SNA--a toolbox for the stoichiometric analysis of metabolic networks

BACKGROUND: Despite recent algorithmic and conceptual progress, the stoichiometric network analysis of large metabolic models remains a computationally challenging problem. RESULTS: SNA is a interactive, high performance toolbox for analysing the possible steady state behaviour of metabolic networks by computing the generating and elementary vectors of their flux and conversions cones. It also supports analysing the steady states by linear programming. The toolbox is implemented mainly in Mathematica and returns numerically exact results. It is available under an open source license from: http://bioinformatics.org/project/?group_id=546. CONCLUSION: Thanks to its performance and modular design, SNA is demonstrably useful in analysing genome scale metabolic networks. Further, the integration into Mathematica provides a very flexible environment for the subsequent analysis and interpretation of the results.

Computer algebra for x-ray spectral reconstruction between 6 and 25 MV

A previously presented algorithm for the reconstruction of bremsstrahlung spectra from transmission data has been implemented into MATHEMATICA. Spectra vectorial algebra has been used to solve the matrix system A * F = T. The new implementation has been tested by reconstructing photon spectra from transmission data acquired in narrow beam conditions, for nominal energies of 6, 15, and 25 MV. The results were in excellent agreement with the original calculations. Our implementation has the advantage to be based on a well-tested mathematical kernel. Furthermore it offers a comfortable user interface.

THREE HUNDRED YEARS OF THE ST. PETERSBURG PARADOX

The St. Petersburg Paradox was first presented by Nicholas Bernoulli in 1713. It is related to a gambling game whose mathematical expected payoff is infinite, but no reasonable person would pay more than $25 to play it. In the history, a number of ideas in different areas have been developed to solve this paradox, and this report will mainly focus on mathematical perspective of this paradox. Different ideas and papers will be reviewed, including both classical ones of 18th and 19th century and some latest developments. Each model will be evaluated by simulation using Mathematica.

Modulus method and radial stretch map in the Heisenberg group

We develop a modulus method for surface families inside a domain in the Heisenberg group and we prove that the stretch map between two Heisenberg spherical rings is a minimiser for the mean distortion among the class of contact quasiconformal maps between these rings which satisfy certain boundary conditions.

3G network traffic sources measurement and analysis

In this paper, we show statistical analyses of several types of traffic sources in a 3G network, namely voice, video and data sources. For each traffic source type, measurements were collected in order to, on the one hand, gain better understanding of the statistical characteristics of the sources and, on the other hand, enable forecasting traffic behaviour in the network. The latter can be used to estimate service times and quality of service parameters. The probability density function, mean, variance, mean square deviation, skewness and kurtosis of the interarrival times are estimated by Wolfram Mathematica and Crystal Ball statistical tools. Based on evaluation of packet interarrival times, we show how the gamma distribution can be used in network simulations and in evaluation of available capacity in opportunistic systems. As a result, from our analyses, shape and scale parameters of gamma distribution are generated. Data can be applied also in dynamic network configuration in order to avoid potential network congestions or overflows. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

Die Mathematik bei den Juden

Moritz Steinschneider

Entire functions uniformly bounded on balls of a Banach space

Let X be an in�finite-dimensional complex Banach space. Very recently, several results on the existence of entire functions on X bounded on a given ball B1 � X and unbounded on another given ball B2 � X have been obtained. In this paper we consider the problem of �finding entire functions which are uniformly bounded on a collection of balls and unbounded on the balls of some other collection. RESUMEN. Sea X un espacio de Banach complejo de dimensión infinita. En este trabajo, los autores estudian el problema de encontrar una función entera en X que esté uniformemente acotada en una colección de de bolas en X y que no esté acotada en las bolas de otra colección.

Lineability of the set of holomorphic mappings with dense range

Let U be an open subset of a separable Banach space. Let F be the collection of all holomorphic mappings f from the open unit disc D � C into U such that f(D) is dense in U. We prove the lineability and density of F in appropriate spaces for diferent choices of U. RESUMEN. Sea U un subconjunto abierto de un espacio de Banach separable. Sea F el conjunto de funciones holomorfas f definidas en el disco unidad D del plano complejo con valores en U tales que f(D) es denso en U. En el artículo se demuestra la lineabilidad y densidad del conjunto F para diferentes elecciones de U.

