Unifying Time to Contact Estimation and Collision Avoidance across Species

The -function and the -function are phenomenological models that are widely used in the context of timing interceptive actions and collision avoidance, respectively. Both models were previously considered to be unrelated to each other: is a decreasing function that provides an estimation of time-to-contact (ttc) in the early phase of an object approach; in contrast, has a maximum before ttc. Furthermore, it is not clear how both functions could be implemented at the neuronal level in a biophysically plausible fashion. Here we propose a new framework the corrected modified Tau function capable of predicting both -type ("") and -type ("") responses. The outstanding property of our new framework is its resilience to noise. We show that can be derived from a firing rate equation, and, as , serves to describe the response curves of collision sensitive neurons. Furthermore, we show that predicts the psychophysical performance of subjects determining ttc. Our new framework is thus validated successfully against published and novel experimental data. Within the framework, links between -type and -type neurons are established. Therefore, it could possibly serve as a model for explaining the co-occurrence of such neurons in the brain.

A Theory of Representative Behavior in the Dictator Game

In this paper we present a model of representative behavior in the dictator game. Individuals have simultaneous and non-contradictory preferences over monetary payoffs, altruistic actions and equity concerns. We require that these behaviors must be aggregated and founded in principles of representativeness and empathy. The model results match closely the observed mean split and replicate other empirical regularities (for instance, higher stakes reduce the willingness to give). In addition, we connect representative behavior with an allocation rule built on psychological and behavioral arguments. An approach consistently neglected in this literature. Key words: Dictator Game, Behavioral Allocation Rules, Altruism, Equity Concerns, Empathy, Self-interest JEL classification: C91, D03, D63, D74.

Extending the canopy flow model for natural, highly flexible macrophyte canopies

Flow structures above vegetation canopies have received much attention within terrestrial and aquatic literature. This research has led to a good process understanding of mean and turbulent canopy flow structure. However, much of this research has focused on rigid or semi-rigid vegetation with relatively simple morphology. Aquatic macrophytes differ from this form, exhibiting more complex morphologies, predominantly horizontal posture in the flow and a different force balance. While some recent studies have investigated such canopies, there is still the need to examine the relevance and applicability of general canopy layer theory to these types of vegetation. Here, we report on a range of numerical experiments, using both semi-rigid and highly flexible canopies. The results for the semi-rigid canopies support existing canopy layer theory. However, for the highly flexible vegetation, the flow pattern is much more complex and suggests that a new canopy model may be required.

The Dynamics of Force Fluctuations in Shear Granular Flows

Tämän työn tavoitteena oli tutkia rakeisen materiaalin kinematiikkaa ja rakentaa koelaitteisto rakeisen materiaalin leikkausjännitysvirtauksien tutkimiseen. Kokeellisessa osassa on keskitytty sisäisiin voimaheilahteluihin ja niiden ymmärtämiseen. Teoriaosassa on käyty läpi rakeisen materiaalin yleisiä ominaisuuksia ja lisäksi on esitetty kaksi eri tapaa mallintaa fysikaalisien ominaisuuksien heilahteluja rakeisessa materiaalissa. Nämä kaksi esitettyä mallinnusmenetelmää ovat skalaarinen q-malli ja simulointi. Skalaarinen q-malli määrittelee jokaiseen yksittäiseen rakeeseen kohdistuvan jännityksen, rakeen ollessa osa 2- tai 3-dimensionaalista asetelmaa. Tämän mallin perusidea on kuvata jännityksien epähomogeenisuutta, joka johtuu rakeiden satunnaisasettelusta. Simulointimallinnus perustuu event-driven algoritmiin, missä systeemin dynamiikkaa kuvataan yksittäisillä partikkelien törmäyksillä. Törmäyksien vaiheet ratkaistiin käyttämällä liikemääräyhtälöitä ja restituution määritelmää. Teoriaosuudessa käytiin vielä pieniltä osin läpi syitä jännitysheilahteluihin ja rakeisen materiaalin lukkiintumiseen. Tutkimuslaitteistolla tutkittiin rakeisen materiaalin käyttäytymistä rengasmaisessa leikkausjännitysvirtauksessa. Tutkimusosuuden päätavoitteena oli mitata partikkelien kosketuksista ja törmäyksistä johtuvia hetkellisiä voimaheilahteluja rengastilavuuden pohjalta. Rakeisena materiaalina tutkimuksessa käytettiin teräskuulia. Jännityssignaali ajan funktiona osoittaa suurta heilahtelua, joka voi olla jopa kertalukua keskiarvosta suurempaa. Tällainen suuren amplitudin omaava heilahtelu on merkittävä haittapuoli yleisesti rakeisissa materiaaleissa käytettyjen jatkuvuusmallien kanssa. Tällainen heilahtelu tekee käytetyt jatkuvuusmallit epäpäteviksi. Yleisellä tasolla jännityksien todennäköisyysjakauma on yhtäpitävä skalaarisen q-mallin tuloksien kanssa. Molemmissa tapauksissa todennäköisyysjakaumalla on eksponentiaalinen muoto.

