Experimental design on the simplex

Optimum experimental designs depend on the design criterion, the model and the design region. The talk will consider the design of experiments for regression models in which there is a single response with the explanatory variables lying in a simplex. One example is experiments on various compositions of glass such as those considered by Martin, Bursnall, and Stillman (2001). Because of the highly symmetric nature of the simplex, the class of models that are of interest, typically Scheff´e polynomials (Scheff´e 1958) are rather different from those of standard regression analysis. The optimum designs are also rather different, inheriting a high degree of symmetry from the models. In the talk I will hope to discuss a variety of modes for such experiments. Then I will discuss constrained mixture experiments, when not all the simplex is available for experimentation. Other important aspects include mixture experiments with extra non-mixture factors and the blocking of mixture experiments. Much of the material is in Chapter 16 of Atkinson, Donev, and Tobias (2007). If time and my research allows, I would hope to finish with a few comments on design when the responses, rather than the explanatory variables, lie in a simplex. References Atkinson, A. C., A. N. Donev, and R. D. Tobias (2007). Optimum Experimental Designs, with SAS. Oxford: Oxford University Press. Martin, R. J., M. C. Bursnall, and E. C. Stillman (2001). Further results on optimal and efficient designs for constrained mixture experiments. In A. C. Atkinson, B. Bogacka, and A. Zhigljavsky (Eds.), Optimal Design 2000, pp. 225–239. Dordrecht: Kluwer. Scheff´e, H. (1958). Experiments with mixtures. Journal of the Royal Statistical Society, Ser. B 20, 344–360. 1

The curvature of the conical intersection seam: an approximate second-order analysis

We present a method for analyzing the curvature (second derivatives) of the conical intersection hyperline at an optimized critical point. Our method uses the projected Hessians of the degenerate states after elimination of the two branching space coordinates, and is equivalent to a frequency calculation on a single Born-Oppenheimer potential-energy surface. Based on the projected Hessians, we develop an equation for the energy as a function of a set of curvilinear coordinates where the degeneracy is preserved to second order (i.e., the conical intersection hyperline). The curvature of the potential-energy surface in these coordinates is the curvature of the conical intersection hyperline itself, and thus determines whether one has a minimum or saddle point on the hyperline. The equation used to classify optimized conical intersection points depends in a simple way on the first- and second-order degeneracy splittings calculated at these points. As an example, for fulvene, we show that the two optimized conical intersection points of C2v symmetry are saddle points on the intersection hyperline. Accordingly, there are further intersection points of lower energy, and one of C2 symmetry - presented here for the first time - is found to be the global minimum in the intersection space

How does basis set superposition error change the potential surfaces for hydrogen-bonded dimers?

We describe a simple method to automate the geometric optimization of molecular orbital calculations of supermolecules on potential surfaces that are corrected for basis set superposition error using the counterpoise (CP) method. This method is applied to the H-bonding complexes HF/HCN, HF/H2O, and HCCH/H2O using the 6-31G(d,p) and D95 + + (d,p) basis sets at both the Hartree-Fock and second-order Møller-Plesset levels. We report the interaction energies, geometries, and vibrational frequencies of these complexes on the CP-optimized surfaces; and compare them with similar values calculated using traditional methods, including the (more traditional) single point CP correction. Upon optimization on the CP-corrected surface, the interaction energies become more negative (before vibrational corrections) and the H-bonding stretching vibrations decrease in all cases. The extent of the effects vary from extremely small to quite large depending on the complex and the calculational method. The relative magnitudes of the vibrational corrections cannot be predicted from the H-bond stretching frequencies alone

