Strong isomorphism reductions in complexity theory

We give the first systematic study of strong isomorphism reductions, a notion of reduction more appropriate than polynomial time reduction when, for example, comparing the computational complexity of the isomorphim problem for different classes of structures. We show that the partial ordering of its degrees is quite rich. We analyze its relationship to a further type of reduction between classes of structures based on purely comparing for every n the number of nonisomorphic structures of cardinality at most n in both classes. Furthermore, in a more general setting we address the question of the existence of a maximal element in the partial ordering of the degrees.

Shape complexity based on mutual information

Shape complexity has recently received attention from different fields, such as computer vision and psychology. In this paper, integral geometry and information theory tools are applied to quantify the shape complexity from two different perspectives: from the inside of the object, we evaluate its degree of structure or correlation between its surfaces (inner complexity), and from the outside, we compute its degree of interaction with the circumscribing sphere (outer complexity). Our shape complexity measures are based on the following two facts: uniformly distributed global lines crossing an object define a continuous information channel and the continuous mutual information of this channel is independent of the object discretisation and invariant to translations, rotations, and changes of scale. The measures introduced in this paper can be potentially used as shape descriptors for object recognition, image retrieval, object localisation, tumour analysis, and protein docking, among others

Error and complexity of random walk Monte Carlo radiosity

The author studies the error and complexity of the discrete random walk Monte Carlo technique for radiosity, using both the shooting and gathering methods. The author shows that the shooting method exhibits a lower complexity than the gathering one, and under some constraints, it has a linear complexity. This is an improvement over a previous result that pointed to an O(n log n) complexity. The author gives and compares three unbiased estimators for each method, and obtains closed forms and bounds for their variances. The author also bounds the expected value of the mean square error (MSE). Some of the results obtained are also shown

An Efficient Nominal Unification Algorithm

Nominal Unification is an extension of first-order unification where terms can contain binders and unification is performed modulo α equivalence. Here we prove that the existence of nominal unifiers can be decided in quadratic time. First, we linearly-reduce nominal unification problems to a sequence of freshness and equalities between atoms, modulo a permutation, using ideas as Paterson and Wegman for first-order unification. Second, we prove that solvability of these reduced problems may be checked in quadràtic time. Finally, we point out how using ideas of Brown and Tarjan for unbalanced merging, we could solve these reduced problems more efficiently

Remote Synchronization Reveals Network Symmetries and Functional Modules

We study a Kuramoto model in which the oscillators are associated with the nodes of a complex network and the interactions include a phase frustration, thus preventing full synchronization. The system organizes into a regime of remote synchronization where pairs of nodes with the same network symmetry are fully synchronized, despite their distance on the graph. We provide analytical arguments to explain this result, and we show how the frustration parameter affects the distribution of phases. An application to brain networks suggests that anatomical symmetry plays a role in neural synchronization by determining correlated functional modules across distant locations.

To select or to weigh: a comparative study of linear combination schemes for superparent-one-dependence estimators

We conduct a large-scale comparative study on linearly combining superparent-one-dependence estimators (SPODEs), a popular family of seminaive Bayesian classifiers. Altogether, 16 model selection and weighing schemes, 58 benchmark data sets, and various statistical tests are employed. This paper's main contributions are threefold. First, it formally presents each scheme's definition, rationale, and time complexity and hence can serve as a comprehensive reference for researchers interested in ensemble learning. Second, it offers bias-variance analysis for each scheme's classification error performance. Third, it identifies effective schemes that meet various needs in practice. This leads to accurate and fast classification algorithms which have an immediate and significant impact on real-world applications. Another important feature of our study is using a variety of statistical tests to evaluate multiple learning methods across multiple data sets.

Informational Aesthetics Measures

The Birkhoff aesthetic measure of an object is the ratio between order and complexity. Informational aesthetics describes the interpretation of this measure from an information-theoretic perspective. From these ideas, the authors define a set of ratios based on information theory and Kolmogorov complexity that can help to quantify the aesthetic experience

Simulació computacional d'incendis en edificis

En la propagació d’un incendi en un edifici intervenen molts processos fisicoquímics degran complexitat: moviment turbulent dels gasos, reaccions de combustió, transmissióde la calor,.... L’avenç en el coneixement científic de tots aquests processos, unit a unincrement constant de la capacitat i velocitat computacional dels ordinadors, fanpossible la resolució de problemes cada cop més complexes i la creació de models desimulació cada cop més realistes.

El Sistema electoral a Austràlia: convivència en la complexitat democràtica

L’objectiu d’aquestes pàgines és descriure el desenvolupament del sistema electoral a Austràlia des de la perspectiva que comporta tant la seva complexitat com flexibilitat. Una complexitat a què s’ha acostumat el ciutadà australià fruit de la naturalesa federal del país. En comptes que les modificacions en les regles del joc democràtic facin perillar la credibilitat del poder polític, Austràlia sempre ha conservat una ferma evolució política a partir dels eixos de buscar la millor representació ciutadana. Aquesta diversitat i sofisticació constant no han portat a la ciutadania a una desinhibició de les regles democràtiques, sinó que s’ha combinat amb una participació electoral obligada dels ciutadans que els implica directament amb el seu sistema polític.

