Duality in complex stochastic boolean systems

[EN]Many different complex systems depend on a large number n of mutually independent random Boolean variables. The most useful representation for these systems –usually called complex stochastic Boolean systems (CSBSs)– is the intrinsic order graph. This is a directed graph on 2n vertices, corresponding to the 2n binary n-tuples (u1, . . . , un) ∈ {0, 1} n of 0s and 1s. In this paper, different duality properties of the intrinsic order graph are rigorously analyzed in detail. The results can be applied to many CSBSs arising from any scientific, technical or social area…

Complex stochastic boolean systems: comparing bitstrings with the same hamming weight

[EN]A complex stochastic Boolean system (CSBS) is a complex system depending on an arbitrarily large number

Construction of polynomial spline spaces over quadtree and octree T-meshes

[EN]We present a new strategy for constructing tensor product spline spaces over quadtree and octree T-meshes. The proposed technique includes some simple rules for inferring local knot vectors to define spline blending functions. These rules allow to obtain for a given T-mesh a set of cubic spline functions that span a space with nice properties: it can reproduce cubic polynomials, the functions are C2-continuous, linearly independent, and spaces spanned by nested T-meshes are also nested. In order to span spaces with these properties applying the proposed rules, the T-mesh should fulfill the only requirement of being a 0-balanced quadtree or octree. ..

Complex sochastic boolean systems : new properties of the intrinsic order graph

[EN]A complex stochastic Boolean system (CSBS) is a system depending on an arbitrary number n of stochastic Boolean variables. The analysis of CSBSs is mainly based on the intrinsic order: a partial order relation defined on the set f0; 1gn of binary n-tuples. The usual graphical representation for a CSBS is the intrinsic order graph: the Hasse diagram of the intrinsic order. In this paper, some new properties of the intrinsic order graph are studied. Particularly, the set and the number of its edges, the degree and neighbors of each vertex, as well as typical properties, such as the symmetry and fractal structure of this graph, are analyzed…

A simple strategy for defining polynomial spline spaces over hierarchical T-meses

[EN]We present a new strategy for constructing spline spaces over hierarchical T-meshes with quad- and octree subdivision scheme. The proposed technique includes some simple rules for inferring local knot vectors to define C 2 -continuous cubic tensor product spline blending functions. Our conjecture is that these rules allow to obtain, for a given T-mesh, a set of linearly independent spline functions with the property that spaces spanned by nested T-meshes are also nested, and therefore, the functions can reproduce cubic polynomials. In order to span spaces with these properties applying the proposed rules, the T-mesh should fulfill the only requirement of being a 0- balanced mesh...

Construction of polynomial spline spaces over quadtree and octree T-meshes

[EN]We present a new strategy for constructing tensor product spline spaces over quadtree and octree T-meshes. The proposed technique includes some simple rules for inferring local knot vectors to define spline blending functions. These rules allow to obtain for a given T-mesh a set of cubic spline functions that span a space with nice properties: it can reproduce cubic polynomials, the functions are C2-continuous, linearly independent, and spaces spanned by nested T-meshes are also nested. In order to span spaces with these properties applying the proposed rules, the T-mesh should fulfill the only requirement of being a 0-balanced quadtree or octree. ..

On the Design of a Boolean-network Robot Swarm: Collective Recognition of Ground Patterns.

