Determining shoal membership using affinity propagation

We propose using the affinity propagation (AP) clustering algorithm for detecting multiple disjoint shoals, and we present an extension of AP, denoted by STAP, that can be applied to shoals that fusion and fission across time. STAP incorporates into AP a soft temporal constraint that takes cluster dynamics into account, encouraging partitions obtained at successive time steps to be consistent with each other. We explore how STAP performs under different settings of its parameters (strength of the temporal constraint, preferences, and distance metric) by applying the algorithm to simulated sequences of collective coordinated motion. We study the validity of STAP by comparing its results to partitioning of the same data obtained from human observers in a controlled experiment. We observe that, under specific circumstances, AP yields partitions that agree quite closely with the ones made by human observers. We conclude that using the STAP algorithm with appropriate parameter settings is an appealing approach for detecting shoal fusion-fission dynamics.

Progress in front propagation research

We review the progress in the field of front propagation in recent years. We survey many physical, biophysical and cross-disciplinary applications, including reduced-variable models of combustion flames, Reid's paradox of rapid forest range expansions, the European colonization of North America during the 19th century, the Neolithic transition in Europe from 13 000 to 5000 years ago, the description of subsistence boundaries, the formation of cultural boundaries, the spread of genetic mutations, theory and experiments on virus infections, models of cancer tumors, etc. Recent theoretical advances are unified in a single framework, encompassing very diverse systems such as those with biased random walks, distributed delays, sequential reaction and dispersion, cohabitation models, age structure and systems with several interacting species. Directions for future progress are outlined

Simulation of Delamination Propagation in Composites Under High-Cycle Fatigue by Means of Cohesive-Zone Models

A damage model for the simulation of delamination propagation under high-cycle fatigue loading is proposed. The basis for the formulation is a cohesive law that links fracture and damage mechanics to establish the evolution of the damage variable in terms of the crack growth rate dA/dN. The damage state is obtained as a function of the loading conditions as well as the experimentally-determined coefficients of the Paris Law crack propagation rates for the material. It is shown that by using the constitutive fatigue damage model in a structural analysis, experimental results can be reproduced without the need of additional model-specific curve-fitting parameters

Propagation through fractal media: The Sierpinski gasket and the Koch curve

We present new analytical tools able to predict the averaged behavior of fronts spreading through self-similar spatial systems starting from reaction-diffusion equations. The averaged speed for these fronts is predicted and compared with the predictions from a more general equation (proposed in a previous work of ours) and simulations. We focus here on two fractals, the Sierpinski gasket (SG) and the Koch curve (KC), for two reasons, i.e. i) they are widely known structures and ii) they are deterministic fractals, so the analytical study of them turns out to be more intuitive. These structures, despite their simplicity, let us observe several characteristics of fractal fronts. Finally, we discuss the usefulness and limitations of our approa

Vertical cultural transmission effects on demic front propagation: Theory and application to the Neolithic transition in Europe

It is shown that Lotka-Volterra interaction terms are not appropriate to describe vertical cultural transmission. Appropriate interaction terms are derived and used to compute the effect of vertical cultural transmission on demic front propagation. They are also applied to a specific example, the Neolithic transition in Europe. In this example, it is found that the effect of vertical cultural transmission can be important (about 30%). On the other hand, simple models based on differential equations can lead to large errors (above 50%). Further physical, biophysical, and cross-disciplinary applications are outlined

Memòria justificativa de l'estada de recerca

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’Associação para o Desenvolvimento da Aerodinânica Industrial (ADAI) de la Universitat de Coimbra, Portugal, entre març i juliol de 2006. Aquesta disposa d'un laboratori d'assaigs i té medis suficients per a cremar de manera controlada parcel•les prèviament delimitades en terreny forestal. Això permet observar el fenomen dels incendis forestals a dues escales de treball diferents. L’objectiu ha estat l’obtenció de dades experimentals sobre la propagació de fronts de flames que avancen sobre combustible tractat amb retardants sota l’efecte del pendent o el vent. S’ha participat en proves experimentals de camp i se n’han realitzat dues en instal•lacions de laboratori en què l’efecte del pendent o de la velocitat del vent podia ser variat. Degut a l’elevat nombre de variables que entren en joc l’anàlisi acurada de les dades encara està en procés.

Dispositius nanoelectrònics a freqüències de THz : estudi de la propagació electromagnètica en les connexions

Per a altes freqüències, les connexions poden tenir un paper rellevant. Atès que la velocitat de propagació dels senyals electromagnètics, c, en el cable no és infinita, el voltatge i el corrent al llarg del cable varien amb el temps. Per tant, amb l’objectiu de reproduir el comportament elèctric de dispositius nanoelectrònics a freqüències de THz, en aquest treball hem estudiat la regió activa del dispositiu nanoelectrònic i les seves connexions, en un sistema global complex. Per a aquest estudi hem utilitzat un nou concepte de dispositiu anomenat Driven Tunneling Device (DTD). Per a les connexions, hem plantejat el problema a partir de tot el conjunt de les equacions de Maxwell, ja que per a les freqüències i longituds de cable considerats, la contribució del camp magnètic és també important. En particular, hem suposat que la propagació que és dóna en el cable és una propagació transversal electromagnètica (TEM). Un cop definit el problema hem desenvolupat un programa en llenguatge FORTRAN que amb l'algoritme de diferències finites soluciona el sistema global. La solució del sistema global s'ha aplicat a una configuració particular de DTD com a multiplicador de freqüència per tal de discutir quins paràmetres de les connexions permet maximitzar la potència real que pot donar el DTD.

