sur des images de télédétection monochromes (ex. images panchromatiques, images radar monofréquence et monopolarisation). En imagerie multispectrale, une unique bande spectrale, parmi celles disponibles, est habituellement choisie pour générer des images de texture. La question que nous avons posée dans cette recherche concerne justement cette utilisation restreinte de l’information texturale dans le cas des images multispectrales. En fait, l’effet visuel d’une texture est créé, non seulement par l’agencement particulier d’objets/pixels de brillance différente, mais aussi de couleur différente. Plusieurs façons sont proposées dans la littérature pour introduire cette idée de la texture à plusieurs dimensions. Parmi celles-ci, deux en particulier nous ont intéressés dans cette recherche. La première façon fait appel aux MCO calculées bande par bande spectrale et la seconde utilise les MCO généralisées impliquant deux bandes spectrales à la fois. Dans ce dernier cas, le procédé consiste en le calcul des fréquences d’occurrence des paires de valeurs dans deux bandes spectrales différentes. Cela permet, en un seul traitement, la prise en compte dans une large mesure de la « couleur » des éléments de texture. Ces deux approches font partie des techniques dites intégratives. Pour les distinguer, nous les avons appelées dans cet ouvrage respectivement « textures grises » et « textures couleurs ». Notre recherche se présente donc comme une analyse comparative des possibilités offertes par l’application de ces deux types de signatures texturales dans le cas spécifique d’une cartographie automatisée des occupations de sol à partir d’une image multispectrale. Une signature texturale d’un objet ou d’une classe d’objets, par analogie aux signatures spectrales, est constituée d’une série de paramètres de texture mesurés sur une bande spectrale à la fois (textures grises) ou une paire de bandes spectrales à la fois (textures couleurs). Cette recherche visait non seulement à comparer les deux approches intégratives, mais aussi à identifier la composition des signatures texturales des classes d’occupation du sol favorisant leur différentiation : type de paramètres de texture / taille de la fenêtre de calcul / bandes spectrales ou combinaisons de bandes spectrales. Pour ce faire, nous avons choisi un site à l’intérieur du territoire de la Communauté Métropolitaine de Montréal (Longueuil) composé d’une mosaïque d’occupations du sol, caractéristique d’une zone semi urbaine (résidentiel, industriel/commercial, boisés, agriculture, plans d’eau…). Une image du satellite SPOT-5 (4 bandes spectrales) de 10 m de résolution spatiale a été utilisée dans cette recherche. Puisqu’une infinité d’images de texture peuvent être créées en faisant varier les paramètres de calcul des MCO et afin de mieux circonscrire notre problème nous avons décidé, en tenant compte des études publiées dans ce domaine : a) de faire varier la fenêtre de calcul de 3*3 pixels à 21*21 pixels tout en fixant le pas et l’orientation pour former les paires de pixels à (1,1), c'est-à-dire à un pas d’un pixel et une orientation de 135°; b) de limiter les analyses des MCO à huit paramètres de texture (contraste, corrélation, écart-type, énergie, entropie, homogénéité, moyenne, probabilité maximale), qui sont tous calculables par la méthode rapide de Unser, une approximation des matrices de co-occurrences, c) de former les deux signatures texturales par le même nombre d’éléments choisis d’après une analyse de la séparabilité (distance de Bhattacharya) des classes d’occupation du sol; et d) d’analyser les résultats de classification (matrices de confusion, exactitudes, coefficients Kappa) par maximum de vraisemblance pour conclure sur le potentiel des deux approches intégratives; les classes d’occupation du sol à reconnaître étaient : résidentielle basse et haute densité, commerciale/industrielle, agricole, boisés, surfaces gazonnées (incluant les golfs) et plans d’eau. Nos principales conclusions sont les suivantes a) à l’exception de la probabilité maximale, tous les autres paramètres de texture sont utiles dans la formation des signatures texturales; moyenne et écart type sont les plus utiles dans la formation des textures grises tandis que contraste et corrélation, dans le cas des textures couleurs, b) l’exactitude globale de la classification atteint un score acceptable (85%) seulement dans le cas des signatures texturales couleurs; c’est une amélioration importante par rapport aux classifications basées uniquement sur les signatures spectrales des classes d’occupation du sol dont le score est souvent situé aux alentours de 75%; ce score est atteint avec des fenêtres de calcul aux alentours de11*11 à 15*15 pixels; c) Les signatures texturales couleurs offrant des scores supérieurs à ceux obtenus avec les signatures grises de 5% à 10%; et ce avec des petites fenêtres de calcul (5*5, 7*7 et occasionnellement 9*9) d) Pour plusieurs classes d’occupation du sol prises individuellement, l’exactitude dépasse les 90% pour les deux types de signatures texturales; e) une seule classe est mieux séparable du reste par les textures grises, celle de l’agricole; f) les classes créant beaucoup de confusions, ce qui explique en grande partie le score global de la classification de 85%, sont les deux classes du résidentiel (haute et basse densité). En conclusion, nous pouvons dire que l’approche intégrative par textures couleurs d’une image multispectrale de 10 m de résolution spatiale offre un plus grand potentiel pour la cartographie des occupations du sol que l’approche intégrative par textures grises. Pour plusieurs classes d’occupations du sol un gain appréciable en temps de calcul des paramètres de texture peut être obtenu par l’utilisation des petites fenêtres de traitement. Des améliorations importantes sont escomptées pour atteindre des exactitudes de classification de 90% et plus par l’utilisation des fenêtres de calcul de taille variable adaptées à chaque type d’occupation du sol. Une méthode de classification hiérarchique pourrait être alors utilisée afin de séparer les classes recherchées une à la fois par rapport au reste au lieu d’une classification globale où l’intégration des paramètres calculés avec des fenêtres de taille variable conduirait inévitablement à des confusions entre classes.