Dynamic task allocation and coordination in cooperative multi-agent environments

La coordinació i assignació de tasques en entorns distribuïts ha estat un punt important de la recerca en els últims anys i aquests temes són el cor dels sistemes multi-agent. Els agents en aquests sistemes necessiten cooperar i considerar els altres agents en les seves accions i decisions. A més a més, els agents han de coordinar-se ells mateixos per complir tasques complexes que necessiten més d'un agent per ser complerta. Aquestes tasques poden ser tan complexes que els agents poden no saber la ubicació de les tasques o el temps que resta abans de que les tasques quedin obsoletes. Els agents poden necessitar utilitzar la comunicació amb l'objectiu de conèixer la tasca en l'entorn, en cas contrari, poden perdre molt de temps per trobar la tasca dins de l'escenari. De forma similar, el procés de presa de decisions distribuït pot ser encara més complexa si l'entorn és dinàmic, amb incertesa i en temps real. En aquesta dissertació, considerem entorns amb sistemes multi-agent amb restriccions i cooperatius (dinàmics, amb incertesa i en temps real). En aquest sentit es proposen dues aproximacions que permeten la coordinació dels agents. La primera és un mecanisme semi-centralitzat basat en tècniques de subhastes combinatòries i la idea principal es minimitzar el cost de les tasques assignades des de l'agent central cap als equips d'agents. Aquest algoritme té en compte les preferències dels agents sobre les tasques. Aquestes preferències estan incloses en el bid enviat per l'agent. La segona és un aproximació d'scheduling totalment descentralitzat. Això permet als agents assignar les seves tasques tenint en compte les preferències temporals sobre les tasques dels agents. En aquest cas, el rendiment del sistema no només depèn de la maximització o del criteri d'optimització, sinó que també depèn de la capacitat dels agents per adaptar les seves assignacions eficientment. Addicionalment, en un entorn dinàmic, els errors d'execució poden succeir a qualsevol pla degut a la incertesa i error de accions individuals. A més, una part indispensable d'un sistema de planificació és la capacitat de re-planificar. Aquesta dissertació també proveeix una aproximació amb re-planificació amb l'objectiu de permetre als agent re-coordinar els seus plans quan els problemes en l'entorn no permeti la execució del pla. Totes aquestes aproximacions s'han portat a terme per permetre als agents assignar i coordinar de forma eficient totes les tasques complexes en un entorn multi-agent cooperatiu, dinàmic i amb incertesa. Totes aquestes aproximacions han demostrat la seva eficiència en experiments duts a terme en l'entorn de simulació RoboCup Rescue.

Aplicació d'algoritmes genètics en l'optimització dels processos de fabricació del paper

La creciente preocupación y concienciación de la sociedad respecto el medio ambiente, y en consecuencia la legislación y regulaciones generadas inducen a la modificación de los procesos productivos existentes en la industria química. Las configuraciones iniciales deben modificarse para conseguir una mayor integración de procesos. Para este fin se han creado y desarrollado diferentes metodologías que deben facilitar la tarea a los responsables del rediseño. El desarrollo de una metodología y herramientas complementarias es el principal objetivo de la investigación aquí presentada, especialmente centrada en el desarrollo y la aplicación de una metodología de optimización de procesos. Esta metodología de optimización se aplica sobre configuraciones de proceso existentes y pretende encontrar nuevas configuraciones viables según los objetivos de optimización fijados. La metodología tiene dos partes diferenciadas: la primera se basa en un simulador de procesos comercial y la segunda es la técnica de optimización propiamente dicha. La metodología se inicia con la elaboración de una simulación convenientemente validada que reproduzca el proceso existente, en este caso una papelera no integrada que produce papel estucado de calidad, para impresión. A continuación la técnica de optimización realiza una búsqueda dentro del dominio de los posibles resultados, en busca de los mejores resultados que satisfazcan plenamente los objetivos planteados. Dicha técnica de optimización está basada en los algoritmos genéticos como herramienta de búsqueda, junto a un subprograma basado en técnicas de programación matemática para el cálculo de resultados. Un número reducido de resultados son finalmente escogidos y utilizados para modificar la simulación existente fijando la redistribución de los flujos del proceso. Los resultados de la simulación del proceso determinan en último caso la viabilidad técnica de cada reconfiguración planteada. En el proceso de optimización, los objetivos están definidos en una función objetivo dentro de la técnica de optimización. Dicha función rige la búsqueda de resultados. La función objetivo puede ser individual o una combinación de objetivos. En el presente caso, la función persigue una minimización del consumo de agua y una minimización de la pérdida de materia prima. La optimización se realiza bajo restricciones para alcanzar este objetivo combinado en forma de una solución de compromiso. Producto de la aplicación de esta metodología se han obtenido resultados interesantes que significan una mejora del cierre de circuitos y un ahorro de materia prima, sin comprometer al mismo tiempo la operabilidad del proceso producto ni la calidad del papel.