Gromov hyperbolicity of periodic planar graphs

The study of hyperbolic graphs is an interesting topic since the hyperbolicity of a geodesic metric space is equivalent to the hyperbolicity of a graph related to it. The main result in this paper is a very simple characterization of the hyperbolicity of a large class of periodic planar graphs.

Interpretación geométrica de redes neuronales recurrentes discretas mediante grafos completos

El objetivo del presente trabajo de investigación es explorar nuevas técnicas de implementación, basadas en grafos, para las Redes de Neuronas, con el fin de simplificar y optimizar las arquitecturas y la complejidad computacional de las mismas. Hemos centrado nuestra atención en una clase de Red de Neuronas: las Redes de Neuronas Recursivas (RNR), también conocidas como redes de Hopfield. El problema de obtener la matriz sináptica asociada con una RNR imponiendo un determinado número de vectores como puntos fijos, no está en absoluto resuelto, el número de vectores prototipo que pueden ser almacenados en la red, cuando se utiliza la ley de Hebb, es bastante limitado, la red se satura rápidamente cuando se pretende almacenar nuevos prototipos. La ley de Hebb necesita, por tanto, ser revisada. Algunas aproximaciones dirigidas a solventar dicho problema, han sido ya desarrolladas. Nosotros hemos desarrollado una nueva aproximación en la forma de implementar una RNR en orden a solucionar estos problemas. La matriz sináptica es obtenida mediante la superposición de las componentes de los vectores prototipo, sobre los vértices de un Grafo, lo cual puede ser también interpretado como una coloración de dicho grafo. Cuando el periodo de entrenamiento se termina, la matriz de adyacencia del Grafo Resultante o matriz de pesos, presenta ciertas propiedades por las cuales dichas matrices serán llamadas tetraédricas. La energía asociada a cualquier estado de la red es representado por un punto (a,b) de R2. Cada uno de los puntos de energía asociados a estados que disten lo mismo del vector cero está localizado sobre la misma línea de energía de R2. El espacio de vectores de estado puede, por tanto, clasificarse en n clases correspondientes a cada una de las n diferentes distancias que puede tener cualquier vector al vector cero. La matriz (n x n) de pesos puede reducirse a un n-vector; de esta forma, tanto el tiempo de computación como el espacio de memoria requerido par almacenar los pesos, son simplificados y optimizados. En la etapa de recuperación, es introducido un vector de parámetros R2, éste es utilizado para controlar la capacidad de la red: probaremos que lo mayor es la componente a¡, lo menor es el número de puntos fijos pertenecientes a la línea de energía R¡. Una vez que la capacidad de la red ha sido controlada mediante este parámetro, introducimos otro parámetro, definido como la desviación del vector de pesos relativos, este parámetro sirve para disminuir ostensiblemente el número de parásitos. A lo largo de todo el trabajo, hemos ido desarrollando un ejemplo, el cual nos ha servido para ir corroborando los resultados teóricos, los algoritmos están escritos en un pseudocódigo, aunque a su vez han sido implamentados utilizando el paquete Mathematica 2.2., mostrándolos en un volumen suplementario al texto.---ABSTRACT---The aim of the present research is intended to explore new specifícation techniques of Neural Networks based on Graphs to be used in the optimization and simplification of Network Architectures and Computational Complexhy. We have focused our attention in a, well known, class of Neural Networks: the Recursive Neural Networks, also known as Hopfield's Neural Networks. The general problem of constructing the synaptic matrix associated with a Recursive Neural Network imposing some vectors as fixed points is fer for completery solved, the number of prototype vectors (learning patterns) which can be stored by Hebb's law is rather limited and the memory will thus quickly reach saturation if new prototypes are continuously acquired in the course of time. Hebb's law needs thus to be revised in order to allow new prototypes to be stored at the expense of the older ones. Some approaches related with this problem has been developed. We have developed a new approach of implementing a Recursive Neural Network in order to sob/e these kind of problems, the synaptic matrix is obtained superposing the components of the prototype vectors over the vértices of a Graph which may be interpreted as a coloring of the Graph. When training is finished the adjacency matrix of the Resulting Graph or matrix of weights presents certain properties for which it may be called a tetrahedral matrix The energy associated to any possible state of the net is represented as a point (a,b) in R2. Every one of the energy points associated with state-vectors having the same Hamming distance to the zero vector are located over the same energy Une in R2. The state-vector space may be then classified in n classes according to the n different possible distances firom any of the state-vectors to the zero vector The (n x n) matrix of weights may also be reduced to a n-vector of weights, in this way the computational time and the memory space required for obtaining the weights is optimized and simplified. In the recall stage, a parameter vectora is introduced, this parameter is used for controlling the capacity of the net: it may be proved that the bigger is the r, component of J, the lower is the number of fixed points located in the r¡ energy line. Once the capacity of the net has been controlled by the ex parameter, we introduced other parameter, obtained as the relative weight vector deviation parameter, in order to reduce the number of spurious states. All along the present text, we have also developed an example, which serves as a prove for the theoretical results, the algorithms are shown in a pseudocode language in the text, these algorithm so as the graphics have been developed also using the Mathematica 2.2. mathematical package which are shown in a supplementary volume of the text.

