<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Archiving and Interchange DTD v2.3 20070202//EN" "archivearticle.dtd">
<article xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="methods-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Appl. Math. Stat.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Applied Mathematics and Statistics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Appl. Math. Stat.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2297-4687</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2022.855862</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Applied Mathematics and Statistics</subject>
<subj-group>
<subject>Methods</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>A Step Forward to Formalize Tailored to Problem Specificity Mathematical Transforms</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Glar&#x000ED;a</surname> <given-names>Antonio</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Salas</surname> <given-names>Rodrigo</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/338063/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Chabert</surname> <given-names>St&#x000E9;ren</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/1642839/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Roncagliolo</surname> <given-names>Pablo</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/1643346/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Arriola</surname> <given-names>Alexis</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Tapia</surname> <given-names>Gonzalo</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Salinas</surname> <given-names>Mat&#x000ED;as</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Zepeda</surname> <given-names>Herman</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Taramasco</surname> <given-names>Carla</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Oshinubi</surname> <given-names>Kayode</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3"><sup>3</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/1500172/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Demongeot</surname> <given-names>Jacques</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff3"><sup>3</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/409071/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Escuela de Ingenier&#x000ED;a Civil Biom&#x000E9;dica, U. de Valpara&#x000ED;so</institution>, <addr-line>Valpara&#x000ED;so</addr-line>, <country>Chile</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Facultad de Ingenier&#x000ED;a, Universidad Andr&#x000E9;s Bello</institution>, <addr-line>Valpara&#x000ED;so</addr-line>, <country>Chile</country></aff>
<aff id="aff3"><sup>3</sup><institution>Laboratory AGEIS EA 7407, Team Tools for e-Gnosis Medical &#x00026; Labcom CNRS/UGA/OrangeLabs Telecom4Health, Faculty of Medicine, University Grenoble Alpes (UGA)</institution>, <addr-line>La Tronche</addr-line>, <country>France</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Dumitru Trucu, University of Dundee, United Kingdom</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Abdulnasir Isah, Tishk International University (TIU), Iraq; Alain Miranville, University of Poitiers, France</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: Jacques Demongeot <email>jacques.demongeot&#x00040;univ-grenoble-alpes.fr</email></corresp>
<fn fn-type="other" id="fn001"><p>This article was submitted to Mathematical Biology, a section of the journal Frontiers in Applied Mathematics and Statistics</p></fn></author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>20</day>
<month>06</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>8</volume>
<elocation-id>855862</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>16</day>
<month>01</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>02</day>
<month>05</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2022 Glar&#x000ED;a, Salas, Chabert, Roncagliolo, Arriola, Tapia, Salinas, Zepeda, Taramasco, Oshinubi and Demongeot.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Glar&#x000ED;a, Salas, Chabert, Roncagliolo, Arriola, Tapia, Salinas, Zepeda, Taramasco, Oshinubi and Demongeot</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p></license>
</permissions>
<abstract>
<p>Linear functional analysis historically founded by Fourier and Legendre played a significant role to provide a unified vision of mathematical transformations between vector spaces. The possibility of extending this approach is explored when basis of vector spaces is built Tailored to the Problem Specificity (TPS) and not from the convenience or effectiveness of mathematical calculations. Standardized mathematical transformations, such as Fourier or polynomial transforms, could be extended toward TPS methods, on a basis, which properly encodes specific knowledge about a problem. Transition between methods is illustrated by comparing what happens in conventional Fourier transform with what happened during the development of Jewett Transform, reported in previous articles. The proper use of computational intelligence tools to perform Jewett Transform allowed complexity algorithm optimization, which encourages the search for a general TPS methodology.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>ELM</kwd>
<kwd>mathematical transforms</kwd>
<kwd>model-based data processing</kwd>
<kwd>non-orthogonal basis</kwd>
<kwd>Dynalet transform</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<fig-count count="8"/>
<table-count count="1"/>
<equation-count count="38"/>
<ref-count count="52"/>
<page-count count="13"/>
<word-count count="6658"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>Introduction</title>
<p>Tailored to the Problem Specificity Mathematical Transforms (TPS MTs) were defined as extension of linear transforms [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>], when orthogonal bases of the classical Fourier or wavelets transforms are replaced by &#x0201C;<italic>physiologically plausible,&#x0201D;</italic> non-orthogonal, and parametrized bases, more suited to the physiology or physics of the phenomena being modeled, like in a transform called Dynalet, based on the potential Hamiltonian decomposition of Li&#x000E9;nard systems [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. This article is an effort to improve TPS MT formalism. In this sense, it is claimed that because Extreme Learning Machines (ELMs) [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>] are implemented in Fast Artificial Neural Network (FANN), with an extremely fast and analytically well-formalized training cycle, we use here FANN in place of backpropagation ANN (BANN) previously used to define TPS MT.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>General Description of Tailored to the Problem Specificity Mathematical Transform</title>
<p>Tailored to the Problem Specificity Mathematical Transform will be calculated in this article by using a trained Fast Artificial Neural Network (FANN), which presents a low algorithm complexity as compared, for example, with numerical methods [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. In <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, (&#x003B5;<sub>1</sub>, &#x003B5;<sub>2</sub>, &#x02026;, &#x003B5;<sub><italic>n</italic></sub>) corresponds to the <italic>i-</italic>th input vector of the FANN, whose weight matrices [&#x003A9;<sup>h</sup>] and [&#x003A9;<sup>0</sup>] contain each <italic>n</italic> columns equal, respectively, to vectors (<inline-formula><mml:math id="M1"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>) and (<inline-formula><mml:math id="M2"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M3"><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>p</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>).</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>Figure 1</label>
<caption><p>Trained single-layer Artificial Neural Network (ANN) of low complexity to solve Tailored to the Problem Specificity Mathematical Transform (TPS MT) [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>].</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-08-855862-g0001.tif"/>
</fig>
<p>The vectors (<inline-formula><mml:math id="M4"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>) and (<inline-formula><mml:math id="M5"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M6"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>p</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>) correspond, respectively, to the synaptic coefficients from input to hidden layer and from hidden to output layer matrices; the activation vectors (<inline-formula><mml:math id="M7"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>m</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>) and (<inline-formula><mml:math id="M8"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>) are functions of hidden and output neurons and vectors (<inline-formula><mml:math id="M9"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>) and (<inline-formula><mml:math id="M10"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>) are the neuron outputs of hidden and output layers. In reference to <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, using ELM within a single-layer FANN and under assumptions, which are discussed in the middle of Section 4 of this article, its training cycle can be reduced to solve the equation:</p>
<disp-formula id="E1"><label>(1)</label><mml:math id="M11"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where [&#x003A9;<sup><italic>o</italic></sup>] is the synaptic weight matrix from hidden to output layer, evidences learning matrix [&#x003A3;<sup><italic>h</italic></sup>]<sup>&#x02212;1</sup> is the inverse of the Moore&#x02013;Penrose matrix of the input to hidden layer neurons for each input vector, and [<italic>T</italic>] is the target matrix, for every input vector. Finally, it is postulated that characterize the above matrices can be dealt with as if they were mathematical transforms between two vector spaces.</p>
<p>Biosignals have been described as being composed by different sequential components that underlie a variety of successive recorded physiological processes: mathematical models of auditory brainstem responses (ABRs), blood pressure waveforms (BPWs), hemodynamic response function (HRF), and homeostatic system dynamics (HSD) will be indeed explored in this article to illustrate TPS, for showing the generic character of our general approach.</p>
<p>Auditory brainstem response in the cat is assumed to be composed by waves originated in the sequential activation of the synaptic relays within the auditory pathway, from cochlear nucleus to cortical projections from the thalamic medial geniculate nucleus to the primary auditory cortical area [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. ABR has been modeled by 5 sequential components since 1986 [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] up to 2010 [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. Each of the ABR components is named as a Jewett component (JC). Each JC represents the effect of a global postsynaptic potential in the corresponding relay within the auditory pathway.</p>
