Analysis and new constructions of generalized barycentric coordinates in 2D

Different coordinate systems allow to uniquely determine the position of a geometric element in space. In this dissertation, we consider a coordinate system that lets us determine the position of a two-dimensional point in the plane with respect to an arbitrary simple polygon. Coordinates of this system are called generalized barycentric coordinates in 2D and are widely used in computer graphics and computational mechanics. There exist many coordinate functions that satisfy all the basic properties of barycentric coordinates, but they differ by a number of other properties. We start by providing an extensive comparison of all existing coordinate functions and pointing out which important properties of generalized barycentric coordinates are not satisfied by these functions. This comparison shows that not all of existing coordinates have fully investigated properties, and we complete such a theoretical analysis for a particular one-parameter family of generalized barycentric coordinates for strictly convex polygons. We also perform numerical analysis of this family and show how to avoid computational instabilities near the polygon’s boundary when computing these coordinates in practice. We conclude this analysis by implementing some members of this family in the Computational Geometry Algorithm Library. In the second half of this dissertation, we present a few novel constructions of non-negative and smooth generalized barycentric coordinates defined over any simple polygon. In this context, we show that new coordinates with improved properties can be obtained by taking convex combinations of already existing coordinate functions and we give two examples of how to use such convex combinations for polygons without and with interior points. These new constructions have many attractive properties and perform better than other coordinates in interpolation and image deformation applications

The resurrected Jesus and the marginalized people: from a Buraku liberation perspective

Discrimination is one of the most challenging issues that we are faced with in the world today. It impairs human dignity and dehumanizes individuals and particular group of people, violating the order of God’s creation. It has and continues to be a critical issue and a serious challenge for Christian churches today. This thesis aims to link the theme of the liberation for the Burakumin who are the discriminated and marginalized people in Japanese society over a period of years, with the liberating message of the Gospel, and the ecumenical commitment towards the issue of discrimination. The Burakumin are not really known in the world outside Japan. An attempt is made to highlight their discriminatory situation and their struggle for liberation. An attempt has also been made to study the Buraku liberation theology as one of the contextualized liberation theology and highlights its relevance and contribution towards the struggle against the discrimination in Japanese society and also the world at large. Then, as an example of the ecumenical biblical interpretation for the liberation of the marginalized people, it attempts has been made to interpret and re-read the biblical text about the story of the resurrection in John 20:11-18 from the perspective of the Burakumin. Through a Buraku liberation reading, it is hoped that the possibility of interpreting the resurrection of Jesus as the liberating experience for the discriminated and marginalized people can be highlighted with the re-reading and presentation of the resurrected Jesus in the similitude of the discriminated and the marginalized, appearing before the discriminated and marginalized in the society

Endogenous TRPV1 stimulation leads to the activation of the inositol phospholipid pathway necessary for sustained Ca2+ oscillations

Sensory neuron subpopulations as well as breast and prostate cancer cells express functional transient receptor potential vanilloid type 1 (TRPV1) ion channels; however little is known how TRPV1 activation leads to biological responses. Agonist-induced activation of TRPV1 resulted in specific spatiotemporal patterns of cytoplasmic Ca²⁺ signals in breast and prostate cancer-derived cells. Capsaicin (CAPS; 50 μM) evoked intracellular Ca²⁺ oscillations and/or intercellular Ca²⁺ waves in all cell lines. As evidenced in prostate cancer Du 145 cells, oscillations were largely dependent on the expression of functional TRPV1 channels in the plasma membrane, phospholipase C activation and on the presence of extracellular Ca²⁺ ions. Concomitant oscillations of the mitochondrial matrix Ca²⁺ concentration resulted in mitochondria energization evidenced by increased ATP production. CAPS-induced Ca²⁺ oscillations also occurred in a subset of sensory neurons, yet already at lower CAPS concentrations (1 μM). Stimulation of ectopically expressed TRPV1 channels in CAPS-insensitive NIH- 3T3 cells didn't provoke CAPS-triggered Ca²⁺ oscillations; rather it resulted in low- magnitude, long-lasting elevations of the cytosolic Ca²⁺ concentration. This indicates that sole TRPV1 activation is not sufficient to generate Ca²⁺ oscillations. Instead the initial TRPV1-mediated signal leads to the activation of the inositol phospholipid pathway. This in turn suffices to generate a biologically relevant frequency-modulated Ca²⁺ signal

The impact of supplementary short rest breaks on task performance: A meta-analysis

