Discontinuous Galerkin methods for the one-dimensional Vlasov-Poisson system

We construct a new family of semi-discrete numerical schemes for the approximation of the one-dimensional periodic Vlasov-Poisson system. The methods are based on the coupling of discontinuous Galerkin approximation to the Vlasov equation and several finite element (conforming, non-conforming and mixed) approximations for the Poisson problem. We show optimal error estimates for the all proposed methods in the case of smooth compactly supported initial data. The issue of energy conservation is also analyzed for some of the methods.

Mathematical description of bacterial traveling pulses

The Keller-Segel system has been widely proposed as a model for bacterial waves driven by chemotactic processes. Current experiments on E. coli have shown precise structure of traveling pulses. We present here an alternative mathematical description of traveling pulses at a macroscopic scale. This modeling task is complemented with numerical simulations in accordance with the experimental observations. Our model is derived from an accurate kinetic description of the mesoscopic run-and-tumble process performed by bacteria. This model can account for recent experimental observations with E. coli. Qualitative agreements include the asymmetry of the pulse and transition in the collective behaviour (clustered motion versus dispersion). In addition we can capture quantitatively the main characteristics of the pulse such as the speed and the relative size of tails. This work opens several experimental and theoretical perspectives. Coefficients at the macroscopic level are derived from considerations at the cellular scale. For instance the stiffness of the signal integration process turns out to have a strong effect on collective motion. Furthermore the bottom-up scaling allows to perform preliminary mathematical analysis and write efficient numerical schemes. This model is intended as a predictive tool for the investigation of bacterial collective motion.

Estudio sobre la extracción de puntos característicos en imágenes y sus aplicaciones

En aquest treball realitzem un estudi sobre la detecció y la descripció de punts característics, una tecnologia que permet extreure informació continguda en les imatges. Primerament presentem l'estat de l'art juntament amb una avaluació dels mètodes més rellevants. A continuació proposem els nous mètodes que hem creat de detecció i descripció, juntament amb l'algorisme òptim anomenat DART, el qual supera l'estat de l'art. Finalment mostrem algunes aplicacions on s'utilitzen els punts DART. Basant-se en l'aproximació de l'espai d'escales Gaussià, el detector proposat pot extreure punts de distint tamany invariants davant canvis en el punt de vista, la rotació i la iluminació. La reutilització de l'espai d'escales durant el procés de descripció, així com l'ús d'estructures simplificades i optimitzades, permeten realitzar tot el procediment en un temps computacional menor a l'obtingut fins al moment. Així s'aconsegueixen punts invariants i distingibles de forma ràpida, el qual permet la seva utilització en aplicacions com el seguiment d'objectes, la reconstrucció d'escenaris 3D i en motors de cerca visual.

Discontinuous Galerkin methods for the Multi-dimensional Vlasov-Poisson problem

We introduce and analyze two new semi-discrete numerical methods for the multi-dimensional Vlasov-Poisson system. The schemes are constructed by combing a discontinuous Galerkin approximation to the Vlasov equation together with a mixed finite element method for the Poisson problem. We show optimal error estimates in the case of smooth compactly supported initial data. We propose a scheme that preserves the total energy of the system.

Inclusió de les TIC en el portafoli de l'estudiant per a l'ensenyament dels mètodes numèrics

La finalitat d’aquest projecte ha estat la millora de la formació global dels estudiants. Concretament, mitjançant la creació d’un portafolis que contingui les diferents activitats que ha realitzat l’estudiant al llarg del curs es pretén potenciar tant les competències específiques com les competències transversals dels estudiants. Concretament, aquest objectiu s'ha assolit mitjançant el disseny i el desenvolupament de: 1. nou material docent corresponent a la presentació dels continguts de l’assignatura (apunts, presentacions, animacions,... ) amb el que s'ha pretès promoure el treball individual i la capacitat d’autoaprenentatge dels estudiants. 2. sesions dirigits que es realitzen en aules informàtiques amb el que s'ha volgut incrementar la motivació i desenvolupar un esperit crític dels estudiants 3. treballs tutelats que els estudiants realitzaran en grups, posteriorments pesentaran a la resta de companys i que finalment condueixen a la redacció d’un informe final. D'aquesta manera s'ha pretès desenvolupar les competències transversals dels estudiants

Aula matemàtica, 2a. part. : un projecte per a la millora de l'aprenentatge de les matemàtiques a la UAB