<p>Blood pressure waveform in human cardiovascular system is assumed to be composed by up to three or four components [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]. Main component is due to cardiac pumping and it has been confirmed [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] the existence of two major reflection sites in the central arteries. The first occurs in the juncture between thoracic and abdominal aorta and the second occurs in the juncture between abdominal aorta and common iliac arteries. These sites produce the second and third BPW components. Each of the BPW components is named here a Latham component (LC).</p>
<p>Hemodynamic response function is recorded in functional magnetic resonance imaging. When a cortical area is recruited while performing a synchronized motor task, the local oxygen consumption increases, inducing a chain of events, including variations in regional blood volume, blood flow, and relative deoxyhemoglobin/oxyhemoglobin concentration that leads to an increase in the local magnetic resonance signal. It is temporally described by the hemodynamic response function (HRF). The HRF is assumed to be composed by components of a balloon model [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. The first component corresponds to the inflation phase of the &#x0201C;balloon&#x0201D; representing the local increase in blood volume and the second component corresponds to the deflation phase. Taking into account the elastic properties of the venous compartment and corresponding transient mismatch between variations in local parameters, the balloon model of the HRF is operationally described by two mathematical equations [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], both of them with two components. It is said here that the HRF is composed by Glover component (GC) or Friston component (FC).</p>
<p>Dynalet transform (DT) was defined to represent the HSD. DT produces another example of mathematical transform-based model [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]. It is represented by the general Li&#x000E9;nard systems, which obey a non-linear damping equation, generalizing the van der Pol oscillator [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. Its solution has two components: a Potential (P) and a Hamiltonian (H). DT is said here to be composed by Demongeot components (DCs).</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>Description of Proposed Transforms</title>
<p>Vector spaces are commonly used to represent mathematical transforms (MTs) in vector spaces (VSs) [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. In the linear case, however, these structures are restrained to conditions to be accomplished by a subspace to be a basis of MT.</p>
<sec>
<title>Auditory Brainstem Responses Modeling</title>
<p>Auditory brainstem response has been assumed to be well represented by a linear combination of the first five JCs. Let <bold>ABR</bold> be the vector subspace of the Banach space of the C<sub>&#x0221E;</sub> functions defined on R containing the ABRs and <bold>a</bold> (<italic>t</italic>) &#x02208; <bold>ABR</bold>, approximation in JC model is defined by [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]:</p>
<disp-formula id="E2"><label>(2)</label><mml:math id="M12"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>a</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the<inline-formula><mml:math id="M13"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:math></inline-formula>, for <italic>i</italic> equal 1 to 5, are five vectors modeling each JC and <italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub> <italic>is</italic> the corresponding <italic>i</italic><sup><italic>th</italic></sup> coefficient in the linear combination. Each <bold>J</bold><sub><bold>i</bold></sub> is modeled using the charging dynamics of a pair of leaky electric capacitors circuit (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>) and <bold>J</bold><sub><bold>i</bold></sub>(<italic>t</italic>) &#x0003D; <bold>J</bold><sub><bold>i</bold></sub> (<italic>t</italic>|&#x003B1;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003B2;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003B4;<sub><italic>i</italic></sub>) is defined as a single piecewise function like in [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]:</p>
<disp-formula id="E4"><label>(3)</label><mml:math id="M15"><mml:mtable columnalign="right"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where {(&#x003B1;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003B2;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003B4;<sub><italic>i</italic></sub>)|<italic>i</italic> &#x02264; 5, <italic>i</italic> &#x02208; &#x02115;} is the parameters set of the <italic>i</italic><sup>th</sup> JC, depending on the electric variables in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> and estimated to fit data in applications.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>Figure 2</label>
<caption><p>Pair of leaky capacitors analog circuit [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-08-855862-g0002.tif"/>
</fig>
<p>Using <bold></bold> <bold>J</bold><sub><italic>i</italic></sub> as basis, the Jewett transform (JT) is defined for an ABR <bold>a</bold> (<italic>t</italic>) <italic>by</italic>:</p>
<disp-formula id="E5"><label>(4)</label><mml:math id="M16"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext class="textit" mathvariant="italic">J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>a&#x000A0;</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext class="textit" mathvariant="italic">=</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x02115;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The inverse JT converges if <italic><bold>J</bold></italic><sup>&#x02212;1</sup>o<italic><bold>J</bold></italic><inline-formula><mml:math id="M17"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>a&#x000A0;</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>a</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>&#x02248;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>a&#x000A0;</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>where <italic><bold>J</bold></italic><sup>&#x02212;1</sup> is the inverse of <italic><bold>J</bold></italic>. <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> illustrates a reasonably well fit of one ABR with its corresponding model. ABR physiological bases were initially used in [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. Later, the ANN approach has been proposed to generalize this formalization [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>Figure 3</label>
<caption><p>Fitting filtered auditory brainstem response (ABR) <italic><bold>a</bold></italic>(<italic>t</italic>) with Artificial Neural Network (ANN) model <inline-formula><mml:math id="M32"><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>a</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textit" mathvariant="italic">t</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>].</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-08-855862-g0003.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec>
<title>Blood Pressure Waveforms Modeling</title>
<p>The BPW mathematical description has been used in order to develop a non-invasive minimally intrusive (nImI) methodology to estimate blood pressure from pulse waves. Pulse waves were measured using the photoplethysmography (PPG), while the gold standard for BPW is Finapres Nova&#x000AE; equipment [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. Initially, phase planes of PPG were recorded in right central finger and in right main toe [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>].</p>
<p>Blood pressure waveform is assumed to be well-represented by a linear combination of the first three LCs. Let <bold>BPW</bold> be the vector space containing every BPW and <bold>p</bold> (<italic>t</italic>) &#x02208; <bold>BPW</bold>, the LC model can be written [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] as:</p>
<disp-formula id="E6"><label>(5)</label><mml:math id="M18"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the <inline-formula><mml:math id="M19"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>L</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> are three vectors modeling each LC and <italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub> <italic>is</italic> the corresponding <italic>i</italic><sup><italic>th</italic></sup> coefficient in the linear combination. Each <bold>L</bold><sub><bold>i</bold></sub> is modeled using the solution of a Winkessel (WK) model [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]. In <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, the system WK-4 makes use of four electric elements with an inertia analog to an inductor <italic>L</italic>, connected in series with the aortic resistance <italic>R</italic>0. The compliance of the aorta, an analog to a capacitor <italic>C</italic>, is in parallel with the systemic resistance at the two aortic levels, thoracic (<italic>R</italic>1) and abdominal (<italic>R</italic>2), as given in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>Figure 4</label>
<caption><p>WK-4S analog circuit [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-08-855862-g0004.tif"/>
</fig>
<p>The cardiac function can be represented by a current periodic source, with period <italic>T</italic><sub><italic>c</italic></sub> of the cardiac cycle, which during diastole is off and during systole is given by:</p>
<disp-formula id="E7"><label>(6)</label><mml:math id="M20"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext class="textit" mathvariant="italic">I</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo class="qopname">cos</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M21"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:math></inline-formula>with <italic>T</italic><sub><italic>s</italic></sub> as systolic time duration.</p>
<p>Solving <italic><bold>p</bold></italic>(<italic>t</italic>) for each <italic>i</italic><sup><italic>th</italic></sup> component in the LRC circuit of <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> during the systole, we get for <italic>t</italic> &#x02265; &#x003B4;<sub><italic>i</italic></sub> (a time delay), with <italic>V</italic><sub><italic>S</italic></sub> as the left ventricle stroke volume:</p>
<disp-formula id="E9"><label>(7)</label><mml:math id="M23"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>L</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo class="qopname">cos</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E10"><label>(8)</label><mml:math id="M24"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>where</mml:mtext><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E11"><label>(9)</label><mml:math id="M25"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E12"><label>(10)</label><mml:math id="M26"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="qopname">tan</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E13"><label>(11)</label><mml:math id="M27"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>C</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then, during the diastolic phase of the cardiac cycle:</p>