Uno dei principali ambiti di ricerca dell’intelligenza artificiale concerne la realizzazione di agenti (in particolare, robot) in grado di aiutare o sostituire l’uomo nell’esecuzione di determinate attività. A tal fine, è possibile procedere seguendo due diversi metodi di progettazione: la progettazione manuale e la progettazione automatica. Quest’ultima può essere preferita alla prima nei contesti in cui occorra tenere in considerazione requisiti quali flessibilità e adattamento, spesso essenziali per lo svolgimento di compiti non banali in contesti reali. La progettazione automatica prende in considerazione un modello col quale rappresentare il comportamento dell’agente e una tecnica di ricerca (oppure di apprendimento) che iterativamente modifica il modello al fine di renderlo il più adatto possibile al compito in esame. In questo lavoro, il modello utilizzato per la rappresentazione del comportamento del robot è una rete booleana (Boolean network o Kauffman network). La scelta di tale modello deriva dal fatto che possiede una semplice struttura che rende agevolmente studiabili le dinamiche tuttavia complesse che si manifestano al suo interno. Inoltre, la letteratura recente mostra che i modelli a rete, quali ad esempio le reti neuronali artificiali, si sono dimostrati efficaci nella programmazione di robot. La metodologia per l’evoluzione di tale modello riguarda l’uso di tecniche di ricerca meta-euristiche in grado di trovare buone soluzioni in tempi contenuti, nonostante i grandi spazi di ricerca. Lavori precedenti hanno gia dimostrato l’applicabilità e investigato la metodologia su un singolo robot. Lo scopo di questo lavoro è quello di fornire prova di principio relativa a un insieme di robot, aprendo nuove strade per la progettazione in swarm robotics. In questo scenario, semplici agenti autonomi, interagendo fra loro, portano all’emergere di un comportamento coordinato adempiendo a task impossibili per la singola unità. Questo lavoro fornisce utili ed interessanti opportunità anche per lo studio delle interazioni fra reti booleane. Infatti, ogni robot è controllato da una rete booleana che determina l’output in funzione della propria configurazione interna ma anche dagli input ricevuti dai robot vicini. In questo lavoro definiamo un task in cui lo swarm deve discriminare due diversi pattern sul pavimento dell’arena utilizzando solo informazioni scambiate localmente. Dopo una prima serie di esperimenti preliminari che hanno permesso di identificare i parametri e il migliore algoritmo di ricerca, abbiamo semplificato l’istanza del problema per meglio investigare i criteri che possono influire sulle prestazioni. E’ stata così identificata una particolare combinazione di informazione che, scambiata localmente fra robot, porta al miglioramento delle prestazioni. L’ipotesi è stata confermata applicando successivamente questo risultato ad un’istanza più difficile del problema. Il lavoro si conclude suggerendo nuovi strumenti per lo studio dei fenomeni emergenti in contesti in cui le reti booleane interagiscono fra loro.

The Poincaré polynomial for the Hilbert scheme of points of C^2

Questo lavoro prende in esame lo schema di Hilbert di punti di C^2, il quale viene descritto assieme ad alcune sue proprietà, ad esempio la sua struttura hyper-kahleriana. Lo scopo della tesi è lo studio del polinomio di Poincaré di tale schema di Hilbert: ciò che si ottiene è una espressione del tipo serie di potenze, la quale è un caso particolare di una formula molto più generale, nota con il nome di formula di Goettsche.

Automatic Design of Boolean Networks for Modelling Differentiation Trees

Real living cell is a complex system governed by many process which are not yet fully understood: the process of cell differentiation is one of these. In this thesis work we make use of a cell differentiation model to develop gene regulatory networks (Boolean networks) with desired differentiation dynamics. To accomplish this task we have introduced techniques of automatic design and we have performed experiments using various differentiation trees. The results obtained have shown that the developed algorithms, except the Random algorithm, are able to generate Boolean networks with interesting differentiation dynamics. Moreover, we have presented some possible future applications and developments of the cell differentiation model in robotics and in medical research. Understanding the mechanisms involved in biological cells can gives us the possibility to explain some not yet understood dangerous disease, i.e the cancer. Le cellula è un sistema complesso governato da molti processi ancora non pienamente compresi: il differenziamento cellulare è uno di questi. In questa tesi utilizziamo un modello di differenziamento cellulare per sviluppare reti di regolazione genica (reti Booleane) con dinamiche di differenziamento desiderate. Per svolgere questo compito abbiamo introdotto tecniche di progettazione automatica e abbiamo eseguito esperimenti utilizzando vari alberi di differenziamento. I risultati ottenuti hanno mostrato che gli algoritmi sviluppati, eccetto l'algoritmo Random, sono in grado di poter generare reti Booleane con dinamiche di differenziamento interessanti. Inoltre, abbiamo presentato alcune possibili applicazioni e sviluppi futuri del modello di differenziamento in robotica e nella ricerca medica. Capire i meccanismi alla base del funzionamento cellulare può fornirci la possibilità di spiegare patologie ancora oggi non comprese, come il cancro.

Efficient computation of discrete polynomial transforms

This letter presents a new recursive method for computing discrete polynomial transforms. The method is shown for forward and inverse transforms of the Hermite, binomial, and Laguerre transforms. The recursive flow diagrams require only 2 additions, 2( +1) memory units, and +1multipliers for the +1-point Hermite and binomial transforms. The recursive flow diagram for the +1-point Laguerre transform requires 2 additions, 2( +1) memory units, and 2( +1) multipliers. The transform computation time for all of these transforms is ( )