Docència: L'ACME a l'Escola Politècnica Superior. Presentació de la plataforma ACME (Avaluació Continuada i Millora de l'Ensenyament), desenvolupada pel Departament d'Informàtica i Matemàtica Aplicada de l'UdG

La plataforma ACME (Avaluació Continuada i Millora de l’Ensenyament), desenvolupada en el nostre departament, és una plataforma virtual de suport a la docència de les matemàtiques de l’EPS des de ja fa uns anys. Actualment es fa servir en totes les titulacions d’àmbit tecnològic i científic de la Universitat de Girona. L’esperit de la plataforma és el de funcionar com a quadern d’activitats de l’alumne

Disseny i optimització d'un rodet hidràulic d'un molí fariner de meitat del segle XX situat a Besalú

A Besalú (la Garrotxa) hi ha les restes d’un molí fariner de rodet horitzontal que va deixar de funcionar a meitat del segle XX. Durant l'any 2004,l’Ajuntament de Besalú va realitzat unes actuacions arqueològiques a la zona dels horts, pròxima al riu Fluvià, que han permès la redescoberta del Molí d’en Subirós, que està propulsat per la força de l’aigua del canal de rec, que va paral·lel al riu. Actualment s’estan duent a terme les obres de reconstrucció de l’edifici del molí amb la intenció que torni a funcionar com ho feia antigament i convertir aquest espai en un petit museu dedicat a aquest antic ofici, en l’actualitat desaparegut. Per això, cal reconstruir tots els elements que composen el mecanisme del molí. Per poder dur a terme aquesta feina amb el màxim rigor històric s’ha realitzat un treball d’investigació històrica i s’ha comparat amb molins existents a la comarca. Aquesta comparació i anàlisi de molins existents ha revelat la manca d’estudis tècnics sobre el rodet hidràulic tot i ésser una de les parts fonamentals del molí. D’aquesta forma, és d’esperar que un redisseny adequat del rodet permeti millorar de forma apreciable el rendiment hidràulic del molí. S’ha dividit el projecte en dues parts: primer, hem definit els elements que composen el mecanisme del molí fariner hidràulic de rodet horitzontal i hem analitzat el seu funcionament. Segon, hem realitzat un estudi tècnic (hidràulic i mecànic) del rodet clàssic(utilitzat en d’altres molins de característiques semblants). D’aquesta forma, som capaços de conèixer no només el seu comportament hidràulic sinó també com podem modificar les variables essencials del mecanisme com potència hidràulica, parell motriu, etc

Experiencia de tutorización individual en la matemática empresarial utilizando la red

En esta comunicación presentamos una experiencia de innovación docente de tutorización individualizada. Este proyecto se realizó en la asignatura de Introducción a la matemática Económica y Empresarial de la Diplomatura en Ciencias Empresariales de la Universidad de Barcelona durante el curso 2006-2007. Se trata de una asignatura semestral, de seis créditos y de libre elección que se imparte durante el primer semestre de cada año académico. Este proyecto se inscribe dentro de los nuevos enfoques docentes propuestos en el Espacio Europeo de Educación Superior. Esto supone la adopción de nuevos métodos pedagógicos que se enmarcan dentro de la docencia en el nuevo entorno educativo Nuestra experiencia docente en las asignaturas de Matemática aplicadas a las ciencias sociales de la Diplomatura en Ciencias Empresariales de la Universidad de Barcelona, nos ha permitido constatar que la participación de los alumnos en las tutorías presenciales es baja y que se produce un descenso en la asistencia a clase a medida que avanza el curso. Esto genera que los estudiantes abandonen la asignatura antes de finalizar el curso, no se presenten a las pruebas de evaluación y que su rendimiento académico sea insuficiente. Este contexto motivó un intento de rediseño del sistema de tutorías. Para ello, se construyó un espacio virtual de tutorización y se probó con una muestra aleatoria de 50 alumnos. Los resultados de la experiencia piloto de tutorías señalan una clara mejora de las tres situaciones anteriores. Actualmente, estamos analizando la viabilidad de este proyecto en grupos masificados

Desenvolupament d’una metodologia de simulació mitjançant programari CFD per a la optimització d’agitadors

