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Peer Reviewe

Els acords del comú de la Universitat de Calella, 1650-1653

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Space-time compositional models: an introduction to simplicial partial differential operators

A function assigning a composition to space-time points is called a compositional or simplicial field. These fields can be analysed using the compositional analysis tools. A study of linear models for evolutionary compositions depending on one variable, usually time, was formulated by Egozcue and Jarauta-Bragulat (2014) in terms of the so-called simplicial linear differential equations. The foundations of differential and integral calculus for simplex-valued functions of one real variable, was presented by Egozcue, Jarauta-Bragulat and Díaz-Barrero (2011). In order to study compositions depending on space and/or time, reformulation and interpretation of traditional partial differential operators is required. These operators such as: partial derivatives, compositional gradient, directional derivative and divergence are of primary importance to state alternative models of processes as diffusion, advection and waves, from the compositional perspective. This kind of models, usually based on continuity of mass, circulation of a vector field along a curve and flux through surfaces, should be analyzed when compositional operators are used instead of the traditional gradient or divergence. This study is aimed at setting up the definitions, mathematical basis and interpretation of such operators.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Approaching predator-prey Lotka-Volterra equations by simplicial linear differential equations

Predator-prey Lotka-Volterra equations was one of the rst models reflecting interaction of different species and modeling evolution of respective populations. It considers a large population of hares (preys) which is depredated by an also large population of lynxes (predators). It proposes an increasing/decreasing law of the number of individuals in each population thus resulting in an apparently simple system of ordinary differential equations. However, the Lotka-Volterra equation, and most of its modi cations, is non-linear and its generalization to a larger number of species is not trivial. The present aim is to study approximations of the evolution of the proportion of species in the Lotka-Volterra equations using some simple model de ned in the simplex. Calculus in the simplex has been recently developed on the basis of the Aitchison geometry and the simplicial derivative. Evolution of proportions in time (or other parameters) can be represented as simplicial ordinary di erential equations from which the simpler models are the linear ones. Simplicial Linear Ordinary Di erential Equations are not able to model the evolution of the total mass of the population (total number of predators plus preys) but only the evolution of the proportions of the different species (ratio predators over preys). This way of analysis has been successful showing that the compositional growth of a population in the Malthusian exponential model and the Verhulst logistic model were exactly the same one: the rst order simplicial linear di erential equation with constant coeffcients whose solution is a compositional straight-line. This strategy of studying the total mass evolution and the compositional evolution separately is used to get a simplicial differential equation whose solutions approach suitably the compositional behavior of the Lotka-Volterra equations. This approach has additional virtues: it is linear and can be extended in an easy way to a number of species larger than two

Análisis de los biomarcadores electrocardiográficos en pacientes con cardiopatía arritmogénica ventricular izquierda