<disp-formula id="E14"><label>(12)</label><mml:math id="M28"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>L</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>L</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Remark that every <bold>L</bold><sub><italic>i</italic></sub> is zero for <italic>t</italic> &#x0003C; &#x003B4;<sub><italic>i</italic></sub> and <bold>L</bold><sub><italic>i</italic></sub><bold>(</bold><italic>t</italic><bold>) &#x0003D;</bold> <bold>L</bold><sub><italic>i</italic></sub>(<italic>t</italic>|<italic>D</italic>, <italic>V</italic><sub><italic>s</italic></sub>, <italic>T</italic><sub><italic>s</italic></sub>, <italic>T</italic><sub><italic>c</italic></sub>, <italic>R</italic><sub><italic>i</italic></sub>, &#x003C4;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003B4;<sub><italic>i</italic></sub>) for <italic>t</italic> &#x02265; &#x003B4;<sub><italic>i</italic></sub> with parameters of the previous heartbeat, where <italic>D</italic> is the diastolic pressure and <italic>T</italic><sub><italic>s</italic></sub> and <italic>T</italic><sub><italic>c</italic></sub> are already defined for the cardiac function as being global parameters applied to the three LCs. WK-4S local parameters for each component are {(<italic>R</italic><sub><italic>i</italic></sub>, &#x003C4;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003B4;<sub><italic>i</italic></sub>, )|<italic>i</italic> &#x02264; 3, <italic>i</italic> &#x02208; &#x02115;)} [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].</p>
<p>Using the <inline-formula><mml:math id="M29"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>L</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> as a basis, Latham transform (LT) is denoted <bold>L</bold> (<bold>b</bold> (<italic>t</italic>)) and is defined for a BPW by:</p>
<disp-formula id="E15"><mml:math id="M30"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>L</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>b</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x02115;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The inverse LT converges, if we have:</p>
<p><inline-formula><mml:math id="M31"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>L</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>-</mml:mo></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>o</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>L</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>b</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>b</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>&#x02248;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>b</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>,</mml:mo></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> with <bold>L</bold><sup><bold>&#x02212;1</bold></sup> the inverse of <bold>L</bold>.</p>
</sec>
<sec>
<title>Hemodynamic Response Function Modeling</title>
<p>Hemodynamic response function is mathematically described using a balloon model [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. Two operational representations are explored for this model [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>].</p>
<p>The Glover equation assumes that balloon model can be represented by a linear combination of two Glover components (GCs). In this case [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], the corresponding model can be written as:</p>
<disp-formula id="E16"><label>(13)</label><mml:math id="M33"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>h</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>G</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the <inline-formula><mml:math id="M34"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>G</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>are two vectors modeling each GC, with <bold>G</bold><sub>1</sub> the HRF inflation phase and <bold>G</bold><sub>2</sub> the HRF deflation phase, <italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub> corresponding to the <italic>i</italic><sup><italic>th</italic></sup> coefficient in the linear combination (<italic>c</italic><sub>1</sub> &#x0003D; 1 and <italic>c</italic><sub>2</sub> &#x0003D; &#x02212;<italic>c</italic> in Glover equation). Each <bold>G</bold><sub><italic>i</italic></sub> is modeled by:</p>
<disp-formula id="E17"><label>(14)</label><mml:math id="M35"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>G</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>G</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where {(&#x003B4;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003C4;<sub><italic>i</italic></sub>)|<italic>i</italic> &#x02264; 2, <italic>i</italic> &#x02208; &#x02115;)} is the set of the <italic>i</italic><sup>ith</sup> GC parameters of the Glover model.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> illustrates actual HRF superimposed with Glover transform and Levenberg&#x02013;Marquardt Algorithm (LMA) model [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. Figure illustrates HRF in a healthy volunteer (blue trace), recorded under informed consent, superimposed with the HRF model estimated using Levenberg&#x02013;Marquardt Algorithm (LMA) (red trace) and HRF Glover model estimated using TPS MT (green trace), when a conventional Backpropagation Artificial Neural Network is used [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>].</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>Figure 5</label>
<caption><p>Left: An example of hemodynamic response function (HRF) (black) fitting using Glover transform (GT) (violet) and Levenberg&#x02013;Marquardt Algorithm (LMA) (green). Right: Inverse GT for different measures (color code in the text).</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-08-855862-g0005.tif"/>
</fig>
<p>Although not tested, ELM in the place of backpropagation should produce similar results.</p>
<p>Using the <inline-formula><mml:math id="M36"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>G</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> as a basis, Glover transform (GT) can be defined. If <italic><bold>G</bold></italic> (<bold>h</bold>(<italic>t</italic>)) denotes the GT of a HRF, then <italic><bold>G</bold></italic>(<bold>h</bold>(<bold>t</bold>))<bold>&#x0003D;</bold> {(<italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub>, &#x003B4;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003C4;<sub><italic>i</italic></sub>)|<italic>i</italic> &#x02264; 2, <italic>i</italic> &#x02208; &#x02115;)}. It is said that the inverse of direct GT converges if GT of <bold>h</bold>(<bold>t</bold>) <italic>v</italic>erifies that: <inline-formula><mml:math id="M37"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>G</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>G</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>&#x02248;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p>On another hand, the Friston equation assumes that the Balloon model can be represented by a linear combination of two, so called, Friston components (FCs). If <bold>h</bold>(<italic>t</italic>) &#x02208; <bold>HRF</bold>, Friston model could be written:</p>
<disp-formula id="E18"><label>(15)</label><mml:math id="M38"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>h</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>F</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>,</mml:mo></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the <inline-formula><mml:math id="M39"><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:math></inline-formula>are two vectors modeling each FC, <bold>F</bold><sub>1</sub> is the HRF inflation phase and <bold>F</bold><sub>2</sub> is the HRF deflation phase and <italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub> is the corresponding <italic>i</italic><sup><italic>th</italic></sup> coefficient in the linear combination (<italic>c</italic><sub>1</sub> &#x0003D; <italic>A</italic> and <italic>c</italic><sub>2</sub> &#x0003D; &#x02212;<italic>Ac</italic> in Friston equation). Each <bold>F</bold><sub><bold>i</bold></sub> is modeled as:</p>
<disp-formula id="E19"><label>(16)</label><mml:math id="M40"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>F</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>F</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x00393;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In addition, {(&#x003B1;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003B2;<sub><italic>i</italic></sub>)|<italic>i</italic> &#x02264; 2, <italic>i</italic> &#x02208; &#x02115;)} is the set of the FC parameters of the model.</p>
<p>Using the <inline-formula><mml:math id="M41"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> as a basis, the Friston transform (FrT) can be defined. The FrT of a HRF <bold>h</bold>(<italic>t</italic>) can be written <italic><bold>Fr</bold></italic><bold>(</bold><bold>h</bold>(<italic>t</italic>)<bold>)</bold>= {(<italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x003B1;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003B2;<sub><italic>i</italic></sub>)|<italic>i</italic> &#x02264; 2, <italic>i</italic> &#x02208; &#x02115;)}. It could be said that if <inline-formula><mml:math id="M42"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>-</mml:mo></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>o</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>&#x02248;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>,</mml:mo></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> <italic><bold>Fr</bold></italic><sup>&#x02212;1</sup> being the inverse of <italic><bold>Fr</bold></italic>, then inverse FrT converges.</p>
<p>In this study, GT was used instead of FrT.</p>
</sec>
<sec>
<title>Homeostatic System Dynamics Modeling</title>
<p>Dynalet was conceived to represent homeostasis regulation and is based upon Li&#x000E9;nard systems decomposition [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. These systems are second-order differential equation systems, such that:</p>
<disp-formula id="E20"><label>(17)</label><mml:math id="M43"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>Q</italic> and <italic>R</italic> are polynomials, e.g., for the van der Pol oscillator [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>]:</p>
<disp-formula id="E21"><label>(18)</label><mml:math id="M44"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This system has been proposed first to model heart activity thanks to its feedback anharmonic term <inline-formula><mml:math id="M45"><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. There is no algebraic solution to (18), so Hodge decomposition [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] in regular vector space was used to give a family of approximated explicit solutions to any Li&#x000E9;nard system by making explicit polynomial approximations of its potential, <italic>P</italic>, and its Hamiltonian, <italic>H</italic>, [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>], which are related to polynomials <italic>Q</italic> and <italic>R</italic>, complying:</p>
<disp-formula id="E22"><label>(19)</label><mml:math id="M46"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Analogic computing methods were used later to simulate Equation (18) [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]. <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> illustrates this approach. The limit cycle (in blue) corresponds to the stationary homeostatic cycle of the van der Pol oscillator. It is a contour line of the Hamiltonian <italic>H</italic>. Perturbations from the limit cycle, chosen as initial trajectory, push the dynamics away from the Hamiltonian behavior, the return to it following gradient dynamics with potential <italic>P</italic>.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>Figure 6</label>
