Chaotic Kabanov formula for the Azéma martingales

We derive the chaotic expansion of the product of nth- and first-order multiple stochastic integrals with respect to certain normal martingales. This is done by application of the classical and quantum product formulae for multiple stochastic integrals. Our approach extends existing results on chaotic calculus for normal martingales and exhibits properties, relative to multiple stochastic integrals, polynomials and Wick products, that characterize the Wiener and Poisson processes.

Chaotic dynamics and team effectiveness: evidence from professional basketball

Considering teams as complex adaptive systems (CAS) this study deals with changes in team effectiveness over time in a specific context: professional basketball. The sample comprised 23 basketball teams whose outcomes were analysed over a 12-year period according to two objective measures. The results reveal that all the teams showed chaotic dynamics, one of the key characteristics of CAS. A relationship was also found between teams showing low-dimensional chaotic dynamics and better outcomes, supporting the idea of healthy variability in organizational behaviour. The stability of the squad was likewise found to influence team outcomes, although it was not associated with the chaotic dynamics in team effectiveness. It is concluded that studying teams as CAS enables fluctuations in team effectiveness to be explained, and that the techniques derived from nonlinear dynamical systems, developed specifically for the study of CAS, are useful for this purpose.

Chaotic dynamics and team effectiveness: evidence from professional basketball

Considering teams as complex adaptive systems (CAS) this study deals with changes in team effectiveness over time in a specific context: professional basketball. The sample comprised 23 basketball teams whose outcomes were analysed over a 12-year period according to two objective measures. The results reveal that all the teams showed chaotic dynamics, one of the key characteristics of CAS. A relationship was also found between teams showing low-dimensional chaotic dynamics and better outcomes, supporting the idea of healthy variability in organizational behaviour. The stability of the squad was likewise found to influence team outcomes, although it was not associated with the chaotic dynamics in team effectiveness. It is concluded that studying teams as CAS enables fluctuations in team effectiveness to be explained, and that the techniques derived from nonlinear dynamical systems, developed specifically for the study of CAS, are useful for this purpose.

Amplification and displacement of chaotic attractors by means of unidirectional chaotic driving

Chaotic systems, when used to drive copies of themselves (or parts of themselves) may induce interesting behaviors in the driven system. In case the later exhibits invariance under amplification or translation, they may show amplification (reduction), or displacement of the attractor. It is shown how the behavior to be obtained is implied by the symmetries involved. Two explicit examples are studied to show how these phenomena manifest themselves under perfect and imperfect coupling.

Chaotic systems with a null conditional Lyapunov exponent under nonlinear driving.

Control of a chaotic system by homogeneous nonlinear driving, when a conditional Lyapunov exponent is zero, may give rise to special and interesting synchronizationlike behaviors in which the response evolves in perfect correlation with the drive. Among them, there are the amplification of the drive attractor and the shift of it to a different region of phase space. In this paper, these synchronizationlike behaviors are discussed, and demonstrated by computer simulation of the Lorentz model [E. N. Lorenz, J. Atmos. Sci. 20 130 (1963)] and the double scroll [T. Matsumoto, L. O. Chua, and M. Komuro, IEEE Trans. CAS CAS-32, 798 (1985)].

Chaotic dynamics of electric-field domains in periodically driven superlattices

Self-sustained time-dependent current oscillations under dc voltage bias have been observed in recent experiments on n-doped semiconductor superlattices with sequential resonant tunneling. The current oscillations are caused by the motion and recycling of the domain wall separating low- and high-electric-field regions of the superlattice, as the analysis of a discrete drift model shows and experimental evidence supports. Numerical simulation shows that different nonlinear dynamical regimes of the domain wall appear when an external microwave signal is superimposed on the dc bias and its driving frequency and driving amplitude vary. On the frequency-amplitude parameter plane, there are regions of entrainment and quasiperiodicity forming Arnold tongues. Chaos is demonstrated to appear at the boundaries of the tongues and in the regions where they overlap. Coexistence of up to four electric-field domains randomly nucleated in space is detected under ac+dc driving.