El projecte Aula Matemàtica consta de dues parts. 1. Elaborar un material d'autoaprenentatge en suport digital que cobreixi tots els temes de Matemàtiques de 1r. curs de les carreres de Ciències (Biologia, Química, etc.) i les Enginyeries. Aquest material, accessible des de qualsevol ordinador connectat a Internet, és una base de dades de problemes que els alumnes poden utilitzar per a treballar el temes explicats a classe, o be per cobrir deficiències a la seva formació pre-universitària. Al mateix temps, es poden realitzar exàmens, i els alumnes poden practicar amb els problemes d'examen. 2. Durant unes hores cada dia, oferir una (o diverses) aules d'informàtica al campus de la UAB amb presència de personal de suport (professors, o becaris de darrers cursos de matemàtiques o doctorat) per tal que els alumnes que vulguin (o necessitin) puguin practicar amb ajuda, i consultat els dubtes que tinguin. En la fase actual del projecte s’han fet les següents actuacions: 1. S’ha obert una aula d’informàtica amb suport de becaris a la facultat de Ciències, on a més de practicar els alumnes, s’han efectuat exàmens. 2. S’ha treballat en el programa per tal de fer-lo més amigable. 3. S’ha ampliat la base de problemes fins a 1450, i cobrir totes les assignatures de Matemàtiques i Estadística de 1r. curs de la facultat de Ciències i l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeries. 4. S’ha començat a treballar per a la utilització del programa a Secundària. 5. S’han fet avanços molt importants per tal d’incorporar problemes amb resposta oberta. 6. El programa és accessible des de qualsevol ordenador amb Internet.

Adaptació del model europeu (EEES) de les assignatures relacionades amb organització i mètodes de treball de la Diplomatura de relacions Laborals

L'adaptació dels estudis a l'Espai Europeu d'Educació Superior (EEES) comporta l'establiment d'un nou paradigma docent centrat en l'estudiant, l'ús d'una nova unitat de valoració de l'activitat acadèmica, el crèdit europeu, i enfortir i repensar l'avaluació de l'aprenentatge. Aquesta adaptació representa una transformació profunda en el paper que juga tant el professor com l'alumne. En aquest context, es fa molt necessari adaptar les metodologies docents, els continguts i les eines d'interacció amb els alumnes. La finalitat d'aquest projecte consisteix en adaptar les assignatures troncals d'Organització i Mètodes de Treball de la Diplomatura de Relacions Laborals a aquest nou entorn. Per a tal fi, a part d'elaborar un pla docent consistent al EEES, també s'han de desenvolupar continguts, eines d'interacció i metodologies d'avaluació que permetin millorar el nivell de formació i el rendiment acadèmic de l'estudiant. Aquest projecte comprèn sis accions específiques per aconseguir-ho: 1) L'elaboració de la guia docent (objectius, capacitats a treballar, continguts, metodologia, avaluació, etc.); 2) L'elaboració del programa d'activitats (on es concreten les activitats d'aprenentatge que l'estudiant ha de dur a terme per assolir els objectius formatius: projectes tutoritzats, estudis de casos , lectures orientades, etc.) 3) Elaboració del material teòric. Aquesta acció té com a objectiu realitzar un llibre bàsic que comprengui la totalitat de la matèria relacionada amb OMT. 4) Elaboració del material pràctic. 5) Creació d'una pàgina web per aquest material. Aquesta web pretén ser un espai de treball comú pels estudiants de Relacions Laborals que cursin assignatures d'OMT a la UAB i la UPF. 6) Realitzar un projecte pilot tutoritzat. Aquesta prova pilot sorgeix arran de converses informals mantingudes amb alumnes de la diplomatura i la coordinadora d'estudis.

Pla de millora de la docència del Departament de Matemàtica Econòmica, Financera i Actuarial

La finalitat del projecte (bianual 2007-09) era aconseguir una millora de la docència que imparteix el Departament de Matemàtica Econòmica, Financera i Actuarial. La nostra tasca principal ha consistit en obtenir uns indicadors que ens permetessin conèixer millor el nostre alumnat, per tal de tenir la màxima informació a l'hora de plantejar la revisió global que representa la implantació dels nous graus d’acord amb les directrius del procés de Convergència Europea. En aquest projecte han participat tots els coordinadors de les assignatures obligatòries del Departament i els tres Grups d’Innovació Docent formats per membres del Departament. S’han analitzat les dades de les assignatures des del curs 2000-01 fins 2006-07 per tal de tenir informació sobre l’eficàcia de cursar les assignatures d’Introducció a les Matemàtiques i la seva incidència en els aprovats a Matemàtiques I i II . També s’han estudiat dades sobre el col·lectiu de repetidors. Com a resultat d’aquest estudi i de les enquestes que s’han fet, s’han redactat dos articles: “Propuesta de mejora de la actuación docente a partir de las características del alumnado de primer curso de Matemáticas en la Facultad de Economía y Empresa de la Universidad de Barcelona” y “Estudio del perfil del alumnado de primer curso en la Facultad de Economía y Empresa de la Universidad de Barcelona” que s’han presentat a dos congressos d’Innovació Docent (Burgos, setembre-2009 i Vigo, juliol-2009).