<caption><p>Solution of (18) with &#x003C9; = 1, &#x003BC; = 3, <italic>b</italic> = 2.6 [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>].</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-08-855862-g0006.tif"/>
</fig>
<p>The family <bold>D</bold> of approximate Li&#x000E9;nard solutions has a non-orthogonal basis of Demongeot components (DCs). <italic><bold>D</bold></italic><sub><italic>i</italic></sub> and each solution <italic><bold>d</bold></italic>(<italic>t</italic>) can be approximated (for the L2 norm) by Equation (19):</p>
<disp-formula id="E23"><label>(20)</label><mml:math id="M47"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>D</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the <inline-formula><mml:math id="M48"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>D</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>are given in [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]. They correspond to relaxation dynamical systems whose periods are submultiples of the fundamental period <italic>T</italic> of the limit cycle of the Li&#x000E9;nard system, unique in the van der Pol case. In this last case, the van der Pol oscillator models the cardiac homeostatic regulation [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. <italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub> is the corresponding <italic>i</italic><sup><italic>th</italic></sup> coefficient in the linear combination (20), where <italic>n</italic> depends on the approximation precision.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>Mathematical Transforms</title>
<p>In opposition with linear analysis, where orthogonal basis is used because of mathematical convenience, TPS MT emphasizes the &#x0201C;<italic>physiological plausibility</italic>&#x0201D; of the modeling approach. In order to evaluate the impact of levering constraints for vectors considered as physiologically plausible, as being part of basis <italic><bold>B</bold></italic>, the general linear analysis is briefly visited and breakpoints are established providing TPS formalization. Whether <italic><bold>V</bold></italic> is <bold>ABR</bold>, <bold>BPW</bold>, <bold>HFR</bold>, or <bold>HDS</bold>, linear combination of physiologically plausible elements conforming a basis <italic><bold>B</bold></italic>, could span the corresponding vector space.</p>
<p>The principles of mathematical transforms recall Jean Baptiste Joseph Fourier&#x00027;s approach [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], while studying heat propagation. Fourier findings were generalized in linear analysis [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>], where linear combination of elements of its orthogonal basis, <italic><bold>B</bold></italic>, spans the corresponding vector space <italic><bold>V</bold></italic>. In his study (done in Grenoble between 1804 and 1822), Fourier realized that &#x0201C;<italic>functions of a variable, whether continuous or discontinuous, can be expanded in a series of sines of multiples of the variable.&#x0201D;</italic> Later on, Dirichlet [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>] restricted this knowledge to functions defined on [&#x02013;&#x003C0;, &#x003C0;], linear combinations of the elements of the following orthonormal basis <italic><bold>B</bold></italic>:</p>
<disp-formula id="E24"><label>(21)</label><mml:math id="M49"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo class="qopname">cos</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo class="qopname">sin</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Linear combinations of elements of B span the set of partial continuous functions on [&#x02212;&#x003C0;, &#x003C0;], denoted <italic><bold>C</bold></italic>([&#x02013;&#x003C0;, &#x003C0;]) [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]. Findings of Fourier gave rise to the series and transforms named honoring him. As it is shown in the next section, coefficients of Fourier series are analytically established because, on one hand, basis is orthogonal and, on the other hand, Fourier coefficients weight the linear combinations of the basis vectors, spanning <italic><bold>C</bold></italic>([&#x02013;&#x003C0;, &#x003C0;]).</p>
<p>At this stage, basis orthogonality is the necessary condition for analytical solution of mathematical transforms (MTs).</p>
<p>Depending on the orthogonal vector set selected as basis <italic><bold>B</bold></italic> of <italic><bold>V</bold></italic>, different orthogonal MTs are defined: Fourier, Laplace, Legendre, Hermite, and Laguerre polynomial transforms and orthonormal wavelet transform. These MTs satisfy the condition of orthogonality and belong to Linear transforms [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>].</p>
<p>Dynalet transform can be considered as a transition from Linear transforms to TPS MT. Despite having a non-orthogonal basis, it approximately solves the anharmonic relaxation pendulum problem, with the desired precision level, depending on the number of harmonics considered in the solution. Fourier solves exactly the harmonic pendulum problem and Wavelet solves its damped analog.</p>
<sec>
<title>On Linear Mathematical Transforms</title>
<p>Nature is not necessarily complaisant with mathematicians. If for the last, orthogonal basis is comfortable, for nature they are not. If it is possible and convenient to continue talking this way, &#x0201C;<italic>physiologically plausible</italic>&#x0201D; basis is generally going to be non-orthogonal and their components can be highly parametrized.</p>
<p>Several approaches can be taken to explain the linear transforms. The simplest and most suitable way to present them is to show how the process by which a linear combination of elements of an orthogonal basis <italic><bold>B</bold></italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] is fitted to the epoch of a signal under analysis in such a form that least mean squares error criterion is satisfied.</p>
<p>Let <bold>v</bold> &#x0003D; <bold>v</bold><bold>(</bold><italic>t</italic><bold>)</bold> be an element of a vector space <italic><bold>V</bold></italic> and {<bold>b</bold><sub><italic>i</italic></sub> (<italic>t</italic>)} is the set of elements in a vector basis of <italic>V</italic> denoted <italic><bold>B</bold></italic>.</p>
<p>Let <inline-formula><mml:math id="M50"><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>b</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and let &#x003B5;(<italic>t</italic>) be the temporal error in fitting <bold>v</bold>. <inline-formula><mml:math id="M51"><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is a linear combination of basis elements. The square error is &#x003B5;<sup>2</sup> (<italic>t</italic>) = <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and during time duration <italic>T</italic>, the mean square error <italic>M</italic> is equal to:</p>
<disp-formula id="E25"><label>(22)</label><mml:math id="M53"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>v</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext class="textit" mathvariant="italic">b</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext class="textit" mathvariant="italic">i</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Coefficients <italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub> are evaluated to minimize <italic>M</italic>. Finding these coefficients implies solving the system of equations arising from equalizing to zero, the partial derivatives of <italic>M</italic> with respect to all <italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub>, i.e., solving the Equation (23):</p>
<disp-formula id="E26"><label>(23)</label><mml:math id="M54"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Reminding that linear transforms basis <italic><bold>B</bold></italic> is orthogonal, it can be demonstrated that <italic>M</italic> is minimized if and only if:</p>
<disp-formula id="E27"><label>(24)</label><mml:math id="M55"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>b</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>If <italic><bold>B</bold></italic> is defined by (21), then <italic><bold>V</bold></italic> =<italic><bold>C</bold></italic>([-&#x003C0;, &#x003C0;]). Therefore:</p>
<disp-formula id="E28"><mml:math id="M56"><mml:mtable columnalign="center"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">sin</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">cos</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub> and <italic>b</italic><sub><italic>i</italic></sub> are the coefficients of the Fourier series with sine and cosine components.</p>
<p>In a general linear transform, the coefficients of the best linear combination, which minimize<italic>s</italic> <italic>M</italic>, can always be algebraically solved because of basis orthogonality:</p>
<disp-formula id="E29"><label>(25)</label><mml:math id="M57"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>v</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E30"><label>(26)</label><mml:math id="M58"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>with&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>&#x000A0;b</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
</sec>
<sec>
<title>On Tailored to the Problem Specificity Mathematical Transforms</title>
<p>Tailored to the Problem Specificity challenge emerges because any element in a biosignal vector space <italic><bold>V</bold></italic> should be represented as linear combination of elements chosen in &#x0201C;<italic>physiologically plausible</italic>&#x0201D; basis <italic><bold>B</bold></italic>.</p>
<p>Although realistic, these elements are not necessarily orthogonal and are generally parametrized. In such cases:</p>
<disp-formula id="E31"><mml:math id="M59"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext class="textit" mathvariant="italic">b</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It is looked forward that any <bold>v</bold> &#x02208; <bold>V</bold> is modeled by:</p>
<disp-formula id="E32"><label>(27)</label><mml:math id="M60"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>v</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold-italic'><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In TPS, the mean square error <italic>M</italic> is also minimized. Nevertheless, in this case, while adjusting coefficients <italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub> and the global or local parameters of each <italic><bold>B</bold></italic> component <bold>b</bold><sub><italic>i</italic></sub> of <italic><bold>V</bold></italic>, the optimization of the Equation (27) comes, as in linear transforms, from the system:</p>
<disp-formula id="E33"><label>(28)</label><mml:math id="M61"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This system, in contrast with those used in linear transforms, is frequently non-linear and its equations are strongly intertwined. Equation system (24) cannot be granted.</p>
<p>In this article, it is proposed to use ELM to solve the system of Eq. 28. In contrast with linear transforms, where basis warrants simple and elegant calculations, in TPS, <italic><bold>B</bold></italic> is forced to be &#x0201C;<italic>physiologically plausible</italic>&#x0201D; and its elements should <italic>realistically</italic> represent the sequential components underlying a specific problem. &#x0201C;<italic>When, in the search of realism, a couple of simple conditions, necessary for linear transforms, is loosened, the solutions become cumbersome; analytical approach must be abandoned and algorithms &#x02026; are required to&#x02026; solve the system</italic>&#x0201D; by minimizing <italic>M</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. The choice of ELM implemented in an ANN.</p>