Multifractal dimension of chaotic attractors in a driven semiconductor superlattice

The multifractal dimension of chaotic attractors has been studied in a weakly coupled superlattice driven by an incommensurate sinusoidal voltage as a function of the driving voltage amplitude. The derived multifractal dimension for the observed bifurcation sequence shows different characteristics for chaotic, quasiperiodic, and frequency-locked attractors. In the chaotic regime, strange attractors are observed. Even in the quasiperiodic regime, attractors with a certain degree of strangeness may exist. From the observed multifractal dimensions, the deterministic nature of the chaotic oscillations is clearly identified.

Estudio de sincronización cooperativa en redes de sensores

En este informe se estudia cómo es posible utilizar redes de sensores inalámbricos (WSN), para la localización de determinados eventos. Se hace un estudio previo de cómo una red de sensores puede llegar a estar sincronizada de una manera cooperativa, interactuando todos los sensores de la red entre sí. Primero se realiza el estudio para la sincronización de dos sensores con frecuencias diferentes, viéndose los parámetros que intervienen para que esta sincronización se realice con éxito, y también los efectos que en ella se produce al añadirle ruido. Seguidamente, se realiza el estudio para la sincronización de redes de N sensores, de manera que interactúen entre ellos de forma cooperativa. Se observan las características de la sincronización cuando todos los sensores llegan a consenso y, después, se busca la forma para que el consenso tienda hacia un valor determinado por mutuo acuerdo de los sensores. Finalmente, a partir de las características obtenidas en el consenso de N sensores, se realiza una aplicación práctica para la localización de eventos por medio del consenso de estas redes de sensores inalámbricos.

Implementación de técnicas de estimación y sincronización para sistemas OFDM: aplicación directa sobre la implementación de la capa física del estándar DVB-T

El sistema de modulación ODFM es utilizado en diversas aplicaciones de banda ancha, tanto en comunicaciones por cable como en aplicaciones inalámbricas. Presenta numerosas ventajas frente a sistemas de banda ancha de portadora única ya que permite una alta eficiencia espectral, una fácil ecualización y una reducción del ISI. Por el contrario, presenta dificultades inherentes a su estructura, que son de vital importancia solventar, entre las cuales se encuentran los altos requisitos de sincronización. Este proyecto presenta métodos de sincronización de tiempo y frecuencia implementados y evaluados sobre una plataforma software basada en Matlab®, que recoge el sistema completo de transmisión basado fielmente en el estándar DVB-T. Tras una presentación de los principios de la modulación OFDM, en este documento se presenta un estudio detallado de este sistema de transmisión y su implementación, formando conjuntamente una plataforma de simulación para la evaluación de los estimadores implementados.

Testing low-altitude infrared digital photography from a mini-UAV to retrieve information for biological conservation

Satellite remote sensing imagery is used for forestry, conservation and environmental applications, but insufficient spatial resolution, and, in particular, unavailability of images at the precise timing required for a given application, often prevent achieving a fully operational stage. Airborne remote sensing has the advantage of custom-tuned sensors, resolution and timing, but its price prevents using it as a routine technique for the mentioned fields. Some Unmanned Aerial Vehicles might provide a “third way” solution as low-cost techniques for acquiring remotely sensed information, under close control of the end-user, albeit at the expense of lower quality instrumentation and instability. This report evaluates a light remote sensing system based on a remotely-controlled mini-UAV (ATMOS-3) equipped with a color infra-red camera (VEGCAM-1) designed and operated by CATUAV. We conducted a testing mission over a Mediterranean landscape dominated by an evergreen woodland of Aleppo pine (Pinus halepensis) and (Holm) oak (Quercus ilex) in the Montseny National Park (Catalonia, NE Spain). We took advantage of state-of-the-art ortho-rectified digital aerial imagery (acquired by the Institut Cartogràfic de Catalunya over the area during the previous year) and used it as quality reference. In particular, we paid attention to: 1) Operationality of flight and image acquisition according to a previously defined plan; 2) Radiometric and geometric quality of the images; and 3) Operational use of the images in the context of applications. We conclude that the system has achieved an operational stage regarding flight activities, although with meteorological limits set by wind speed and turbulence. Appropriate landing areas can be sometimes limiting also, but the system is able to land on small and relatively rough terrains such as patches of grassland or short matorral, and we have operated the UAV as far as 7 km from the control unit. Radiometric quality is sufficient for interactive analysis, but probably insufficient for automated processing. A forthcoming camera is supposed to greatly improve radiometric quality and consistency. Conventional GPS positioning through time synchronization provides coarse orientation of the images, with no roll information.