Metodologia a seguir per la reconstrucció d’imatges mèdiques i la seva transformació en geometries mallades per a l’ús computacional

Estudi elaborat a partir d’una estada a l'Imperial College of London, Gran Bretanya, entre setembre i desembre 2006. Disposar d'una geometria bona i ben definida és essencial per a poder resoldre eficientment molts dels models computacionals i poder obtenir uns resultats comparables a la realitat del problema. La reconstrucció d'imatges mèdiques permet transformar les imatges obtingudes amb tècniques de captació a geometries en formats de dades numèriques . En aquest text s'explica de forma qualitativa les diverses etapes que formen el procés de reconstrucció d'imatges mèdiques fins a finalment obtenir una malla triangular per a poder‐la processar en els algoritmes de càlcul. Aquest procés s'inicia a l'escàner MRI de The Royal Brompton Hospital de Londres del que s'obtenen imatges per a després poder‐les processar amb les eines CONGEN10 i SURFGEN per a un entorn MATLAB. Aquestes eines les han desenvolupat investigadors del Bioflow group del departament d'enginyeria aeronàutica del Imperial College of London i en l'ultim apartat del text es comenta un exemple d'una artèria que entra com a imatge mèdica i surt com a malla triangular processable amb qualsevol programari o algoritme que treballi amb malles.

Arquitectures d'Aprenentatge Automàtic per al Reconeixement d'Estructures Lingüístiques en el Text

Estudi realitzat a partir d’una estada al Computer Science and Artificial Intelligence Lab, del Massachusetts Institute of Technology, entre 2006 i 2008. La recerca desenvolupada en aquest projecte se centra en mètodes d'aprenentatge automàtic per l'anàlisi sintàctica del llenguatge. Com a punt de partida, establim que la complexitat del llenguatge exigeix no només entendre els processos computacionals associats al llenguatge sinó també entendre com es pot aprendre automàticament el coneixement per a dur a terme aquests processos.

Desenvolupament de codis numèrics per a la resolució de fluxos turbulents en ordinadors paral·lels emprant discretitzacions tipus symmetry-preserving

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of Groningen, Holanda, entre 2007 i 2009. La simulació directa de la turbulència (DNS) és una eina clau dins de la mecànica de fluids computacional. Per una banda permet conèixer millor la física de la turbulència i per l'altra els resultats obtinguts són claus per el desenvolupament dels models de turbulència. No obstant, el DNS no és una tècnica vàlida per a la gran majoria d'aplicacions industrials degut al elevats costos computacionals. Per tant, és necessari cert grau de modelització de la turbulència. En aquest context, s'han introduïts importants millores basades en la modelització del terme convectiu (no lineal) emprant symmetry-preserving regularizations. En tracta de modificar adequadament el terme convectiu a fi de reduir la producció d'escales més i més petites (vortex-stretching) tot mantenint tots els invariants de les equacions originals. Fins ara, aquest models s'han emprat amb èxit per nombres de Rayleigh (Ra) relativament elevats. En aquest punt, disposar de resultats DNS per a configuracions més complexes i nombres de Ra més elevats és clau. En aquest contexte, s'han dut a terme simulacions DNS en el supercomputador MareNostrum d'una Differentially Heated Cavity amb Ra=1e11 i Pr=0.71 durant el primer any dels dos que consta el projecte. A més a més, s'ha adaptat el codi a fi de poder simular el fluxe al voltant d'un cub sobre una pared amb Re=10000. Aquestes simulacions DNS són les més grans fetes fins ara per aquestes configuracions i la seva correcta modelització és un gran repte degut la complexitat dels fluxes. Aquestes noves simulacions DNS estan aportant nous coneixements a la física de la turbulència i aportant resultats indispensables per al progrés de les modelitzacións tipus symmetry-preserving regularization.

Estudi del desplegament de xarxes sense fil en l'àmbit d'un hospital universitari multicèntric i d'alta complexitat

Determinar el procedimiento que se deberá llevar a cabo para realizar las medidas de campo del alcance y, en caso de que se den las circunstancias, llevar a cabo la medición de la interacción con el resto del equipamiento médico de determinadas zonas críticas.

Desenvolupament d'un entorn virtual orientat a la didàctica de la Lògica Computacional i Estructura i Tecnologia de Computadors

En aquesta memòria es presenta el desenvolupament d'un entorn virtual orientat a la didàctica de la lògica proposicional, aplicada en assignatures de Lògica Computacional i Estructura i Tecnologia de Computadors. L'entorn en si té com a objectiu ser un reforç a l'aprenentatge autodidacta per part de l'alumne en aquestes matèries, així com una eina de seguiment per part del professor.