<p>Let us use again JT to illustrate the class of Equation system (28) to be solved in order to calculate the coefficients and parameters of ABR components while minimizing <italic>M</italic> defined by (22); for every <italic>i</italic> and <italic>t</italic> &#x02265; &#x003B4;<sub><italic>i</italic></sub>, we have the following equalities available:</p>
<disp-formula id="E35"><label>(29)</label><mml:math id="M63"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>a</italic><sub><italic>k</italic></sub> are the coordinates of the vector <bold>a</bold>, which encodes the ABR, <inline-formula><mml:math id="M65"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the coordinates of the vector <inline-formula><mml:math id="M66"><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>a</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> which, when using Equations (2) and (3), models ABR, <italic>c</italic><sub><italic>i</italic></sub> is the coefficient of the <italic>i</italic><sup><italic>th</italic></sup> component of the model, and &#x003B1;<sub><italic>i</italic></sub>, &#x003B2;<sub><italic>i</italic></sub>, <italic>and &#x003B4;</italic><sub><italic>i</italic></sub> are the corresponding parameters. The desired solution is the ABR Jewett transform given by (4). The current proposal is to use Extreme Learning Machine (ELM) to solve (29).</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<title>Extreme Learning Machine</title>
<p>In previous studies [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], backpropagation learning rule was implicitly or explicitly proposed and/or used to train Single Layer Feedforward Neural Network (SLFNN) to solve system equations like (29) and to define a TPS. In this study, it is claimed that ELM [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>], implemented as an ANN with SLFNN architecture, provides better tools to formalize, understand, and rapidly simulate a TPS MT. Equation 1 is at the center of this claim. According to <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, let:</p>
<list list-type="roman-lower">
<list-item><p>The ELM be an ANN with architecture <italic>n</italic> &#x000D7; <italic>m</italic> &#x000D7; <italic>p</italic>.</p></list-item>
<list-item><p>The <italic>l</italic><sup><italic>th</italic></sup> input and target vectors of an <italic>N</italic> elements training set be, respectively, <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M68"><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, with 1 &#x02264; <italic>l</italic> &#x02264; <italic>N</italic>.</p></list-item>
<list-item><p>The training set can be, respectively, represented by input and target matrices [E]<sub><italic>Nxn</italic></sub> and [T]<sub><italic>Nxp</italic></sub>.</p></list-item>
<list-item><p>The synaptic weights from hidden node <italic>i</italic> to each input node be <inline-formula><mml:math id="M69"><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, with 1 &#x02264; <italic>i</italic> &#x02264; <italic>m</italic>.</p></list-item>
<list-item><p>The synaptic weights from output node <italic>j</italic> to each hidden node be <inline-formula><mml:math id="M70"><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, with 1 &#x02264; <italic>j</italic> &#x02264; <italic>p</italic>.</p></list-item>
<list-item><p>The hidden layer activation function <inline-formula><mml:math id="M71"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> be the same for every node in the layer.</p></list-item>
<list-item><p>The output of the <italic>k</italic><sup><italic>th</italic></sup> hidden node for the <italic>l</italic><sup><italic>th</italic></sup> input vector be <inline-formula><mml:math id="M72"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M73"><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is the node bias.</p></list-item>
<list-item><p>The output of hidden layer to the <italic>N</italic> input vectors be given by the matrix [&#x003A3;<sup><italic>h</italic></sup>], where each row is the vector <inline-formula><mml:math id="M74"><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p>The output layer activation function, <inline-formula><mml:math id="M75"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, be the same for every node.</p></list-item>
<list-item><p>The value of the <italic>q</italic><sup><italic>th</italic></sup> output node, with 1 &#x02264; <italic>q</italic> &#x02264; <italic>p</italic>, for the <italic>l</italic><sup><italic>th</italic></sup> input vector is <inline-formula><mml:math id="M76"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02022;</mml:mo><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p>The ELM output matrix becomes:
<disp-formula id="E37"><label>(30)</label><mml:math id="M77"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p></list-item>
</list>
<p>where each column of the matrix [&#x003A9;<sup><italic>o</italic></sup>] is <inline-formula><mml:math id="M78"><mml:mover class="overrightarrow"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x020D7;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, with 1 &#x02264; <italic>q</italic> &#x02264; <italic>p</italic>.</p>
<p>Finally, because the proposed ELM uses single hidden layer FANN architecture, it is a universal approximator [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] for every input matrix [&#x003A3;<sup><italic>o</italic></sup>], it can be as close as required to the corresponding target matrix [<italic>T</italic>]. In such a case, [&#x003A3;<sup><italic>o</italic></sup>] can be reasonably replaced by [<italic>T</italic>] and:</p>
<disp-formula id="E38"><label>(31)</label><mml:math id="M79"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Multiplying both the sides of Equation (31) to the left by [&#x003A3;<sup><italic>h</italic></sup>]<sup>&#x02212;1</sup>, which denotes the generalized Moore&#x02013;Penrose inverse of [&#x003A3;<sup><italic>h</italic></sup>], generates the Equation (1):</p>
<disp-formula id="E39"><label>(32)</label><mml:math id="M80"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In summary, TPS transform may be not orthogonal and its basis, which can be parametrized, spans ABR space combining non-linearly its elements. Using this kind of transforms maintains the unified vision provided by the linear analysis in the sense that they correspond to a direct transformation from vector space <italic><bold>V</bold></italic> onto another space, containing the corresponding coefficients and parameters.</p>
<p>There can also exist an inverse transform from parameter space onto <italic><bold>V</bold></italic>, the set of the <bold>b</bold><sub><italic>i</italic></sub> (<italic>t</italic>), which are possibly non-orthogonal and can represent independent components spanning <italic><bold>V</bold></italic>. Nevertheless, TPS basis is chosen because of its physiological plausibility, not because of mathematical convenience. In TPS, the conditions for an orthogonal and non-parametrized basis are removed while, on the contrary, from the perspective of modeling, physiological plausibility of basis generators is strengthened.</p>
<p>Left side of <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref> illustrates the mapping of a temporal function onto the corresponding amplitude A and phase &#x003C6; spectra in a frequency space characterizing direct Fourier transform <italic><bold>F</bold></italic>. In the opposite direction, inverse Fourier transform <italic><bold>F</bold></italic><sup>&#x02212;1</sup> is performed from the Fourier vector space to the signal vector space. Right side of the <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref> illustrates the direct TPS transform <italic><bold>J</bold></italic> mapping from the original temporal signal space onto the corresponding parameter space. In the opposite direction, inverse TPS transform <italic><bold>J</bold></italic><sup>&#x02212;1</sup> performs mapping from the parameter space onto temporal signal vector space.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>Figure 7</label>
<caption><p>Left: Correspondence between the signal and Fourier transform vector spaces. Right: Correspondence between the signal and Tailored to the Problem Specificity (TPS) transform vector spaces.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-08-855862-g0007.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Upgrading Current Tailored to the Problem Specificity Methodology</title>
<p>In a previous study, an eight steps methodology was defined to solve TPS MT [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. Steps considered are:</p>
<list list-type="bullet">
<list-item><p>Identify basic components and select a realistic model.</p></list-item>
<list-item><p>Collect the data.</p></list-item>
<list-item><p>Use &#x0201C;adequate coding&#x0201D; to improve processes.</p></list-item>
<list-item><p>Buildup the data training set (TS).</p></list-item>
<list-item><p>Choose a supervised algorithm.</p></list-item>
<list-item><p>While in previous study, backpropagation was selected to perform JT, in current study, ELM is suggested to be used to calculate JT and other TPS transforms.</p></list-item>
<list-item><p>Calculate error.</p></list-item>
<list-item><p>Perform the TPS transform using a training machine learning algorithm</p></list-item>
<list-item><p>Process recognition and testing phases with a trained computer intelligence algorithm.</p></list-item>
</list>
</sec>
<sec sec-type="discussion" id="s7">
<title>Discussion</title>
<p>As previously pointed out, if TPS is possible, basis could express causality better than linear transforms and &#x0201C;<italic>fundamental and technical analysis</italic>&#x0201D; would be congruent between each other. Yet it remains the following steps:</p>
<list list-type="bullet">
<list-item><p>Formalize a restrained vector space (for the mathematical descriptions of the proposed TPS transforms).</p></list-item>
<list-item><p>Restrict the space of solutions of the system equation.</p></list-item>
<list-item><p>Introduce ELM with a new topological construction.</p></list-item>
<list-item><p>Identify TPS parameters.</p></list-item>
<list-item><p>Improve the formalization of the expected results.</p></list-item>
</list>
<p>This article can be considered as a trial to use ELM instead of backpropagation learning rule in solving TPS, such as Jewett transform, as well as an informal venture into the definition of Glover, Friston, and Latham transforms and a first attempt to link Dynalet transform with TPS transforms.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Perspectives and Conclusion</title>
<p>A recent improvement of TPS MT approach is the functional principal component analysis (FPCA), a tool of dimension reduction with high correlations in functional data analysis [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>], which is used in epidemiologic problems as those related to coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak dynamics, as given in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>].</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>Figure 8</label>