On the existence of hysteresis in the Kuramoto model with bimodal frequency distributions

We investigate the transition to synchronization in the Kuramoto model with bimodal distributions of the natural frequencies. Previous studies have concluded that the model exhibits a hysteretic phase transition if the bimodal distribution is close to a unimodal one, due to the shallowness the central dip. Here we show that proximity to the unimodal-bimodal border does not necessarily imply hysteresis when the width, but not the depth, of the central dip tends to zero. We draw this conclusion from a detailed study of the Kuramoto model with a suitable family of bimodal distributions.

Could cell membranes produce acoustic streaming? Making the case for synechococcus self-propulsion

Sir James Lighthill proposed in 1992 that acoustic streaming occurs in the inner ear, as part of the cochlear amplifier mechanism. Here we hypothesize that some of the most ancient organisms use acoustic streaming not only for self-propulsion but also to enhance their nutrient uptake. We focus on a motile strain of Synechococcus, a yanobacteria whose mechanism for self-propulsion is not known. Molecular motors could work like piezoelectric transducers acting on the crystalline structure surrounding the outer cell membrane. Our calculations show that a traveling surface acoustic wave (SAW)could account for the observed velocities. These SAW waves will also produce a non-negligible Stokes layer surrounding the cell: motion within this region being essentially chaotic. Therefore, an AS mechanism would be biologically advantageous, enhancing localized diffusion processes and consequently, chemical reactions. We believe that acoustic streaming, produced by nanometer scale membrane vibrations could be widespread in cell biology. Other possible instances are yeast cells and erythrocytes. Flows generated by acoustic streaming may also be produced by silica coated diatoms along their raphe. We note that microelectromechanical (MEMS) acoustic streaming devices were first introduced in the 1990’s. Nature may have preceded this invention by 2.7 Gyr.

Anàlisi del desenvolupament floral d'un arbust mediterrani, la Globularia alypum, en poblacions costaneres i continentals

En aquest projecte s’ha estudiat la fenologia de floració de nou poblacions de G.alypum, un arbust de fulla perenne típic dels ambients termòfils de l’oest de l’Àrea Mediterrània, situades en diferents localitats de Catalunya. Aquesta espècie té una fenologia de la floració molt variable entre poblacions, ja que poden florir des de l’estiu tardà - tardor primerenca fins a la primavera següent depenent de la població. Es distingeixen dos grups de població, el de floració primerenca i el floració tardana. Les poblacions primerenques creixen, majoritàriament, a les localitats costaneres i floreixen des de setembre fins a novembre. Les poblacions tardanes creixen a les localitats d’interior i floreixen des de febrer fins a abril. En aquest treball es pretén millorar la comprensió sobre les diferències geogràfiques dels patrons de la fenologia floral entre les poblacions de G. alypum. Unes diferències que ja es manifesten al juliol, quan el desenvolupament floral es troba en els seus estadis preliminars. Alhora, en els mesos posteriors, l’increment del desenvolupament floral de les poblacions de G. alypum s’ha correlacionat positivament amb la temperatura mínima del mes de desembre. En aquest projecte també es pretén aprofundir en el coneixement sobre el desenvolupament floral d’aquesta espècie, descriure’n els diferents estadis i trobar un indicador adient per realitzar anàlisis estadístics. Uns aspectes gens banals tenint en compte la importància ecològica de la floració, sobretot en la seva sincronització amb el cicle vital dels pol·linitzadors així com en la seva importància adaptativa.