Detecció i localització d'impactes a estructures aeroespacials

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Universidad Politécnica de Madrid, Espanya, entre setembre i o desembre del 2007. Actualment la indústria aeroespacial i aeronàutica té com prioritat millorar la fiabilitat de las seves estructures a través del desenvolupament de nous sistemes per a la monitorització i detecció d’impactes. Hi ha diverses tècniques potencialment útils, i la seva aplicabilitat en una situació particular depèn críticament de la mida del defecte que permet l’estructura. Qualsevol defecte canviarà la resposta vibratòria de l’element estructural, així com el transitori de l’ona que es propaga per l’estructura elàstica. Correlacionar aquests canvis, que poden ser detectats experimentalment amb l’ocurrència del defecte, la seva localització i quantificació, és un problema molt complex. Aquest treball explora l’ús de l'Anàlisis de Components Principals (Principal Component Analysis - PCA-) basat en la formulació dels estadístics T2 i Q per tal de detectar i distingir els defectes a l'estructura, tot correlacionant els seus canvis a la resposta vibratòria. L’estructura utilitzada per l’estudi és l’ala d’una turbina d’un avió comercial. Aquesta ala s’excita en un extrem utilitzant un vibrador, i a la qual s'han adherit set sensors PZT a la superfície. S'aplica un senyal conegut i s'analitzen les respostes. Es construeix un model PCA utilitzant dades de l’estructura sense defecte. Per tal de provar el model, s'adhereix un tros d’alumini en quatre posicions diferents. Les dades dels assajos de l'estructura amb defecte es projecten sobre el model. Les components principals i les distàncies de Q-residual i T2-Hotelling s'utilitzaran per a l'anàlisi de les incidències. Q-residual indica com de bé s'adiu cadascuna de les mostres al model PCA, ja que és una mesura de la diferència, o residu, entre la mostra i la seva projecció sobre les components principals retingudes en el model. La distància T2-Hotelling és una mesura de la variació de cada mostra dins del model PCA, o el que vindria a ser el mateix, la distància al centre del model PCA.

Mètodes algebraics i de teoria de la prova per a la formalització del raonament vague

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Università degli studi di Siena, Italy , entre 2007 i 2009. El projecte ha consistit en un estudi de la formalització lògica del raonament en presència de vaguetat amb els mètodes de la Lògica Algebraica i de la Teoria de la Prova. S'ha treballat fonamental en quatre direccions complementàries. En primer lloc, s'ha proposat un nou plantejament, més abstracte que el paradigma dominant fins ara, per l'estudi dels sistemes de lògica borrosa. Fins ara en l'estudi d'aquests sistemes l'atenció havia recaigut essencialment en l'obtenció de semàntiques basades en tnormes contínues (o almenys contínues per l'esquerra). En primer nivell de major abstracció hem estudiat les propietats de completesa de les lògiques borroses (tant proposicionals com de primer ordre) respecte de semàntiques definides sobre qualsevol cadena de valors de veritat, no necessàriament només sobre l'interval unitat dels nombres reals. A continuació, en un nivell encara més abstracte, s’ha pres l'anomenada jerarquia de Leibniz de la Lògica Algebraica Abstracta que classifica tots els sistemes lògics amb un bon comportament algebraic i s'ha expandit a una nova jerarquia (que anomenem implicacional) que permet definir noves classes de lògiques borroses que contenen quasi totes les conegudes fins ara. En segon lloc, s’ha continuat una línia d'investigació iniciada els darrers anys consistent en l'estudi de la veritat parcial com a noció sintàctica (és a dir, com a constants de veritat explícites en els sistemes de prova de les lògiques borroses). Per primer cop, s’ha considerat la semàntica racional per les lògiques proposicionals i la semàntica real i racional per les lògiques de primer ordre expandides amb constants. En tercer lloc, s’ha tractat el problema més fonamental del significat i la utilitat de les lògiques borroses com a modelitzadores de (part de) els fenòmens de la vaguetat en un darrer article de caràcter més filosòfic i divulgatiu, i en un altre més tècnic en què defensem la necessitat i presentem l'estat de l'art de l'estudi de les estructures algèbriques associades a les lògiques borroses. Finalment, s’ha dedicat la darrera part del projecte a l'estudi de la complexitat aritmètica de les lògiques borroses de primer ordre.