Within-shift rest breaks are important to prevent an accumulation of impairing short-term effects of strain over working time. In this meta-analysis (k = 11, N = 705), we investigated how supplementary, frequent short rest breaks affect task performance and strain. We found positive effects on quality (g = 0.23) and quantity (g = 0.12) measures of task performance. The mean reduction of working time due to rest breaks was 9.3%. Performance improvements occurred not at costs of higher strain. Thus, our study shows that both employees’ performance and well-being benefits from scheduled within-shift breaks. We found no further effects of potentially moderating variables. Future research should examine the boundary conditions and underlying mechanisms of these effects.Arbeitspausen sind wichtig, um eine Akkumulation kurzfristiger, negativer Beanspruchungsfolgen über den Arbeitstag vorzubeugen. In dieser Studie untersuchten wir, ob der Zeitverlust durch zusätzliche Kurzpausen vollständig leistungswirksam kompensiert wird. Wir führten eine Metaanalyse durch (k = 11, N = 705) und fanden signifikant positive Effekte zusätzlicher Kurzpausen auf die Arbeitsqualität (g = 0.23) und Arbeitsmenge (g = 0.12). Die mittlere Arbeitszeitverkürzung betrug 9.3 %. Wir fanden keine weiteren Einflüsse zahlreicher potenzieller Moderatorvariablen auf diesen Effekt. Die beobachteten Leistungssteigerungen erfolgten nicht auf Kosten höherer negativer psychischer und physischer Beanspruchungsfolgen. Unsere Studie belegt, dass sich die Leistung und das Wohlbefinden von Mitarbeitern durch mehr zusätzliche geplante Kurzpausen während der Arbeitszeit verbessern lassen. Zukünftige Untersuchungen sollten die entsprechenden Randbedingungen und Mechanismen genauer untersuchen

Around the table: Are multiple-touch surfaces better than single-touch for children's collaborative interactions?

This paper presents a classroom study that investigated the potential of using touch tabletop technology to support children's collaborative learning interactions. Children aged 7-10 worked in groups of three on a collaborative planning task in which they designed a seating plan for their classroom. In the single-touch condition, the tabletop surface allowed only one child to interact with the digital content at a time. In the multiple-touch condition, the children could interact with the digital content simultaneously. Results showed that touch condition did not affect the frequency or equity of interactions, but did influence the nature of children's discussion. In the multiple-touch condition, children talked more about the task; in the single-touch condition, they talked more about turn taking. We also report age and gender differences