La cardiopatia arritmogènica de ventricle Esquerre (AVLC) és una afecció cardíaca que provoca el creixement del teixit fibrogras en aquest ventricle del cor. Aquesta malaltia pot arribar a provocar greus complicacions i inclús la mort sobtada de pacients joves. El coneixement d'aquesta malaltia és reduït, sobretot envers les seves afeccions als senyals electrocardiogràfics. La majoria de la informació que es coneix de la seva caracterització és sobre altres proves mèdiques, com la ressonància magnètica. En aquest projecte, una vegada es va portar a terme una investigació minuciosa sobre l'estat de l'art de la malaltia i els coneixements actuals, es va començar el desenvolupament del codi en Matlab. S'ha automatitzat el procés de detecció d'un llistat de biomarcadors mitjançant dos mètodes d'obtenció de marques: Single Lead (SL) i la Single Lead + Rule (SLR). Aquests biomarcadors són: el ritme cardíac, l'interval PR, el voltatge pic a pic, la duració del complex QRS, l'interval QT, l'interval QT corregit, l'àrea en valor absolut, l'energia i la potencia mitja del complex QRS. Posteriorment, s'hi ha elaborat dues anàlisis estadístiques, el codi del qual també ha estat automatitzat. En aquestes proves s'ha comparat els registre electrocardiogràfics de diferents grups amb la intenció de caracteritzar la malaltia. La primera anàlisi és una comparació entre registres d'un mateix pacient amb una diferència temporal entre els ECGs. El segon anàlisis elabora una comparació entre registre de dos grups de pacients amb diferents característiques. Els resultats mostren que els biomarcadors del voltatge pic a pic, l'àrea en valor absolut, l'energia i la potència del QRS mostren diferències significatives a major diferència de temps entre registres; disminuint el seu valor amb el temps. Per altra banda, els resultats de l'anàlisi intergrupal entre homes i dones, i hipertensos i no hipertensos; no mostren diferències significatives.La cardiopatía arritmogénica de ventrículo izquierdo (AVLC) es una afección cardíaca que provoca un crecimiento del tejido fibrograso en este ventrículo del corazón. Esta enfermedad puede llegar a provocar complicaciones graves o incluso muerte súbita en pacientes jóvenes. El conocimiento al respecto es reducido, sobretodo sobre su afección sobre las señales electrocardiográficas. La mayoría de la información se conoce sobre su caracterización en otras pruebas médicas, como la resonancia magnética. En este proyecto, una vez se llevó a cabo una investigación minuciosa sobre el estado del arte de la enfermedad y los conocimientos actuales, se empezó el desarrollo de código en Matlab. Se automatizó el proceso de detección de un listado de biomarcadores mediante dos métodos de detección de marcas: la Single Lead (SL) y la Single Lead + Rule (SLR). Estos biomarcadores son: el ritmo cardiaco, el intervalo PR, el voltaje pico a pico, la duración del complejo QRS, el intervalo QT, el intervalo QT corregido, el área en valor absoluto, la energía y la potencia media del complejo QRS. Posteriormente, se realizó dos análisis estadísticos, cuyo código también está automatizado. En estas pruebas se comparan registros electrocardiográficos de diferentes grupos con la intención de caracterizar la enfermedad. El primer análisis es una comparación entre registros de un mismo paciente con una diferencia temporal entre los ECGs. El segundo análisis efectúa una comparación entre registros de grupos de pacientes con diferentes características. Los resultados muestran que los biomarcadores del voltaje pico a pico, el área en valor absoluto, la energía y la potencia media del QRS, muestran diferencias significativas a mayor diferencia de tiempo entre registros; disminuyendo sus valores con el tiempo. Por otra banda, los resultados del análisis intergrupal entre hombres y mujeres, e hipertensos y no hipertensos no muestran diferencias significativas.  Arrhythmogenic left ventricular cardiomyopathy (AVLC) is a heart condition that causes the growth of fibro-fatty tissue in this ventricle. This disease can lead to severe complications, even sudden death in young patients. And the knowledge about this illness is limited, especially in relation to electrocardiographs. Thus, most information about its characterization is about other medical tests, such as magnetic resonance imaging. Firstly, it was carried out a thorough investigation of the state of the art of the disease and current knowledge. Secondly, the code development in Matlab was started about the signal processing. The process of detecting a list of biomarkers was automated using two methods of tag detection: Single Lead (SL) and Single Lead + Rule (SLR). These biomarkers are: heart rate, PR interval, peak-to-peak voltage, QRS complex duration, QT interval, corrected QT interval, the absolute area, energy and mean QRS complex power. Subsequently, two statistical analyses have been performed, also with automated code. These tests compare electrocardiographic recordings from different groups with the intention of characterizing the disease. The first analysis is between recordings from the same patient with a time difference between ECGs. The second analysis is a comparison of recordings from groups of patients with different characteristics. The results show that the biomarkers of peak-to-peak voltage, absolute area, energy and the power of the QRS show significant differences with the increment of time; when their values gradually decrease. On the other hand, the results of the intergroup analysis between men and women, and hypertensives and non-hypertensives show no significant differences

The quality of urban air in Barcelona: a new approach applying compositional data analysis methods

The main goal of this paper is to go some steps further to improve the understanding and manageability of air quality. Quality of atmospheric air in large cities is a matter of great importance because of its impact on the environment and on the health of the population. Recently, measures restricting access of private vehicles to the centre of large cities and other measures to prevent atmospheric air pollution are currently topical. The knowledge of air quality acquires special relevance to be able to evaluate the impact of those great social and economic measures. There are many indices to express air quality. In fact, quite every country has its own, depending on the main pollutants. In general, all indices ignore the compositional nature of the concentrations of air pollutants and do not apply methods of Compositional Data Analysis and have some other weak points such as leak of standardized scale. Therefore, the methodology used is founded on Compositional Data Analysis. The air quality index has an adequate correlation between input (concentrations) and output (air quality index), it distinguishes between air pollution and air quality and it has a 0-100 reference scale which makes easier interpretation and management of air quality expression. To illustrate the proposed method, an application is made to a series of air pollution data (Barcelona, 2001-2015). The results show the effectiveness of the 2008 European directive on ambient air qualityPeer ReviewedPostprint (published version

Level of competitiveness and efficiency of beekeeping in La Pampa (Argentina)