From Full stopping to transparency in a holographic model of heavy ion collisions

We numerically simulate planar shock wave collisions in anti-de Sitter space as a model for heavy ion collisions of large nuclei. We uncover a crossover between two different dynamical regimes as a function of the collision energy. At low energies the shocks first stop and then explode in a manner approximately described by hydrodynamics, in close similarity with the Landau model. At high energies the receding fragments move outwards at the speed of light, with a region of negative energy density and negative longitudinal pressure trailing behind them. The rapidity distribution of the energy density at late times around midrapidity is not approximately boost invariant but Gaussian, albeit with a width that increases with the collision energy.

A model for the evolution of reinforcement learning in fluctuating games

Many species are able to learn to associate behaviours with rewards as this gives fitness advantages in changing environments. Social interactions between population members may, however, require more cognitive abilities than simple trial-and-error learning, in particular the capacity to make accurate hypotheses about the material payoff consequences of alternative action combinations. It is unclear in this context whether natural selection necessarily favours individuals to use information about payoffs associated with nontried actions (hypothetical payoffs), as opposed to simple reinforcement of realized payoff. Here, we develop an evolutionary model in which individuals are genetically determined to use either trial-and-error learning or learning based on hypothetical reinforcements, and ask what is the evolutionarily stable learning rule under pairwise symmetric two-action stochastic repeated games played over the individual's lifetime. We analyse through stochastic approximation theory and simulations the learning dynamics on the behavioural timescale, and derive conditions where trial-and-error learning outcompetes hypothetical reinforcement learning on the evolutionary timescale. This occurs in particular under repeated cooperative interactions with the same partner. By contrast, we find that hypothetical reinforcement learners tend to be favoured under random interactions, but stable polymorphisms can also obtain where trial-and-error learners are maintained at a low frequency. We conclude that specific game structures can select for trial-and-error learning even in the absence of costs of cognition, which illustrates that cost-free increased cognition can be counterselected under social interactions.

From caging to rouse dynamics in polymer melts with intramolecular barriers: a critical test of the mode coupling theory

By means of computer simulations and solution of the equations of the mode coupling theory (MCT),we investigate the role of the intramolecular barriers on several dynamic aspects of nonentangled polymers. The investigated dynamic range extends from the caging regime characteristic of glass-formers to the relaxation of the chain Rouse modes. We review our recent work on this question,provide new results, and critically discuss the limitations of the theory. Solutions of the MCT for the structural relaxation reproduce qualitative trends of simulations for weak and moderate barriers. However, a progressive discrepancy is revealed as the limit of stiff chains is approached. This dis-agreement does not seem related with dynamic heterogeneities, which indeed are not enhanced by increasing barrier strength. It is not connected either with the breakdown of the convolution approximation for three-point static correlations, which retains its validity for stiff chains. These findings suggest the need of an improvement of the MCT equations for polymer melts. Concerning the relaxation of the chain degrees of freedom, MCT provides a microscopic basis for time scales from chain reorientation down to the caging regime. It rationalizes, from first principles, the observed deviations from the Rouse model on increasing the barrier strength. These include anomalous scaling of relaxation times, long-time plateaux, and nonmonotonous wavelength dependence of the mode correlators.

The proportional distribution in a cooperative model with external opportunities

[cat] En aquest article es considera un problema de cooperació entre agents on cada agent realitza una contribució (diners, capital, treball, esforç) per tal d'obtenir un benefici comú a repartir. El repartiment proporcional respecte a les contribucions és una distribució que pertany al nucli del joc cooperatiu associat. A partir d'aquest model bàsic s'introdueix un agent extern que pot realitzar una determinada aportació que serveix per avaluar el potencial benefici de cada subcoalició d'agents si aquest nou agent finalment entrés. Aquesta anàlisi pot produir que el poder relatiu dels agents hagi variat. en concret s'avalua si la distribució proporcional és encara robusta des del punt de vista de la seva pertinença al conjunt de negociació. Amb aquest objectiu, analitzem el problema utilitzant el model de joc cooperatius amb estructura de coalició. Donat que, en general, la distribució proporcional, no pertany al conjunt de negociació, s'estudia una condició suficient per a que així sigui. També enunciem una condició necessària, i finalment es proposa una condició suficient que garanteix que el repartiment proporcional és la única distribució existent dins del conjunt de negociació.