Une méthode d'évaluation fiable pour mesurer les caractéristiques psychoacoustiques de l'acouphène.

Le diagnostic de l’acouphène repose sur le rapport verbal du patient. Cependant, les paramètres psychoacoustiques, tels que la hauteur et la sonie de l’acouphène, sont essentiels pour l’évaluation et pour discriminer les fausses plaintes. Quantifier le percept de l’acouphène reste un objectif de recherche important. Nous avons cherché à: (1) évaluer la précision d'une nouvelle méthode d'évaluation des acouphènes du type « likeness rating » avec une méthode de présentation continue de la hauteur, en considérant la formation musicale, et (2) vérifier si les mesures psychoacoustiques de l’acouphène ont la sensibilité et la spécificité pour détecter les personnes simulant un acouphène. Nous avons recruté des musiciens et des non-musiciens souffrant d'acouphènes et des simulateurs sans acouphènes. La plupart d’entre eux ont été testés une seconde fois quelques semaines plus tard. La hauteur de l’acouphène a d’abord été évaluée en utilisant la méthode « likness rating ». Des sons purs ont été présentés de manière aléatoire de 0.25 kHz à 16 kHz et les participants devaient coter la ressemblance de chaque son par rapport à leur acouphène, et en ajuster son volume de 0 à 100 dB SPL. La hauteur a ensuite été évaluée par une méthode, où les participants devaient apparier la hauteur de leur acouphène en déplaçant leur doigt sur une bande tactile générant des sons purs en continu de 0.5 kHz à 20 kHz par pas de 1 Hz. Les capacités à apparier des sons externes ont été évaluées en utilisant cet appareil. La hauteur prédominante de l’acouphène était similaire entre les deux méthodes pour les musiciens et les non-musiciens, bien que les musiciens montraient de meilleures capacités d’appariement face à des sons externes. Les simulateurs ont coté la sonie bien au-dessus que les autres groupes avec un grand degré de spécificité (94,4%), et ont été inconsistants dans l’appariement de cette sonie (pas de la hauteur) d’une session à une autre. Les données de la seconde session montrent des réponses similaires pour l’appariement de la hauteur pour les deux méthodes ainsi que pour tous nos participants. En conclusion, la hauteur et la sonie correspondent au percept de l’acouphène et doivent en plus être utilisées avec des échelles visuelles analogiques, qui sont plus corrélées avec la gêne et la détresse. Enfin, l’appariement de la sonie est sensible et spécifique à déterminer la présence de l’acouphène.

Identifying adaptive genetic divergence among populations from genome scans

The identification of signatures of natural selection in genomic surveys has become an area of intense research, stimulated by the increasing ease with which genetic markers can be typed. Loci identified as subject to selection may be functionally important, and hence (weak) candidates for involvement in disease causation. They can also be useful in determining the adaptive differentiation of populations, and exploring hypotheses about speciation. Adaptive differentiation has traditionally been identified from differences in allele frequencies among different populations, summarised by an estimate of F-ST. Low outliers relative to an appropriate neutral population-genetics model indicate loci subject to balancing selection, whereas high outliers suggest adaptive (directional) selection. However, the problem of identifying statistically significant departures from neutrality is complicated by confounding effects on the distribution of F-ST estimates, and current methods have not yet been tested in large-scale simulation experiments. Here, we simulate data from a structured population at many unlinked, diallelic loci that are predominantly neutral but with some loci subject to adaptive or balancing selection. We develop a hierarchical-Bayesian method, implemented via Markov chain Monte Carlo (MCMC), and assess its performance in distinguishing the loci simulated under selection from the neutral loci. We also compare this performance with that of a frequentist method, based on moment-based estimates of F-ST. We find that both methods can identify loci subject to adaptive selection when the selection coefficient is at least five times the migration rate. Neither method could reliably distinguish loci under balancing selection in our simulations, even when the selection coefficient is twenty times the migration rate.