High energy resolution off-resonant X-ray spectroscopy

Ce travail de thèse est consacré à la méthode HEROS (spectroscopie X hors-résonance en haute résolution), une méthode permettant d’étudier les niveaux électroniques inoccupés dans le voisinage des bords d’absorption. La méthode HEROS qui représente une alternative aux méthodes d’absorption XAS traditionnelles ouvre la voie à de nouvelles investigations irréalisables auparavant. La méthode HEROS tire profit des avantages de la spectroscopie d’émission X en haute résolution (XES) pour étudier les spectres de photons ayant subi une diffusion inélastique hors-résonance, c.à.d. à des énergies incidentes juste en-dessous des énergies de liaison des niveaux atomiques profonds d’intérêt. Il a été démontré que les spectres de rayons X diffusés inélastiquement a des énergies hors-résonance contiennent des informations sur le taux d’occupation des niveaux atomiques discrets de valence et des niveaux du continu au-dessus du seuil d’ionisation. Si la résolution en énergie du faisceau de photons incidents est plus petite que la largeur naturelle de l’état atomique initial et si les mesures sont effectuées avec un instrument ayant un grand pouvoir de résolution comme par exemple un spectromètre a cristal, la méthode HEROS permet de déterminer en haute-résolution la densité des niveaux atomiques inoccupés. Ceci est possible parce que dans la diffusion inélastique hors-résonance les raies spectrales des photons diffuses ne sont pas élargies par les durées de vie moyenne des lacunes de cœur associées aux bords d’absorption étudies. De surcroit, dans la méthode HEROS, l’échantillon analyse est irradie avec un faisceau de rayons X monochromatiques dont l’énergie est fixée au-dessous du seuil d’absorption. Par ailleurs, l’emploi de spectromètres a cristal de type von Hámos ou Johansson équipés de détecteurs sensibles à la position permet de mesurer le spectre des photons diffuses sur un domaine d’énergie s’étalant sur plusieurs dizaines d’électronvolts sans qu’aucun réglage du faisceau incident ou du spectromètre ne soit nécessaire. Ce montage ne nécessitant aucun ajustement permet donc de déterminer la densité d’états électroniques inoccupés avec une résolution temporelle limitée uniquement par l’efficacité du spectromètre. L’analyse rapide de la structure électronique d’échantillons par la méthode HEROS est donc particulièrement bien adaptée a des mesures spectroscopiques nécessitant une résolution temporelle comme par exemple l’étude de la dynamique de réactions chimiques. La technique HEROS représente aussi la méthode de prédilection dans le cas ou l’échantillon doit être irradié avec des faisceaux de rayons X pulses extrêmement intenses comme ceux produits par les sources XFELs (lasers X à électrons libres) parce que dans ce cas l’échantillon est endommagé après chaque impulsion de faisceau et les variations importantes d’intensité entre les différentes impulsions ne permettent pas l’emploi des méthodes d’absorption XAS traditionnelles. De surcroit, les spectres HEROS ne sont pas affectes par l’effet d’auto-absorption. Le chapitre I est une courte introduction à la spectroscopie des rayons X. Il contient une brève présentation des phénomènes physiques essentiels et des grandeurs principales intervenant dans les études XES et XAS. Les méthodes expérimentales et l’instrumentation utilisée en spectroscopie XES et XAS sont également décrites. Le chapitre II est concentre sur les principes de la spectroscopie X en haute résolution dans le cas d’excitations résonantes et hors-résonance. Les fondements théoriques de la diffusion élastique résonante de photons ainsi que la nouvelle méthode HEROS y sont présentes. Plusieurs exemples d’application de la méthode HEROS dans différents domaines sont également discutés. Le chapitre III concerne plus spécifiquement une étude montrant que la méthode HEROS peut être utilisée pour mesurer des spectres d’absorption, lesquels sont dans ce cas insensibles à l’effet d’auto-absorption. Dans la méthode XAS en mode fluorescence, l’intensité des photons de fluorescence est mesurée en variant l’énergie du faisceau photonique incident à travers le bord d’absorption étudié. L’effet d’auto-absorption est dû au fait que le rayonnement de fluorescence de l’échantillon analyse varie rapidement dans le voisinage du bord à cause de la brusque augmentation du coefficient d’absorption à la résonance. Les corrections à apporter à l’intensité de fluorescence mesurée augmentent avec l’épaisseur et la densité de l’échantillon. Dans la méthode HEROS, l’échantillon est irradié avec un faisceau d’énergie constante fixée au-dessous du seuil d’ionisation d’intérêt. En conséquence, l’effet d’auto-absorption est limite à la probabilité de réabsorption du rayonnement de fluorescence émis par l’échantillon, laquelle est quasi-constante pour l’intervalle d’énergie correspondant au spectre d’émission mesure. Les spectres d’émission collectes au moyen de la méthode HEROS peuvent être ensuite transformés en spectres d’absorption en utilisant le formalisme mathématique de Kramers-Heisenberg. La validité de la méthode HEROS et son indépendance de l’effet d’auto-absorption sont démontrées a l’aide du spectre d’absorption correspondant au bord L3 du Ta. Les mesures ont été réalisées auprès de la ligne de faisceau SuperXAS de la Source suisse de lumière (SLS) de l’Institut Paul Scherrer (PSI), à Villigen, Suisse. Les spectres HEROS Lα1 ont été mesurés pour neuf feuilles métalliques de Ta d’épaisseur différente. A partir de chaque spectre HEROS, le spectre d’absorption L3 a été reconstruit hors-faisceau. Il est démontré que la forme des spectres d’émission et des spectres d’absorption reconstruits est indépendante de l’épaisseur des échantillons et donc de l’effet d’auto-absorption. Ces résultats ont été publiés dans la revue Physical Review Letters [1]. Le chapitre IV présente un exemple d’application in situ de la méthode HEROS pour l’étude de la dynamique de réactions chimiques impliquant un catalyseur de Ta sur un support de silice. L’expérience à été réalisée à SLS. Grâce à ses propriétés de résolution temporelle, HEROS représente un outil efficace pour l’étude de la dynamique de réactions chimiques non seulement parce que cette méthode permet de sonder la densité d’états inoccupés dans des temps très courts mais aussi parce qu’elle ne nécessite pas de correction des spectres pour l’effet d’auto-absorption, lequel dépend de la densité de l’échantillon et peut donc varier durant la réaction. L’analyse des spectres HEROS mesures successivement, chacun durant 40 s, pendant la phase d’oxydation des échantillons (complexe de Ta initialement inactif et complexe de Ta active en atmosphère d’hydrogène) a fourni des résultats très intéressants, comprenant par exemple la formation de dimères de Ta produits par réaction avec l’oxygène et la nature progressive, par étape, de la transition du catalyseur de Ta inactif vers sa forme oxydée. Cette étude a été publiée dans la revue scientifique Physical Chemistry Chemical Physics [2]. Les résultats présentés dans le chapitre V prouvent que la méthode HEROS peut être utilisée pour des mesures utilisant des faisceaux de photons produits par des lasers X à électrons libres. Dans ce travail, la technique HEROS a été appliquée à l’étude de la structure électronique du cuivre dans différents états d’oxydation. L’expérience a été réalisée a LCLS (LINAC Coherent Light Source,) à Menlo Park, Californie, USA avec un faisceau de photons quasi-monochromatiques obtenu en opérant l’accélérateur dans le mode self-seeding. Les spectres HEROS du Cu1+ obtenus ont été comparés aux spectres d’absorption du Cu0 et Cu2+ présentés dans la Réf. [3] ainsi qu’aux spectres HEROS calculés à partir de spectres XAS de référence et de spectres XAS théoriques reconstruits avec le programme FEFF 9.6. Les résultats montrent que la méthode HEROS permet d’obtenir des informations détaillées sur la structure électronique des échantillons aussi dans le cas de sources de rayons X pulsées de très forte intensité et de très courte durée (femto-seconde). De plus, cette expérience a démontré que la méthode HEROS permet de mesurer un spectre pour chaque impulsion de faisceau, ce qui en fait la méthode de prédilection pour des mesures auprès de sources XFEL car les variations importantes d’intensité entre les différentes impulsions ne touchent que l’intensité globale des spectres HEROS mais pas leur forme spectrale