Sky Net : sistema de sincronización y control de versiones de documentos on-line

La función de la aplicación Sky Net (un sistema de control de versiones y sincronización de documentos on-line) será la de ofrecer un conjunto de herramientas capaces de establecer una comunicación cliente-servidor de forma transparente utilizando carpetas del disco duro. De esta forma el usuario final podrá tener todos sus documentos guardados en un servidor, poderlos recuperar en el momento que se desee, y tener los mismos documentos en todas las estaciones de trabajo que estén conectadas a la aplicación. Además se le añade una función de control de versiones que permitirá guardar el contenido de una carpeta bajo un identificador (nombre o versión), y poderlo recuperar más adelante aunque ya hayamos hecho modificaciones en los documentos de dicha carpeta. El proyecto se compone de dos aplicaciones: Sky Catcher, la aplicación cliente, y Sky Node, la aplicación servidor.

RADIC: un middleware de tolerancia a fallos que preserva el rendimiento

La tolerancia a fallos es una línea de investigación que ha adquirido una importancia relevante con el aumento de la capacidad de cómputo de los súper-computadores actuales. Esto es debido a que con el aumento del poder de procesamiento viene un aumento en la cantidad de componentes que trae consigo una mayor cantidad de fallos. Las estrategias de tolerancia a fallos actuales en su mayoría son centralizadas y estas no escalan cuando se utiliza una gran cantidad de procesos, dado que se requiere sincronización entre todos ellos para realizar las tareas de tolerancia a fallos. Además la necesidad de mantener las prestaciones en programas paralelos es crucial, tanto en presencia como en ausencia de fallos. Teniendo en cuenta lo citado, este trabajo se ha centrado en una arquitectura tolerante a fallos descentralizada (RADIC – Redundant Array of Distributed and Independant Controllers) que busca mantener las prestaciones iniciales y garantizar la menor sobrecarga posible para reconfigurar el sistema en caso de fallos. La implementación de esta arquitectura se ha llevado a cabo en la librería de paso de mensajes denominada Open MPI, la misma es actualmente una de las más utilizadas en el mundo científico para la ejecución de programas paralelos que utilizan una plataforma de paso de mensajes. Las pruebas iniciales demuestran que el sistema introduce mínima sobrecarga para llevar a cabo las tareas correspondientes a la tolerancia a fallos. MPI es un estándar por defecto fail-stop, y en determinadas implementaciones que añaden cierto nivel de tolerancia, las estrategias más utilizadas son coordinadas. En RADIC cuando ocurre un fallo el proceso se recupera en otro nodo volviendo a un estado anterior que ha sido almacenado previamente mediante la utilización de checkpoints no coordinados y la relectura de mensajes desde el log de eventos. Durante la recuperación, las comunicaciones con el proceso en cuestión deben ser retrasadas y redirigidas hacia la nueva ubicación del proceso. Restaurar procesos en un lugar donde ya existen procesos sobrecarga la ejecución disminuyendo las prestaciones, por lo cual en este trabajo se propone la utilización de nodos spare para la recuperar en ellos a los procesos que fallan, evitando de esta forma la sobrecarga en nodos que ya tienen trabajo. En este trabajo se muestra un diseño propuesto para gestionar de un modo automático y descentralizado la recuperación en nodos spare en un entorno Open MPI y se presenta un análisis del impacto en las prestaciones que tiene este diseño. Resultados iniciales muestran una degradación significativa cuando a lo largo de la ejecución ocurren varios fallos y no se utilizan spares y sin embargo utilizándolos se restablece la configuración inicial y se mantienen las prestaciones.