DFA e análise de agrupamento aplicadas a perfis de porosidade neutrônico em poços de petróleo

Peng was the first to work with the Technical DFA (Detrended Fluctuation Analysis), a tool capable of detecting auto-long-range correlation in time series with non-stationary. In this study, the technique of DFA is used to obtain the Hurst exponent (H) profile of the electric neutron porosity of the 52 oil wells in Namorado Field, located in the Campos Basin -Brazil. The purpose is to know if the Hurst exponent can be used to characterize spatial distribution of wells. Thus, we verify that the wells that have close values of H are spatially close together. In this work we used the method of hierarchical clustering and non-hierarchical clustering method (the k-mean method). Then compare the two methods to see which of the two provides the best result. From this, was the parameter � (index neighborhood) which checks whether a data set generated by the k- average method, or at random, so in fact spatial patterns. High values of � indicate that the data are aggregated, while low values of � indicate that the data are scattered (no spatial correlation). Using the Monte Carlo method showed that combined data show a random distribution of � below the empirical value. So the empirical evidence of H obtained from 52 wells are grouped geographically. By passing the data of standard curves with the results obtained by the k-mean, confirming that it is effective to correlate well in spatial distribution

Molecular phylogenetic relationships and phenotypic diversity in miniaturized toadlets, genus Brachycephalus (Amphibia: Anura: Brachycephalidae)

Toadlets of the genus Brachycephalus are endemic to the Atlantic rainforests of southeastern and southern Brazil. The 14 species currently described have snout-vent lengths less than 18. mm and are thought to have evolved through miniaturization: an evolutionary process leading to an extremely small adult body size. Here, we present the first comprehensive phylogenetic analysis for Brachycephalus, using a multilocus approach based on two nuclear (Rag-1 and Tyr) and three mitochondrial (Cyt b, 12S, and 16S rRNA) gene regions. Phylogenetic relationships were inferred using a partitioned Bayesian analysis of concatenated sequences and the hierarchical Bayesian method (BEST) that estimates species trees based on the multispecies coalescent model. Individual gene trees showed conflict and also varied in resolution. With the exception of the mitochondrial gene tree, no gene tree was completely resolved. The concatenated gene tree was completely resolved and is identical in topology and degree of statistical support to the individual mtDNA gene tree. On the other hand, the BEST species tree showed reduced significant node support relative to the concatenate tree and recovered a basal trichotomy, although some bipartitions were significantly supported at the tips of the species tree. Comparison of the log likelihoods for the concatenated and BEST trees suggests that the method implemented in BEST explains the multilocus data for Brachycephalus better than the Bayesian analysis of concatenated data. Landmark-based geometric morphometrics revealed marked variation in cranial shape between the species of Brachycephalus. In addition, a statistically significant association was demonstrated between variation in cranial shape and genetic distances estimated from the mtDNA and nuclear loci. Notably, B. ephippium and B. garbeana that are predicted to be sister-species in the individual and concatenated gene trees and the BEST species tree share an evolutionary novelty, the hyperossified dorsal plate. © 2011 Elsevier Inc.

An analysis of the Hygiea asteroid family orbital region

(10) Hygiea is the fourth largest asteroid of the main belt, by volume and mass, and it is the largest member of its family, that is made mostly by low-albedo, C-type asteroids, typical of the outer main belt. Like many other large families, it is associated with a 'halo' of objects, that extends far beyond the boundary of the core family, as detected by traditional hierarchical clustering methods (HCM) in proper element domains. Numerical simulations of the orbital evolution of family members may help in estimating the family and halo family age, and the original ejection velocity field. But, in order to minimize the errors associated with including too many interlopers, it is important to have good estimates of family membership that include available data on local asteroid taxonomy, geometrical albedo and local dynamics. For this purpose, we obtained synthetic proper elements and frequencies of asteroids in the Hygiea orbital region, with their errors. We revised the current knowledge on asteroid taxonomy, including Sloan Digital Sky Survey-Moving Object Catalog 4th release (SDSS-MOC 4) data, and geometric albedo data from Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) and Near-Earth Object WISE (NEOWISE). We identified asteroid family members using HCM in the domain of proper elements (a, e, sin (i)) and in the domains of proper frequencies most appropriate to study diffusion in the local web of secular resonances, and eliminated possible interlopers based on taxonomic and geometrical albedo considerations. To identify the family halo, we devised a new hierarchical clustering method in an extended domain that includes proper elements, principal components PC1, PC2 obtained based on SDSS photometric data and, for the first time, WISE and NEOWISE geometric albedo. Data on asteroid size distribution, light curves and rotations were also revised for the Hygiea family. The Hygiea family is the largest group in its region, with two smaller families in proper element domain and 18 families in various frequencies domains identified in this work for the first time. Frequency groups tend to extend vertically in the (a, sin (i)) plane and cross not only the Hygiea family but also the near C-type families of Themis and Veritas, causing a mixture of objects all of relatively low albedo in the Hygiea family area. A few high-albedo asteroids, most likely associated with the Eos family, are also present in the region. Finally, the new multidomains hierarchical clustering method allowed us to obtain a good and robust estimate of the membership of the Hygiea family halo, quite separated from other asteroids families halo in the region, and with a very limited (about 3 per cent) presence of likely interlopers. © 2013 The Author Published by Oxford University Press on behalf of the Royal Astronomical Society.

Qualidade física e química do solo sob diferentes manejos e condições edafoclimáticas no estado de São Paulo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)