Four-Band Hamiltonian for fast calculations in intermediate-band solar cells

The 8-dimensional Luttinger–Kohn–Pikus–Bir Hamiltonian matrix may be made up of four 4-dimensional blocks. A 4-band Hamiltonian is presented, obtained from making the non-diagonal blocks zero. The parameters of the new Hamiltonian are adjusted to fit the calculated effective masses and strained QD bandgap with the measured ones. The 4-dimensional Hamiltonian thus obtained agrees well with measured quantum efficiency of a quantum dot intermediate band solar cell and the full absorption spectrum can be calculated in about two hours using Mathematica© and a notebook. This is a hundred times faster than with the commonly-used 8-band Hamiltonian and is considered suitable for helping design engineers in the development of nanostructured solar cells.

Desarrollo de aplicaciones interactivas para la docencia de estructuras en Ingeniería Civil

Las nuevas tecnologías aplicadas a la enseñanza permiten la visualización de fenómenos físicos y su relación con la base matemática utilizada en la modelización de los mismos. En este trabajo se ha utilizado el programa Mathematica para realizar una aplicación ilustrativa del oscilador con un grado de libertad en funcionamiento libre, amortiguado y forzado armónicamente. El oscilador de 1 GL forma parte del conocimiento de base en el análisis de estructuras bajo cargas dinámicas (sismos), y la comprensión de sus fundamentos teóricos, así como la influencia de los parámetros implicados, deben ser objetivo didáctico prioritario en las asignaturas relacionadas con el cálculo avanzado de estructuras. En la aplicación desarrollada se pueden variar las características intrínsecas del oscilador (rigidez, constante de amortiguación y masa) y la fuerza aplicada (amplitud y frecuencia). El resultado se visualiza en forma de gráfico animado del movimiento permanente resultante. Las ecuaciones resultantes y los parámetros característicos (frecuencia natural, coeficiente de amortiguamiento, razón de frecuencias, factor de amplificación dinámica, ángulo de desfase…) también están disponibles de una forma interactiva. Las constantes de integración que definen las condiciones iniciales, y la ventana de tiempos mostrada pueden variarse asimismo. La aplicación puede ejecutarse desde cualquier navegador.

Coordinación vertical de la formación en Cálculo de Estructuras dentro del Grado en Ingeniería Civil: Desarrollo de aplicaciones interactivas para la docencia

Las nuevas tecnologías aplicadas a la enseñanza permiten la visualización de fenómenos físicos y su relación con la base matemática utilizada en la modelización de los mismos. En este trabajo se ha utilizado el programa Mathematica para realizar aplicaciones ilustrativas de distintos conceptos básicos para el cálculo de estructuras de ingeniería civil y edificación. Se han tratado temas como la reología, la plastificación de los materiales, la relación entre tensiones y deformaciones de los sólidos elásticos o la dinámica estructural, siempre desde un punto de vista teórico-práctico y tratando de mantener en todo momento un carácter interactivo que permita la participación activa de los estudiantes. Cada aplicación compagina los fundamentos teóricos y la influencia de los parámetros implicados, con la visualización en forma de gráfico animado de la función resultante.