Hysteresis and return-point memory in deterministic cellular automata

We have investigated hysteresis and the return-point memory (RPM) property in deterministic cellular automata with avalanche dynamics. The RPM property reflects a partial ordering of metastable states, preserved by the dynamics. Recently, Sethna et al. [Phys. Rev. Lett. 70, 3347 (1993)] proved this behavior for a homogeneously driven system with static disorder. This Letter shows that the partial ordering and the RPM can be displayed as well by systems driven heterogeneously, as a result of its own evolution dynamics. In particular, we prove the RPM property for a deterministic 2D sandpile automaton driven at a central site.

Forecasting a language shift based on cellular automata

Language extinction as a consequence of language shifts is a widespread social phenomenon that affects several million people all over the world today. An important task for social sciences research should therefore be to gain an understanding of language shifts, especially as a way of forecasting the extinction or survival of threatened languages, i.e., determining whether or not the subordinate language will survive in communities with a dominant and a subordinate language. In general, modeling is usually a very difficult task in the social sciences, particularly when it comes to forecasting the values of variables. However, the cellular automata theory can help us overcome this traditional difficulty. The purpose of this article is to investigate language shifts in the speech behavior of individuals using the methodology of the cellular automata theory. The findings on the dynamics of social impacts in the field of social psychology and the empirical data from language surveys on the use of Catalan in Valencia allowed us to define a cellular automaton and carry out a set of simulations using that automaton. The simulation results highlighted the key factors in the progression or reversal of a language shift and the use of these factors allowed us to forecast the future of a threatened language in a bilingual community.

Modeling and manufacturability assessment of bistable quantum-dot cells

We have investigated the behavior of bistable cells made up of four quantum dots and occupied by two electrons, in the presence of realistic confinement potentials produced by depletion gates on top of a GaAs/AlGaAs heterostructure. Such a cell represents the basic building block for logic architectures based on the concept of quantum cellular automata (QCA) and of ground state computation, which have been proposed as an alternative to traditional transistor-based logic circuits. We have focused on the robustness of the operation of such cells with respect to asymmetries derived from fabrication tolerances. We have developed a two-dimensional model for the calculation of the electron density in a driven cell in response to the polarization state of a driver cell. Our method is based on the one-shot configuration-interaction technique, adapted from molecular chemistry. From the results of our simulations, we conclude that an implementation of QCA logic based on simple ¿hole arrays¿ is not feasible, because of the extreme sensitivity to fabrication tolerances. As an alternative, we propose cells defined by multiple gates, where geometrical asymmetries can be compensated for by adjusting the bias voltages. Even though not immediately applicable to the implementation of logic gates and not suitable for large scale integration, the proposed cell layout should allow an experimental demonstration of a chain of QCA cells.

Prospectiva de la llengua a Catalunya: simulació amb autòmats cel·lulars

L'artilce aborda l'aplicació d'eines informàtiques de simulació en l'àmbit psicosocial a la situació de la llengua a Catalunya per extreure'n escenaris de futur. En primer lloc, aborda el context metodològic de la simulació social amb autòmats cel·lulars. En segon lloc, s'aplica el mètode i el sistema als resultats de l''Enquesta d'Usos Lingüístics de Població 2008' i se n'extreuen resultats. Finalment, s'apunten algunes conclusions.

Prospectiva de la llengua a Catalunya: simulació amb autòmats cel·lulars

L"article aborda l"aplicació d"eines informàtiques de simulació en l"àmbit psicosocial a la situació de la llengua a Catalunya per extreure"n escenaris de futur. En primer lloc, s"aborda el context metodològic de la simulació social amb autòmats cel·lulars. En segon lloc, s"aplica el mètode i el sistema als resultats de l"Enquesta d"usos lingüístics de la població 2008 i se n"extreuen resultats. Finalment, s"apunten unes conclusions.

Periodic orbits near a heteroclinic loop formed by one dimensional orbit and a 2-dimensional manifold: application to the charged collinear 3-body problem

The paper is devoted to the study of a type of differential systems which appear usually in the study of some Hamiltonian systems with 2 degrees of freedom. We prove the existence of infinitely many periodic orbits on each negative energy level. All these periodic orbits pass near the total collision. Finally we apply these results to study the existence of periodic orbits in the charged collinear 3–body problem.

Limit Cycles for a class of three dimensional polynomial differential systems

"Vegeu el resum a l'inici del document del fitxer adjunt."

Bifurcations of homoclinic tangency in two-dimensional area-preserving and reversible maps

Report for the scientific sojourn at the Research Institute for Applied Mathematics and Cybernetics, Nizhny Novgorod, Russia, from July to September 2006. Within the project, bifurcations of orbit behavior in area-preserving and reversible maps with a homoclinic tangency were studied. Finitely smooth normal forms for such maps near saddle fixed points were constructed and it was shown that they coincide in the main order with the analytical Birkhoff-Moser normal form. Bifurcations of single-round periodic orbits for two-dimensional symplectic maps close to a map with a quadratic homoclinic tangency were studied. The existence of one- and two-parameter cascades of elliptic periodic orbits was proved.