Desarrollo de un sistema de clasificación de recursos electrónicos en el ámbito de la lógica matemática

El presente trabajo define una taxonomía para la clasificación de recursos digitales del ámbito de la lógica tradicional, y más concretamente los recursos que se podrían generar en el ámbito de la asignatura de Lógica Matemática del plan de estudios de las titulaciones de Ingeniería Técnica de Gestión y de Sistemas impartidas en la Universitat Oberta de Catalunya (UOC).

Mètodes empírics en lingüística cognitiva

Peer-reviewed

Application of compositional data analysis to geochemical data of marine sediments

In an earlier investigation (Burger et al., 2000) five sediment cores near the RodriguesTriple Junction in the Indian Ocean were studied applying classical statistical methods(fuzzy c-means clustering, linear mixing model, principal component analysis) for theextraction of endmembers and evaluating the spatial and temporal variation ofgeochemical signals. Three main factors of sedimentation were expected by the marinegeologists: a volcano-genetic, a hydro-hydrothermal and an ultra-basic factor. Thedisplay of fuzzy membership values and/or factor scores versus depth providedconsistent results for two factors only; the ultra-basic component could not beidentified. The reason for this may be that only traditional statistical methods wereapplied, i.e. the untransformed components were used and the cosine-theta coefficient assimilarity measure.During the last decade considerable progress in compositional data analysis was madeand many case studies were published using new tools for exploratory analysis of thesedata. Therefore it makes sense to check if the application of suitable data transformations,reduction of the D-part simplex to two or three factors and visualinterpretation of the factor scores would lead to a revision of earlier results and toanswers to open questions . In this paper we follow the lines of a paper of R. Tolosana-Delgado et al. (2005) starting with a problem-oriented interpretation of the biplotscattergram, extracting compositional factors, ilr-transformation of the components andvisualization of the factor scores in a spatial context: The compositional factors will beplotted versus depth (time) of the core samples in order to facilitate the identification ofthe expected sources of the sedimentary process.Kew words: compositional data analysis, biplot, deep sea sediments

Analysis of Pleistocene paleodrainage evolution in the Po Basin (Italy) by multivariate statistical techniques

In order to obtain a high-resolution Pleistocene stratigraphy, eleven continuouslycored boreholes, 100 to 220m deep were drilled in the northern part of the PoPlain by Regione Lombardia in the last five years. Quantitative provenanceanalysis (QPA, Weltje and von Eynatten, 2004) of Pleistocene sands was carriedout by using multivariate statistical analysis (principal component analysis, PCA,and similarity analysis) on an integrated data set, including high-resolution bulkpetrography and heavy-mineral analyses on Pleistocene sands and of 250 majorand minor modern rivers draining the southern flank of the Alps from West toEast (Garzanti et al, 2004; 2006). Prior to the onset of major Alpine glaciations,metamorphic and quartzofeldspathic detritus from the Western and Central Alpswas carried from the axial belt to the Po basin longitudinally parallel to theSouthAlpine belt by a trunk river (Vezzoli and Garzanti, 2008). This scenariorapidly changed during the marine isotope stage 22 (0.87 Ma), with the onset ofthe first major Pleistocene glaciation in the Alps (Muttoni et al, 2003). PCA andsimilarity analysis from core samples show that the longitudinal trunk river at thistime was shifted southward by the rapid southward and westward progradation oftransverse alluvial river systems fed from the Central and Southern Alps.Sediments were transported southward by braided river systems as well as glacialsediments transported by Alpine valley glaciers invaded the alluvial plain.Kew words: Detrital modes; Modern sands; Provenance; Principal ComponentsAnalysis; Similarity, Canberra Distance; palaeodrainage

Weighted Logratio Biplots, Correspondence Analysis and Spectral Maps

Starting with logratio biplots for compositional data, which are based on the principle of subcompositional coherence, and then adding weights, as in correspondence analysis, we rediscover Lewi's spectral map and many connections to analyses of two-way tables of non-negative data. Thanks to the weighting, the method also achieves the property of distributional equivalence