Argentina se ha consolidado entre los cinco principales productores de miel y es el principal exportador del continente americano. La apicultura argentina está inmersa en un proceso dominado por la entrada al sector de nuevos apicultores de pequeña o muy pequeña dimensión, atraídos por las escasas barreras de entrada y la baja necesidad de capital. Estos condicionantes han generado un conjunto de unidades productivas de elevada variabilidad en cuanto a estrategias de producción, niveles tecnológicos, patrones de decisión y niveles de eficiencia. Su principal desafío es la carencia de información y conocimiento de los sistemas apícolas desde el enfoque de la eficiencia y viabilidad. Este estudio ha recopilado y analizado los datos de 80 unidades de producción, con el objetivo de alcanzar una mejor comprensión desde una perspectiva técnica y empresarial, y elaborar directrices productivas y económicas en aras de mejorar la competitividad. Mediante un análisis multivariante secuencial (análisis factorial y análisis clúster) se han identificado y caracterizado tres tipos de apicultura en La Pampa, que se diferencian principalmente por el rendimiento y el tamaño de la unidad de producción: apicultura de subsistencia, apicultura industrial y apicultura comercial. Se utilizó un modelo de regresión logística para determinar y cuantificar las variables que explican, con una mayor probabilidad, la viabilidad económica. Los resultados mostraron que el tamaño promedio de las unidades productivas no alcanza niveles óptimos para favorecer la viabilidad de la actividad. Se evidenció un bajo nivel en la capacidad de la función gerencial, con un considerable efecto del proceso de toma de decisiones basado en información económica (OR= 8,063) e interna de la unidad de producción (OR= 6,990) sobre el rendimiento de la actividad. Los niveles de eficiencia técnica y las causas de ineficiencia se determinaron mediante modelos econométricos de análisis envolvente de datos y modelos de regresiones tobit de segunda etapa. La eficiencia técnica global fue de 0,406, y aumenta con la adopción de tecnológicas sanitarias y de gestión, y con el estado civil (casado); mientras que el tamaño de la unidad familiar y la edad del apicultor tienden a reducir la eficiencia técnica global. La eficiencia técnica pura fue de 0,572. La edad y la intención de continuar en la actividad reducen la eficiencia técnica pura, mientras que la adopción de tecnologías sanitarias y la importancia económica de la actividad tienden a aumentarla. La eficiencia de escala se estimó en 0,664. La mayoría de las unidades de producción ineficientes (80%) operaban bajo rendimientos de escala crecientes, lo que implica que la producción de miel aumentaría en una proporción mayor en comparación con cualquier aumento en el nivel de inputs o insumos. La adopción de tecnologías de gestión afecta positivamente a la eficiencia de escala. Mediante modelos de correlación canónica se analizaron las interrelaciones entre el tamaño, la eficiencia productiva y el nivel tecnológico de la unidad productiva y el rendimiento económico de la actividad. Los resultados han mostrado que el rendimiento económico depende en gran medida de la eficiencia técnica, mientras que el tamaño y la tecnología condicionan los niveles de eficiencia.Argentina has been consolidated among the five main producers of honey and is the main exporter of the American continent. Argentine beekeeping is immersed in a process dominated by the entry into the sector of new beekeepers of small or very small size, attracted by the low entry barriers and the low need for capital. These issues have generated a set of farms with high variability in terms of production strategies, technological levels, decision patterns and efficiency levels. Its main challenge is the lack of information and knowledge of apicultural systems from the efficiency and viability approach. This study has compiled and analysed the data of 80 farms, with the aim of achieving a better understanding from a technical and business perspective, and to elaborate productive and economic guidelines in order to improve competitiveness. Through a sequential multivariate analysis (factor analysis and cluster analysis) three types of beekeeping have been identified and characterized in La Pampa, which are mainly differentiated by the yield and size of the production unit: subsistence beekeeping, industrial beekeeping and commercial beekeeping. A logistic regression model was used to determine and quantify the variables that explain, with a greater probability, the economic viability. The results showed that the average size of the productive units does not reach optimal levels to favour the viability of the activity. A low level in the capacity of the management function was evidenced, with a considerable effect of the decision-making process based on economic information (OR = 8.063) and internal of the production unit (OR = 6.990) on the performance of the activity. The levels of technical efficiency and the causes of inefficiency were determined by econometric models of data envelopment analysis and second-stage tobit regression models. The overall technical efficiency was 0.406, and it increases with the adoption of health and management technology, and with marital status (married); while the size of the family unit and the age of the beekeeper tend to reduce overall technical efficiency. The pure technical efficiency was 0.572. The age and the intention to continue in the activity reduce the pure technical efficiency, while the adoption of health technologies and the economic importance of the activity tend to increase it. The scale efficiency was estimated at 0.664. The majority of inefficient production units (80%) operated under increasing returns of scale, which implies that honey production would increase in a higher proportion compared to any increase in the level of inputs. The adoption of management technologies positively affects the efficiency of scale. Through canonical correlation models, the interrelations between the size, productive efficiency and technological level of the productive unit and the economic performance of the activity were analysed. The results have shown that economic performance depends to a great extent on technical efficiency, while size and technology condition efficiency levels