The role of intramolecular barriers on the glass transition of polymers: computer simulations versus mode coupling theory

We present computer simulations of a simple bead-spring model for polymer melts with intramolecular barriers. By systematically tuning the strength of the barriers, we investigate their role on the glass transition. Dynamic observables are analyzed within the framework of the mode coupling theory (MCT). Critical nonergodicity parameters, critical temperatures, and dynamic exponents are obtained from consistent fits of simulation data to MCT asymptotic laws. The so-obtained MCT λ-exponent increases from standard values for fully flexible chains to values close to the upper limit for stiff chains. In analogy with systems exhibiting higher-order MCT transitions, we suggest that the observed large λ-values arise form the interplay between two distinct mechanisms for dynamic arrest: general packing effects and polymer-specific intramolecular barriers. We compare simulation results with numerical solutions of the MCT equations for polymer systems, within the polymer reference interaction site model (PRISM) for static correlations. We verify that the approximations introduced by the PRISM are fulfilled by simulations, with the same quality for all the range of investigated barrier strength. The numerical solutions reproduce the qualitative trends of simulations for the dependence of the nonergodicity parameters and critical temperatures on the barrier strength. In particular, the increase in the barrier strength at fixed density increases the localization length and the critical temperature. However the qualitative agreement between theory and simulation breaks in the limit of stiff chains. We discuss the possible origin of this feature.

Thermodynamic stability of nanosized multicomponent bubbles/droplets: The square gradient theory and the capillary approach

Formation of nanosized droplets/bubbles from a metastable bulk phase is connected to many unresolved scientific questions. We analyze the properties and stability of multicomponent droplets and bubbles in the canonical ensemble, and compare with single-component systems. The bubbles/droplets are described on the mesoscopic level by square gradient theory. Furthermore, we compare the results to a capillary model which gives a macroscopic description. Remarkably, the solutions of the square gradient model, representing bubbles and droplets, are accurately reproduced by the capillary model except in the vicinity of the spinodals. The solutions of the square gradient model form closed loops, which shows the inherent symmetry and connected nature of bubbles and droplets. A thermodynamic stability analysis is carried out, where the second variation of the square gradient description is compared to the eigenvalues of the Hessian matrix in the capillary description. The analysis shows that it is impossible to stabilize arbitrarily small bubbles or droplets in closed systems and gives insight into metastable regions close to the minimum bubble/droplet radii. Despite the large difference in complexity, the square gradient and the capillary model predict the same finite threshold sizes and very similar stability limits for bubbles and droplets, both for single-component and two-component systems.

The proportional distribution in a cooperative model with external opportunities

[cat] En aquest article es considera un problema de cooperació entre agents on cada agent realitza una contribució (diners, capital, treball, esforç) per tal d'obtenir un benefici comú a repartir. El repartiment proporcional respecte a les contribucions és una distribució que pertany al nucli del joc cooperatiu associat. A partir d'aquest model bàsic s'introdueix un agent extern que pot realitzar una determinada aportació que serveix per avaluar el potencial benefici de cada subcoalició d'agents si aquest nou agent finalment entrés. Aquesta anàlisi pot produir que el poder relatiu dels agents hagi variat. en concret s'avalua si la distribució proporcional és encara robusta des del punt de vista de la seva pertinença al conjunt de negociació. Amb aquest objectiu, analitzem el problema utilitzant el model de joc cooperatius amb estructura de coalició. Donat que, en general, la distribució proporcional, no pertany al conjunt de negociació, s'estudia una condició suficient per a que així sigui. També enunciem una condició necessària, i finalment es proposa una condició suficient que garanteix que el repartiment proporcional és la única distribució existent dins del conjunt de negociació.

The Swiss reform of the allocation of tasks : The conventions-programs as a new partnership model for vertical cooperation ?

This research examines the impacts of the Swiss reform of the allocation of tasks which was accepted in 2004 and implemented in 2008 to "re-assign" the responsibilities between the federal government and the cantons. The public tasks were redistributed, according to the leading and fundamental principle of subsidiarity. Seven tasks came under exclusive federal responsibility; ten came under the control of the cantons; and twenty-two "common tasks" were allocated to both the Confederation and the cantons. For these common tasks it wasn't possible to separate the management and the implementation. In order to deal with nineteen of them, the reform introduced the conventions-programs (CPs), which are public law contracts signed by the Confederation with each canton. These CPs are generally valid for periods of four years (2008-11, 2012-15 and 2016-19, respectively). The third period is currently being prepared. By using the principal-agent theory I examine how contracts can improve political relations between a principal (Confederation) and an agent (canton). I also provide a first qualitative analysis by examining the impacts of these contracts on the vertical cooperation and on the implication of different actors by focusing my study on five CPs - protection of cultural heritage and conservation of historic monuments, encouragement of the integration of foreigners, economic development, protection against noise and protection of the nature and landscape - applied in five cantons, which represents twenty-five cases studies.