Codificación a nivel de paquete para comunicaciones móviles por satélite

Una de les opcions que es contemplen per transmetre continguts multimèdia i proporcionar accés a Internet a grups de usuaris mòbils és fer servir satèl·lits. Les condiciones de propagació del canal mòbil impliquen que d'una manera o altra haurem de garantir la qualitat de servei. Això té fins i tot més importància si tenim en compte que, en el cas d'accés a Internet, no es té la capacitat d'assumir cert percentatge de pèrdua de dades que tenim, per exemple, en la transmissió de so o vídeo (rebaixant la qualitat). Entre les principals alternatives per a aquesta classe d’entorns es troba la inclusió de codificacions a nivell de paquet. El funcionament d'aquesta tècnica es basa en incloure a la transmissió paquets redundants, obtinguts mitjançant un determinat algoritme. El receptor podrà recuperar la informació original que es volia enviar, sempre que hagi rebut una certa quantitat de paquets, similar a la quantitat de paquets originals. A aquest mecanisme se'l coneix com Forward Error Correction (FEC) a nivell de paquet. En aquesta memòria es valoren breument les alternatives existents i s'expliquen algunes de les codificacions per a FEC més importants. A continuació es realitza un estudi compartiu d’algunes d'elles: les variants de LDPC (Low Density Parity Check) conegudes com LDGM (Low Density Generator Matrix), i la codificació Raptor

Diseño e implementación de un divisor de potencia en banda dual con estructuras metamateriales basadas en CSRRs

L'electromagnetisme és una branca de la física que està en continu estudi. Fins a mitjans de la dècada dels 60 es pensava que, per a la propagació de les ones electromagnètiques fos possible, els medis propagatius havien de presentar una permitivitat dielèctrica i una permeabilitat magnètica simultàniament positives. No obstant, Victor G. Veselago va revolucionar la teoria electromagnètica amb la idea dels medis amb ε i μ negatives i va donar amb això origen als medis metamaterials. En el present treball s'estudiaran els principis físics en els que es fonamenten els metamaterials. Es veuran algunes de les seves característiques que els converteixen en medis exòtics i com aquestes poden ser utilitzades en el desenvolupament de dispositius amb prestacions difícils d'obtenir amb les tecnologies convencionals. A continuació s'aplicaran els conceptes tractats en el disseny d'un inversor d'impedàncies implementat mitjançant ressonadors en anells oberts complementaris. Aquest dispositiu, que presentarà un funcionament en banda dual, serà utilitzat en el posterior disseny d'un divisor de potencia. Finalment es realitzarà la implementació física del divisor de potencia dissenyat i es verificarà el seu correcte funcionament amb les mesures pertinents.

Diseño e implementación de un receptor multifrecuencia basado en muestreo paso banda aplicado al sistema Galileo

Este trabajo tiene como objetivo diseñar e implementar un receptor multifrecuencia requerido para aplicaciones Galileo centradas a realizar correcciones de errores y estudios de la ionosfera. Estas características obligan a buscar alternativas respecto los receptores superheterodinos convencionales dado que para éstos los retardos de propagación entre las diferentes bandas de interés son inaceptables. Por ello, se presenta un receptor basado en la técnica de muestreo paso banda, que permite trasladar el espectro mediante el conversor ADC a través de un aliasing intencionado, eliminando así los retardos de propagación entre bandas de interés, dado que todas se albergan en un mismo canal. En este trabajo nos hemos centrado únicamente en las etapas críticas del receptor presentado, siendo éstas la etapa de filtrado y conversión digital. La etapa de filtrado requerirá filtros muy selectivos, ya que el ruido existente fuera de banda se solapará a nuestra banda de interés, degradando la SNR del sistema a medida que tenga más potencia. Esta etapa se ha realizado mediante una estructura duplexora conjuntamente con dos filtros de líneas acopladas. La etapa de conversión se ha realizado fabricando el layout de un conversor comercial, del cual se ha validado el correcto funcionamiento para la aplicación requerida.