<caption><p>Smoothed curves for coronavirus disease 2019 (COVID-19) hospitalization cases in all the departments in France before (top) and after (middle) vaccination. Bottom: Functional principal components (PCs) for the above hospitalization case curves (after [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>]).</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-08-855862-g0008.tif"/>
</fig>
<p>Let {<italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub>(<italic>t</italic>)}<sub><italic>i</italic> &#x0003D; 1,<italic>m</italic></sub> be a given set of functions and let denote &#x003B1; &#x0003D; (&#x003B1;<sub>1</sub>, &#x02026;, &#x003B1;<sub><italic>m</italic></sub>) a weight vector, FPCA is calculated such as it finds, in the set of the C<sub>1</sub> functions on the time interval of observation, the first principal component weight function &#x003B1;<sub>1</sub>(<italic>t</italic>), for which the first principal component score is given by:</p>
<disp-formula id="E40"><label>(33)</label><mml:math id="M81"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>while maximizing <inline-formula><mml:math id="M82"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is subjected to:</p>
<disp-formula id="E41"><label>(34)</label><mml:math id="M83"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Next, the weight function &#x003B1;<sub>2</sub>(<italic>t</italic>) is calculated and the second principal component score maximizes <inline-formula><mml:math id="M84"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and is subjected to the constraints <inline-formula><mml:math id="M85"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and:</p>
<disp-formula id="E42"><label>(35)</label><mml:math id="M86"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then, the process is repeated for many iterations. In our analysis, we used a tool called <italic>pca.fd</italic> for the principal component analysis. As given in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>, the 4 PCs values plots throughout the days considered for all the m (<italic>m</italic> = 101) French departments providing functional data being before vaccination started and during vaccination. <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> gives the weight of each PC for the curves of hospitalization before and after vaccination has started.</p>
<table-wrap position="float" id="T1">
<label>Table 1</label>
<caption><p>Principal component analysis (PCA) variance proportion for 4 PCs.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead><tr>
<th valign="top" align="center" colspan="4" style="border-bottom: thin solid #000000;"><bold>Hospitalized before vaccination</bold></th>
<th valign="top" align="center" colspan="4" style="border-bottom: thin solid #000000;"><bold>After vaccination has started</bold></th>
</tr>
<tr>
<th valign="top" align="left"><bold>PC1</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>PC2</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>PC3</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>PC4</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>PC1</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>PC2</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>PC3</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>PC4</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left">0.945</td>
<td valign="top" align="center">0.039</td>
<td valign="top" align="center">0.008</td>
<td valign="top" align="center">0.005</td>
<td valign="top" align="center">0.938</td>
<td valign="top" align="center">0.041</td>
<td valign="top" align="center">0.012</td>
<td valign="top" align="center">0.004</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>This last example shows that the TPS approach is still here relevant and can be considered as a valid concrete alternative to realistically approach the modeling of temporal data in epidemiological [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>] or physiological [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>] examples.</p>
<p>To conclude, even with the recent techniques of the functional principal component analysis (FCPA), the TPS MT approach is relevant, in the sense that it makes it possible to consider the experimental signal as a linear combination of functions that are the weighted sum (not necessarily orthogonal) of the main empirical variables of the system source of the recorded signal, in a decreasing order of importance, which allows the interpretation of the respective role of the empirical variables in the generation of this signal.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability" id="s9">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s10">
<title>Ethics Statement</title>
<p>Ethical review and approval was not required for the study on human participants in accordance with the local legislation and institutional requirements. The patients/participants provided their written informed consent to participate in this study.</p>
</sec>
<sec id="s11">
<title>Author Contributions</title>
<p>JD and AG: conceptualization, methodology, validation, formal analysis, resources, writing&#x02014;original draft preparation, supervision, and project administration. KO and CT: software. AG, JD, RS, SC, PR, AA, GT, MS, HZ, CT, and KO: investigation. AA, GT, MS, HZ, CT, and KO: data curation. JD and KO: writing&#x02014;review and editing. KO, CT, and AG: visualization. All authors have read and agreed to the final version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s12">
<title>Funding</title>
<p>The authors acknowledge to support Chilean Grants DIUV 44/11 from U. de Valparaiso, Fondecyt MEC 80110027, and FONDEF IT13I20060 from Conicyt.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="conf1">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s13">
<title>Publisher&#x00027;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack><p>We want to honor Jean Baptiste Joseph Fourier in the bicentennial of the end of his master pieces, written at Grenoble between 1808 and 1822. Joseph Fourier was a living example of the idea of a tailored to problem model. Taking up ideas from the Bourguignon Buffon, Joseph Fourier modeled fluid dynamics (work taken up by his Dijon polytechnic students Darcy and Navier) and cooling of the earth, making it possible to calculate its age. This last study has been taken up in an exciting scientific debate by Lord Kelvin and Charles Darwin, after the latter&#x00027;s visit to Chile, namely, to the Campana massif. Quoting studies by Fourier and Claude Gay (pioneer, with Louis Lliboutry, of the geology of Chile), Darwin explained with geologist&#x00027;s arguments that earth was several hundred million years old, while Kelvin calculated a few dozen, using a model mathematically rigorous but not tailored to the problem. Both were wrong, but Darwin was closer to the truth.</p></ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kreider</surname> <given-names>DL</given-names></name> <name><surname>Kuller</surname> <given-names>RG</given-names></name> <name><surname>&#x000D6;estberg</surname> <given-names>DR</given-names></name> <name><surname>Perkins</surname> <given-names>FW</given-names></name></person-group>. <source>An Introduction to Linear Analysis</source>. <publisher-loc>Reading PA</publisher-loc>: <publisher-name>Addison-Wesley</publisher-name> (<year>1966</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Glade</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Forest</surname> <given-names>L</given-names></name></person-group>. <article-title>Li&#x000E9;nard systems and potential-Hamiltonian decomposition</article-title>. <source>C. R. Math&#x000E9;matique</source>. (<year>2007</year>) <volume>344</volume>:<fpage>121</fpage>&#x02013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.crma.2006.10.016</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">17303536</pub-id></citation></ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Glar&#x000ED;a</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Taramasco</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Methodological Proposal to estimate a Tailored to the Problem Specificity Mathematical Transformation</article-title>. In: <source>IEEE AINA&#x00027;10</source>. <publisher-loc>Piscataway</publisher-loc>: <publisher-name>IEEE Proceedings</publisher-name> (<year>2010</year>), p. <fpage>775</fpage>&#x02013;<lpage>81</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Huan</surname> <given-names>GB</given-names></name> <name><surname>Zhu</surname> <given-names>QY</given-names></name> <name><surname>Siew</surname> <given-names>CK</given-names></name></person-group>. <article-title>Extreme learning machine: THEORY and applications</article-title>. <source>Neurocomputing.</source> (<year>2006</year>) <volume>70</volume>:<fpage>489</fpage>&#x02013;<lpage>501</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.neucom.2005.12.126</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jewett</surname> <given-names>DL</given-names></name> <name><surname>Willinston</surname> <given-names>JS</given-names></name></person-group>. <article-title>Auditory-evoked far fields averaged from the scalp of humans</article-title>. <source>Brain</source>. (<year>1971</year>) <volume>4</volume>:<fpage>681</fpage>&#x02013;<lpage>96</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/brain/94.4.681</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">5132966</pub-id></citation></ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Glar&#x000ED;a</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Roncagliolo</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Montero</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Castro</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Non-orthogonal components for the analysis of auditory Brainstem Average Evoked Responses (BSR): towards a physiological basis</article-title>. In: <source>IV<sup>th</sup> Medit. Conf. Med. Biol. Eng</source>. <publisher-loc>Sevilla</publisher-loc>: <publisher-name>Mecombe</publisher-name> (<year>1986</year>). p. <fpage>549</fpage>&#x02013;<lpage>52</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baruch</surname> <given-names>MC</given-names></name> <name><surname>Warburton</surname> <given-names>DER</given-names></name> <name><surname>Bredin</surname> <given-names>SSD</given-names></name> <name><surname>Cote</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Gerdt</surname> <given-names>DW</given-names></name> <name><surname>Adkins</surname> <given-names>CM</given-names></name></person-group>. <article-title>Pulse Decomposition Analysis of the digital arterial pulse during hemorrhage simulation</article-title>. <source>Nonlinear Biomed Phys.</source> (<year>2011</year>) <volume>5</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>15</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/1753-4631-5-1</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">21226911</pub-id></citation></ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Latham</surname> <given-names>RD</given-names></name> <name><surname>Westerhof</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Sipkema</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Rubal</surname> <given-names>BJ</given-names></name> <name><surname>Reuderink</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Murgo</surname> <given-names>JP</given-names></name></person-group>. <article-title>Regional wave travel and reflections along the human aorta: a study with six simultaneous micromanometric pressures</article-title>. <source>Circulation.