The existence of periodic solutions of a two dimensional Lattice

We consider a two dimensional lattice coupled with nearest neighbor interaction potential of power type. The existence of infinite many periodic solutions is shown by using minimax methods.

MB-MDR: Model-Based Multifactor Dimensionality Reduction for detecting interactions in high-dimensional genomic data

L’anàlisi de l’efecte dels gens i els factors ambientals en el desenvolupament de malalties complexes és un gran repte estadístic i computacional. Entre les diverses metodologies de mineria de dades que s’han proposat per a l’anàlisi d’interaccions una de les més populars és el mètode Multifactor Dimensionality Reduction, MDR, (Ritchie i al. 2001). L’estratègia d’aquest mètode és reduir la dimensió multifactorial a u mitjançant l’agrupació dels diferents genotips en dos grups de risc: alt i baix. Tot i la seva utilitat demostrada, el mètode MDR té alguns inconvenients entre els quals l’agrupació excessiva de genotips pot fer que algunes interaccions importants no siguin detectades i que no permet ajustar per efectes principals ni per variables confusores. En aquest article il•lustrem les limitacions de l’estratègia MDR i d’altres aproximacions no paramètriques i demostrem la conveniència d’utilitzar metodologies parametriques per analitzar interaccions en estudis cas-control on es requereix l’ajust per variables confusores i per efectes principals. Proposem una nova metodologia, una versió paramètrica del mètode MDR, que anomenem Model-Based Multifactor Dimensionality Reduction (MB-MDR). La metodologia proposada té com a objectiu la identificació de genotips específics que estiguin associats a la malaltia i permet ajustar per efectes marginals i variables confusores. La nova metodologia s’il•lustra amb dades de l’Estudi Espanyol de Cancer de Bufeta.

Desenvolupament d'hidrogels superficials que contenen motius d'adhesió cel·lular

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Departament d’Enginyeria Química del Massachusetts Institute of Technology entre abril i octubre del 2006. S’ha dissenyat i sintetitzat uns nous films polimèrics, amb aplicacions en l’àmbit de l’enginyeria de teixits, utilitzant la tècnica anomenada iCVD (initiated Chemical Vapor Deposition), prèviament desenvolupada pel grup receptor. Es tracta d’uns hidrogels superficials de gruix controlable, que incorporen un monòmer fluorat, el qual s’havia estudiat extensament en el grup d’origen. Aquest monòmer es caracteritza per reaccionar molt fàcilment amb pèptids, de manera que aquests queden units covalentment a la superfície. Diferents estratègies pel desenvolupament d’aquests copolímers han estat avaluades, tant des del punt de vista purament sintètic com de la pròpia aplicació. Les condicions de polimerització han estat optimitzades i els hidrogels s’han caracteritzat químicament per tècniques espectroscòpiques (FTIR, XPS), i físicament per angle de contacte i el·lipsometria. D’aquesta manera, s’ha estudiat la capacitat dels hidrogels d’absorbir aigua i alhora augmentar el seu gruix, depenent de la quantitat d’agent reticulant introduït i de la incorporació del nou monòmer. A continuació, s’han optimitzat les condicions de reacció d’aquestes superfícies amb pèptids que incorporen una molècula fluorescent, la qual permet detectar fàcilment per microscòpia de fluorescència si la reacció ha tingut lloc. Una vegada la plataforma ha estat posada a punt, s’han iniciat assajos cel·lulars tant amb fibroblasts embriònics de ratolí com amb cèl·lules humanes umbilicals. Els resultats preliminars suggereixen una morfologia diferent de les cèl·lules segons si es cultiven sobre films modificats amb pèptids que promouen l’adhesió cel·lular o sobre les seves seqüències permutades no actives. Però, el més interessant és que també s’han observat certes diferències depenent si els films contenen el component hidrogel o no, fet que suggeriria un paper actiu d’aquests noves superfícies en el comportament cel·lular.

Hopf bifurcation in higher dimensional differential systems via the averaging method

"vegeu el resum a l'inici del document del fitxer adjunt."

Bargaining one-dimensional policies and the efficiency of super majority rules

We consider negotiations selecting one-dimensional policies. Individuals have single-peaked preferences, and they are impatient. Decisions arise from a bargaining game with random proposers and (super) majority approval, ranging from the simple majority up to unanimity. The existence and uniqueness of stationary subgame perfect equilibrium is established, and its explicit characterization provided. We supply an explicit formula to determine the unique alternative that prevails, as impatience vanishes, for each majority. As an application, we examine the efficiency of majority rules. For symmetric distributions of peaks unanimity is the unanimously preferred majority rule. For asymmetric populations rules maximizing social surplus are characterized.

Nano-electro-mechanical in dynamical cellular processes

Report for the scientific sojourn carried out at the Department of Structure and Constituents of Matter during 2007.The main focus of the work was on phenomena related to nano-electromechanical processes that take place on a cellular level. Additionally, it has also been performed independent work related to charge and energy transfer in bio molecules, energy transfer in coupled spin systems as well as electrodynamics of nonlinear metamaterials.

Persistent bundles over a two dimensional compact set

"Vegeu el resum a l'inici del document del fitxer adjunt."