Estudi del banc de llavors d'un sòl

Treball de recerca realitzat per una alumna d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. Es tracta d'un estudi basat en les capacitats naturals regeneratives del sòl. Aquesta investigació se centra en quin grau és possible que la coberta vegetal d'unes terres que han patit pertorbacions externes (incendis, talades, etc.) pugui regenerar-se i desenvolupar-se de manera natural. De manera que, la recerca està basada en bon grau en el banc de llavors que posseeix un determinat terreny, ja que és a partir d'aquest d'on es tornarà a repoblar l'indret en qüestió. Concretament, la hipòtesi directora del treball afirma que sense la intervenció humana és possible l'aparició de nova vegetació després de l'efecte d'una pertorbació que hagi danyat totalment la coberta vegetal d'un indret. La part més experimental consisteix molt esquemàticament en realitzar diversos mostrejos a tres terrenys de diferent tipus, concretament un bosc, un conreu i un camp abandonat, per sotmetre'ls a estudi durant aproximadament cinc mesos. A partir d'aquest estudi apareixeran un seguit de conclusions que no tan sols tenen a veure amb la hipòtesi plantejada prèviament. La recerca ha conduït a conclusions incialment no tingudes en compte, però la idea principal del treball és que sí que és possible la regeneració natural de la coberta vegetal d'un indret a partir dels propàguls que aquest conté.

Development of an optimized methodology for tensile testing of carbon steels in hydrogen environment

The study was performed at OCAS, the Steel Research Centre of ArcelorMittal for the Industry market. The major aim of this research was to obtain an optimized tensile testing methodology with in-situ H-charging to reveal the hydrogen embrittlement in various high strength steels. The second aim of this study has been the mechanical characterization of the hydrogen effect on hight strength carbon steels with varying microstructure, i.e. ferrite-martensite and ferrite-bainite grades. The optimal parameters for H-charging - which influence the tensile test results (sample geometry type of electrolyte, charging methods effect of steel type, etc.) - were defined and applied to Slow Strain Rate testing, Incremental Step Loading and Constant Load Testing. To better understand the initiation and propagation of cracks during tensile testing with in-situ H-charging, and to make the correlation with crystallographic orientation, some materials have been analyzed in the SEM in combination with the EBSD technique. The introduction of a notch on the tensile samples permits to reach a significantly improved reproducibility of the results. Comparing the various steel grades reveals that Dual Phase (ferrite-martensite) steels are more sensitive to hydrogen induced cracking than the FB (ferritic-bainitic) ones. This higher sensitivity to hydrogen was found back in the reduced failure times, increased creep rates and enhanced crack initiation (SEM) for the Dual Phase steels in comparison with the FB steels.

Anàlisi i disseny d'un reflector per banda W

Les ones passives mil·limètriques (30 a 300GHz) tenen la peculiaritat de propagar-se en medis com la boira o la roba, a diferència del rang visible o l’infraroig. D’aquesta peculiaritat, surt l’interès de reproduir imatges per diverses aplicacions (seguretat, vigilància, etc...). És per aquest motiu que es treballa en el disseny d’un reflector per aquest tipus d’aplicació, treballant a una de les finestres de propagació d’aquest rang, la de la banda W. Es dissenyen i analitzen tres tipus de reflector: parabòlic simètric, offset i Cassegrain. D’aquests, s’estudien les seves figures de mèrit i directivitats buscant que aquestes siguin el més elevades possibles per obtenir una bona resolució, així com l’escaneig de l’escena de la qual es vol obtenir una imatge, veient aquí els efectes de les aberracions més comunes.

Determinants of the educational use of digital learning materials: The mediating role of self-efficacy, perceived norm and attitude

Initiatives to stimulate the development and propagation of open educational resources (OER) need a sufficiently large community that can be mobilized to participate in this endeavour. Failure to achieve this could lead to underuse of OER. In the context of the Wikiwijs initiative a large scale survey was undertaken amongst primary and secondary school teachers to explore possible determinants of the educational use of digital learning materials (DLMs). Basing on the Integrative Model of Behaviour Prediction it was conjectured that self-efficacy, attitude and perceived norm would take a central role in explaining the intention to use DLMs. Several other predictors were added to the model as well whose effects were hypothesized to be mediated by the three central variables.All conjectured relationships were found using path analysis on survey data from 1484 teachers. Intention to DLMs was most strongly determined by self-efficacy, followed by attitude. ICT proficiency was in its turn the strongest predictor of self-efficacy. Perceived norm played only a limited role in the intention to use DLMs. Concluding, it seems paramount for the success of projects such as Wikiwijs to train teachers in the use of digital learning materials and ICT (e.g. the digital blackboard) and to impact on their attitude.

Virus infection speeds: theory versus experiment

In order to explain the speed of Vesicular Stomatitis Virus VSV infections, we develop a simple model that improves previous approaches to the propagation of virus infections. For VSV infections, we find that the delay time elapsed between the adsorption of a viral particle into a cell and the release of its progeny has a veryimportant effect. Moreover, this delay time makes the adsorption rate essentially irrelevant in order to predict VSV infection speeds. Numerical simulations are in agreement with the analytical results. Our model satisfactorily explains the experimentally measured speeds of VSV infections