</source> (<year>1985</year>) <volume>72</volume>:<fpage>1257</fpage>&#x02013;<lpage>69</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1161/01.CIR.72.6.1257</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">4064270</pub-id></citation></ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Buxton</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Wong</surname> <given-names>EC</given-names></name> <name><surname>Frank</surname> <given-names>LR</given-names></name></person-group>. <article-title>Dynamics of blood flow and oxygenation changes during brain activation: the Balloon Model</article-title>. <source>Magn Res Med.</source> (<year>1998</year>) <volume>39</volume>:<fpage>855</fpage>&#x02013;<lpage>64</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/mrm.1910390602</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">9621908</pub-id></citation></ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Glover</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <article-title>Deconvolution of impulse response in event-related bold fMRI</article-title>. <source>Neuroimage.</source> (<year>1999</year>) <volume>9</volume>:<fpage>416</fpage>&#x02013;<lpage>29</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1006/nimg.1998.0419</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">10191170</pub-id></citation></ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Friston</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Joseph</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Ress</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Turner</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Non-linear event-related response in fMRI</article-title>. <source>Magn Res Med.</source> (<year>1997</year>) <volume>38</volume>:<fpage>41</fpage>&#x02013;<lpage>52</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/mrm.1910390109</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">9438436</pub-id></citation></ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Glade</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Forest</surname> <given-names>L</given-names></name></person-group>. <article-title>Li&#x000E9;nard systems and Potential-Hamiltonian decomposition. II. Algorithm</article-title>. <source>C R Math.</source> (<year>2007</year>) <volume>344</volume>:<fpage>191</fpage>&#x02013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.crma.2006.10.013</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">17303536</pub-id></citation></ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Hamie</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Glar&#x000ED;a</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Taramasco</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>Dynalets: a new representation of periodic biological signals and spectral data</article-title>. In: <source>IEEE AINA&#x00027;13</source>. <publisher-loc>Piscataway</publisher-loc>: <publisher-name>IEEE Proceedings</publisher-name> (<year>2013</year>), p. <fpage>1525</fpage>&#x02013;<lpage>32</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/WAINA.2013.174</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>van der Pol</surname> <given-names>B</given-names></name></person-group>. <article-title>On relaxation oscillations</article-title>. In: <source>The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, Vol.2</source>. <publisher-loc>London</publisher-loc>: <publisher-name>Taylor and Francis</publisher-name> (<year>1926</year>). p. <fpage>978</fpage>&#x02013;<lpage>92</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/14786442608564127</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>van der Pol</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>van der Mark</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Le battement du c&#x00153;ur consid&#x000E9;r&#x000E9; comme oscillation de relaxation et un mod&#x000E8;le &#x000E9;lectrique du c&#x00153;ur</article-title>. <source>Onde Elect.</source> (<year>1928</year>) <volume>7</volume>:<fpage>365</fpage>&#x02013;<lpage>92</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>McDonald</surname> <given-names>KT</given-names></name> <name><surname>Maloney</surname> <given-names>TJ</given-names></name></person-group>. <source>Leaky Capacitors</source>. <publisher-loc>Princeton</publisher-loc>: <publisher-name>Princeton University.</publisher-name> (<year>2001</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Glar&#x000ED;a</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Arancibia</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>Neural Network techniques for a physiologically rooted Analysis of Auditory Brainstem Average Evoked Responses</article-title>. In: <source>IEEE ICNN&#x00027;96</source>. <publisher-loc>Piscataway</publisher-loc>: <publisher-name>IEEE Proceedings</publisher-name> (<year>1996</year>), p. <fpage>800</fpage>&#x02013;<lpage>3</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="web"><person-group person-group-type="author"><collab>Finapres Medical Systems</collab></person-group> (<year>2015</year>). Available online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://www.finapres.com/Products/Finapres-NOVA">http://www.finapres.com/Products/Finapres-NOVA</ext-link> (accessed January 6, 2022).</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Tapia</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Glar&#x000ED;a</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Red Neuronal Artificial para detectar esfuerzo f&#x000ED;sico desde Planos de Fase de Onda de Pulso</article-title>. <source>Rev Ing. Biom&#x000E9;d</source>. (<year>2015</year>) <volume>9</volume>:<fpage>21</fpage>&#x02013;<lpage>34</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Salinas</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Hacia una TPS WK Para la Estimaci&#x000F3;n de la Presi&#x000F3;n Arterial</article-title>. In: <source>Congreso Anual de Ingenier&#x000ED;a Biom&#x000E9;dica 2016</source>. <publisher-loc>Concepci&#x000F3;n</publisher-loc>: <publisher-name>Universidad de Concepci&#x000F3;n</publisher-name> (<year>2016</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Frank</surname> <given-names>O</given-names></name></person-group>. <article-title>Die grundform des arterielen Pulses Erste Abhandlung: Mathematische Analyse</article-title>. <source>Z Biol.</source> (<year>1899</year>) <volume>37</volume>:<fpage>483</fpage>&#x02013;<lpage>526</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Guairini</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Estimation of cardiac function from computer analysis of the arterial pressure waveform</article-title>. <source>IEEE Trans Biomed Eng.</source> (<year>1998</year>) <volume>45</volume>:<fpage>1420</fpage>&#x02013;<lpage>28</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/10.730436</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">9835191</pub-id></citation></ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="thesis"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zepeda</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <source>Aplicaci&#x000F3;n de la Transformada Matem&#x000E1;tica TPS en la estimaci&#x000F3;n de HRF para la detecci&#x000F3;n de Activaci&#x000F3;n Neuronal en im&#x000E1;genes f-MRI</source>. (Master Thesis Ingeniero Civil Biom&#x000E9;dico). Valparaiso: University Valpara&#x000ED;so. (<year>2016</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Khlaifi</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Istrate</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>M&#x000E9;gret</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Taramasco</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Thomas</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>From conservative to dissipative non-linear differential systems. An application to the cardio-respiratory regulation</article-title>. <source>Discrete Contin Dyn Syst.</source> (<year>2020</year>) <volume>13</volume>:<fpage>2121</fpage>&#x02013;<lpage>34</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/dcdss.2020181</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hodge</surname> <given-names>W</given-names></name></person-group>. <source>The Theory and Applications of Harmonic Integrals</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1941</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Hansen</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Hamie</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Dynalets: a new tool for biological signal processing</article-title>. In: <source>Medicon&#x00027;13</source>. IFBME Proc. 41. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2014</year>), p. <fpage>1250</fpage>&#x02013;<lpage>3</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Hansen</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Hamie</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Rachdi</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Dynalets: a new tool for biological signal processing</article-title>. In: <source>ICPS&#x00027;13</source>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2015</year>), p. <fpage>141</fpage>&#x02013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-319-22476-3_9</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="web"><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Meca/Oscillateurs/vdp_phase.php">https://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Meca/Oscillateurs/vdp_phase.php</ext-link> (accessed February 22, 2022).</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Glar&#x000ED;a</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Zepeda</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Chabert</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Hidalgo</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Taramasco</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>Complex adaptive systems with inference learning emergent property to estimate Tailored to the Problem Specificity Mathematical Transforms: three study cases</article-title>. In: <source>ECCS&#x00027;13</source>. <publisher-loc>Barcelona</publisher-loc>: <publisher-name>Complex Syst. Soc.</publisher-name> (<year>2013</year>), p. <fpage>127</fpage>&#x02013;<lpage>9</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fourier</surname> <given-names>JBJ</given-names></name></person-group>. <article-title>Digression sur la mani&#x000E8;re d&#x00027;exprimer les fonctions arbitraires par des s&#x000E9;ries de quantit&#x000E9;s p&#x000E9;riodiques</article-title>. In: <source>Th&#x000E9;orie math&#x000E9;matique de la chaleur. Chapitre VII</source>. <publisher-loc>Paris</publisher-loc>: <publisher-name>Firmin Didot P&#x000E8;re et Fils</publisher-name> (<year>1822</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lejeune-Dirichlet</surname> <given-names>JPG</given-names></name></person-group>. <article-title>Sur la convergence des s&#x000E9;ries trigonom&#x000E9;triques qui servent &#x000E0; repr&#x000E9;senter une fonction arbitraire entre des limites donn&#x000E9;es</article-title>. <source>J Reine Angew Math.</source> (<year>1829</year>) <volume>4</volume>:<fpage>157</fpage>&#x02013;<lpage>69</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1515/crll.1829.4.157</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dahlgren</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>Partial continuous functions and admissible domain representations</article-title>. <source>J Log Comput.