La dinàmica de fluids computacional (CFD) és una eina que serveix per analitzar mitjançant computadors diferents problemes que involucren fluxos de fluids. Els programes de CFD usen expressions matemàtiques no lineals que defineixen les equacions fonamentals de fluxos i transport de calor en fluids. Aquestes es resolen amb complexos algoritmes iteratius. Actualment aquesta eina és una part fonamental en els procés de disseny en moltes empreses relacionades amb la dinàmica de fluids. Les simulacions que es realitzen amb aquests programes s’ha demostrat que són fiables i que estalvien temps i diners, ja que eviten haver de realitzar els costosos processos d’assaig-error. En el projecte s’utilitza el programa de CFD Ansys CFX 11.0 per simular una agitació bifàsica composta per aigua i aire a temperatura ambient. Els objectius són determinar els paràmetres òptims de simulació que permetin recrear aquesta agitació, per posteriorment dissenyar un nou impulsor

Educación matemática en las primeras edades desde un enfoque sociocultural

Article on es defineix com es concep l’aprenentatge matemàtic des d’una perspectiva sociocultural i es presenta una experiència realitzada en una classe de xiquets i xiquetes de 5 anys

Una Experiencia de innovación docente dirigida a los alumnos repetidores en la formación de maestros en didáctica de la matemática

La titulación de Maestro especialidad de Educación Primaria de la Facultad de Ciencias de la Educación de la Universidad de Granada, acoge cada año a 4 grupos de 95 alumnos en su primer curso. A estos alumnos hay que añadir, en el caso de la asignatura Matemáticas y su Didáctica, a los numerosos repetidores de la asignatura que se encuentran en cursos superiores. Esta bolsa de repetidores, equivalente a un 40 % de la nueva matrícula, se ve favorecida por una baja asistencia a las clases, con lo que nos encontramos que la media por grupo (que va disminuyendo conforme avanza el curso) oscila entre 30 y 90 alumnos, cuando según el número de alumnos matriculados debería de ser de entre 80 y 130 alumnos. El absentismo se acompaña de un índice importante de abandono pese a que, desde hace 2 años, la matrícula de esta especialidad se cierra en junio, dado que se cubre el cupo de 380 alumnos nuevos admitidos y, por tanto, se supone que los alumnos que ingresan tienen mayores expectativas de completar los estudios que los que se matricularían en septiembre. Diversas circunstancias favorecen este fuerte absentismo escolar, así como los abandonos, entre las que destacamos que muchos de nuestros alumnos simultanean estudios y trabajo

Didàctica de la resolució de problemes per al desenvolupament de la competència matemàtica

Els problemes són un mitjà per posar l’èmfasi en els alumnes, en els seus processos de pensament i en els mètodes inquisitius; una eina per formar subjectes amb capacitat autònoma de resoldre problemes, crítics i reflexius, capaços de preguntar-se pels fets. Es convenient seleccionar problemes que siguin accessibles als alumnes però que al mateix temps els suposi un repte, encoratjant l’exposició d’idees, l’argumentació i l’esperit crític. Han de fomentar el treball en grup entre els estudiants, la comunicació d’idees, el contrast i el diàleg. Han d’interessar als estudiants en processos generadors de coneixement com definir, fer-se preguntes i preguntar, observar, classificar, particularitzar, generalitzar, conjecturar, demostrar i aplicar

Diploma de segunda especialidad en didáctica de la matemática en educación primaria en la PUCP. Un intento de mejorar la educación matemática en Perú

El programa busca atender la formación continua del docente en ejercicio para fortalecer sus competencias pedagógicas y generar una reflexión crítica de su práctica de enseñanza de la matemática, con la finalidad de mejorarla a partir del uso de nuevas herramientas didácticas, apoyado por marcos teóricos sólidos de la ciencia Matemática

Concepciones de los futuros profesores de matemática sobre las competencias profesionales implicadas en la enseñanza de la estadística

El trabajo se enmarca conceptualmente en la dimension afectiva de las matematicas, perspectiva desde la que se destaca el papel de las emociones, actitudes, creencias y comportamientos en la construccion del conocimiento y pensamiento matematico

La Ambientalización curricular de la educación matemática

Uno de los retos más importantes que ante sí tiene la universidad en el s.XXI es el de formar profesionales críticos con el desarrollo actual de la sociedad y capaces de actuar en pro del desarrollo sostenible. La educación para la sostenibilidad es un área de estudio compleja por el hecho de que en ella intervienen muchos saberes y técnicas entre los cuales deberán estar las matemáticas y la educación matemática. Nuestro trabajo está centrado en el estudio de la relación establecida entre la educación matemática y la educación para la sostenibilidad en el marco de la formación inicial de maestros