</source> (<year>2007</year>) <volume>17</volume>:<fpage>1063</fpage>&#x02013;<lpage>81</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/logcom/exm034</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ramsay</surname> <given-names>JO</given-names></name> <name><surname>Silverman</surname> <given-names>BW</given-names></name></person-group>. <source>Applied Functional Data Analysis: Methods and Case Studies</source>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name>. (<year>2002</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/b98886</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Srivastava</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Klassen</surname> <given-names>EP</given-names></name></person-group>. <article-title>Functional and shape data analysis</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Srivastava</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Klassen</surname> <given-names>EP</given-names></name></person-group> editors. <source>Functional Data and Elastic Registration</source>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2016</year>). p. <fpage>73</fpage>&#x02013;<lpage>122</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-1-4939-4020-2_4</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Griette</surname> <given-names>Q</given-names></name> <name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Magal</surname> <given-names>P</given-names></name></person-group>. <article-title>A robust phenomenological approach to investigate COVID-19 data for France</article-title>. <source>Math Appl Sci Eng</source>. (<year>2021</year>) <volume>2</volume>:<fpage>149</fpage>&#x02013;<lpage>60</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1101/2021.02.10.21251500</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Flet-Berliac</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Seligmann</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <article-title>Temperature decreases spread parameters of the new covid-19 cases dynamics</article-title>. <source>Biology.</source> (<year>2020</year>) <volume>9</volume>:<fpage>94</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/biology9050094</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">32375234</pub-id></citation></ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Seligmann</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <article-title>Covid-19 and miRNA-like inhibition power</article-title>. <source>Med Hypotheses</source>. (<year>2020</year>) <volume>144C</volume>:<fpage>110245</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mehy.2020.110245</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">33254550</pub-id></citation></ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Griette</surname> <given-names>Q</given-names></name> <name><surname>Magal</surname> <given-names>P</given-names></name></person-group>. <article-title>Computations of the transmission rates in SI epidemic model applied to COVID-19 data in mainland China</article-title>. <source>R Soc Open Sci.</source> (<year>2020</year>) <volume>7</volume>:<fpage>201878</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsos.201878</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">33489297</pub-id></citation></ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Soubeyrand</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Roques</surname> <given-names>L</given-names></name></person-group>. <article-title>Towards unified and real-time analyses of outbreaks at country-level during pandemics</article-title>. <source>One Health</source>. (<year>2020</year>) <volume>11</volume>:<fpage>100187</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.onehlt.2020.100187</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">33140006</pub-id></citation></ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Oshinubi</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Rachdi</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Seligmann</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Thuderoz</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Waku</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Estimation of daily reproduction rates in COVID-19 outbreak</article-title>. <source>Computation.</source> (<year>2021</year>) <volume>9</volume>:<fpage>109</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/computation9100109</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Gaudart</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Landier</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Huiart</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Legendre</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Lehot</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Bendiane</surname> <given-names>MK</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Factors associated with spatial heterogeneity of Covid-19 in France: a nationwide ecological study</article-title>. <source>Lancet Public Health.</source> (<year>2021</year>) <volume>6</volume>:<fpage>e222</fpage>&#x02013;<lpage>31</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S2468-2667(21)00006-2</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">33556327</pub-id></citation></ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Oshinubi</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Ibrahim</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Rachdi</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Functional data analysis: application to daily observation of COVID-19 prevalence in France</article-title>. <source>AIMS Math.</source> (<year>2022</year>) <volume>7</volume>:<fpage>5347</fpage>&#x02013;<lpage>85</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/math.2022298</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Griette</surname> <given-names>Q</given-names></name> <name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Magal</surname> <given-names>P</given-names></name></person-group>. <article-title>What can we learn from COVID-19 data by using epidemic models with unidentified infectious cases?</article-title> <source>Math Biosci Eng.</source> (<year>2022</year>) <volume>19</volume>:<fpage>537</fpage>&#x02013;<lpage>94</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/mbe.2022025</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">34903002</pub-id></citation></ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Oshinubi</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Rachdi</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Modelling of COVID-19 pandemic vis-&#x000E0;-vis some socio-economic factors</article-title>. <source>Front Appl Math Stats.</source> (<year>2022</year>) <volume>7</volume>:<fpage>786983</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2021.786983</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Oshinubi</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Rachdi</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Approach to COVID-19 time series data using deep learning and spectral analysis methods</article-title>. <source>AIMS Bioeng.</source> (<year>2022</year>) <volume>8</volume>:<fpage>9</fpage>&#x02013;<lpage>21</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/bioeng.2022001</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Glade</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Forest</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>Li&#x000E9;nard systems and Potential-Hamiltonian decomposition. III Applications</article-title>. <source>C R Math.</source> (<year>2007</year>) <volume>344</volume>:<fpage>253</fpage>&#x02013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.crma.2006.11.014</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">17303536</pub-id></citation></ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Glade</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Forest</surname> <given-names>L</given-names></name></person-group>. <article-title>Li&#x000E9;nard systems and Potential-Hamiltonian decomposition. IV Applications in Biology</article-title>. <source>C R Biol</source>. (<year>2007</year>) <volume>330</volume>:<fpage>97</fpage>&#x02013;<lpage>106</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.crvi.2006.12.001</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">17303536</pub-id></citation></ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Contreras</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Glar&#x000ED;a</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Codifying temporal characteristics of Jewett Transform</article-title>. <source>J Phys.</source> (<year>2007</year>) <volume>90</volume>:<fpage>012075</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/90/1/012075</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Hamie</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Hansen</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Franco</surname> <given-names>C</given-names></name> <name><surname>Sutton</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>Cohen</surname> <given-names>EP</given-names></name></person-group>. <article-title>Dynalets: a new method of modelling and compressing biological signals. Applications to physiological and molecular signal</article-title>. <source>C R Biol.</source> (<year>2014</year>) <volume>337</volume>:<fpage>609</fpage>&#x02013;<lpage>24</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.crvi.2014.08.005</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">25444705</pub-id></citation></ref>
<ref id="B50">
<label>50.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fourier</surname> <given-names>JBJ</given-names></name></person-group>. <article-title>M&#x000E9;moire sur la propagation de la chaleur dans les corps solides</article-title>. <source>Nouv Bull Sci Soc Philom Paris.</source> (<year>1808</year>) <volume>1</volume>:<fpage>112</fpage>&#x02013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/CBO9781139568159.003</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B51">
<label>51.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hornik</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Stinchcome</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>White</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <article-title>Multilayer Feedforward networks are Universal approximators</article-title>. <source>Neural Netw.</source> (<year>1989</year>) <volume>2</volume>:<fpage>359</fpage>&#x02013;<lpage>66</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0893-6080(89)90020-8</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B52">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Pham Dinh</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Demongeot</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Baconnier</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Benchetrit</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <article-title>Simulation of a biological oscillator: the respiratory rhythm</article-title>. <source>J Theor Biol</source>. (<year>1983</year>) <volume>103</volume>:<fpage>113</fpage>&#x02013;<lpage>32</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0022-5193(83)90202-3</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">6621063</pub-id></citation></ref>
</ref-list> 
</back>
</article>