Segmentation model for small and medium size business sector: Case Oy Compaq Computer Ab

Markkinasegmentointi nousi esiin ensi kerran jo 50-luvulla ja se on ollut siitä lähtien yksi markkinoinnin peruskäsitteistä. Suuri osa segmentointia käsittelevästä tutkimuksesta on kuitenkin keskittynyt kuluttajamarkkinoiden segmentointiin yritys- ja teollisuusmarkkinoiden segmentoinnin jäädessä vähemmälle huomiolle. Tämän tutkimuksen tavoitteena on luoda segmentointimalli teollismarkkinoille tietotekniikan tuotteiden ja palveluiden tarjoajan näkökulmasta. Tarkoituksena on selvittää mahdollistavatko case-yrityksen nykyiset asiakastietokannat tehokkaan segmentoinnin, selvittää sopivat segmentointikriteerit sekä arvioida tulisiko tietokantoja kehittää ja kuinka niitä tulisi kehittää tehokkaamman segmentoinnin mahdollistamiseksi. Tarkoitus on luoda yksi malli eri liiketoimintayksiköille yhteisesti. Näin ollen eri yksiköiden tavoitteet tulee ottaa huomioon eturistiriitojen välttämiseksi. Tutkimusmetodologia on tapaustutkimus. Lähteinä tutkimuksessa käytettiin sekundäärisiä lähteitä sekä primäärejä lähteitä kuten case-yrityksen omia tietokantoja sekä haastatteluita. Tutkimuksen lähtökohtana oli tutkimusongelma: Voiko tietokantoihin perustuvaa segmentointia käyttää kannattavaan asiakassuhdejohtamiseen PK-yritys sektorilla? Tavoitteena on luoda segmentointimalli, joka hyödyntää tietokannoissa olevia tietoja tinkimättä kuitenkaan tehokkaan ja kannattavan segmentoinnin ehdoista. Teoriaosa tutkii segmentointia yleensä painottuen kuitenkin teolliseen markkinasegmentointiin. Tarkoituksena on luoda selkeä kuva erilaisista lähestymistavoista aiheeseen ja syventää näkemystä tärkeimpien teorioiden osalta. Tietokantojen analysointi osoitti selviä puutteita asiakastiedoissa. Peruskontaktitiedot löytyvät mutta segmentointia varten tietoa on erittäin rajoitetusti. Tietojen saantia jälleenmyyjiltä ja tukkureilta tulisi parantaa loppuasiakastietojen saannin takia. Segmentointi nykyisten tietojen varassa perustuu lähinnä sekundäärisiin tietoihin kuten toimialaan ja yrityskokoon. Näitäkään tietoja ei ole saatavilla kaikkien tietokannassa olevien yritysten kohdalta.

CREATING A MODEL FOR INVENTORY MANAGEMENT SYSTEM

Tutkielman tarkoituksena oli mallintaa varastonhallintajärjestelmä, joka olisi sopiva case yritykselle. Tutkimus aloitettiin case yrityksen varastonhallinan nykytilan kartoituksella, jonka jälkeen tutkittiin varastonhallinnan eri osa-alueisiin. Varastonhallinnan osa-alueista käsiteltiin varastotyyppejä, motiiveja, tavoitteita, kysynnän ennustamista sekä erilaisia varastonhallinnan työkaluja. Sen lisäksi tutkittiin erilaisia varaston täydennysmalleja. Teoriaosuudessa käsiteltiin lisäksi kolmea erilaista tietojärjestelmätyyppiä: toiminnanohjausjärjestelmää, sähköisen kaupankäynnin järjestelmää sekä räätälöityä järjestelmää. Tutkimussuunnitelmassa nämä kolme järjestelmää rajattiin vaihtoehdoiksi, joista jokin valittaisiin case yrityksen varastonhallintajärjestelmäksi. Teorian ja nykytilan pohjalta tehtiin viitekehys, jossa esiteltiin varastonhallintajärjestelmän tieto- ja toiminnallisuusominaisuuksia. Nämä ominaisuudet priorisoitiin neljään eri luokkaan ominaisuuden kriittisyyden mukaan. Järjestelmävaihtoehdot arvioitiin viitekehyksen kriteerien mukaisesti, miten helposti ominaisuudet olisivat toteutettavissa eri vaihtoehdoissa. Tulokset laskettiin näiden arviointien perusteella, jonka jälkeen tulosten analysoinnissa huomattiin, että toiminnanohjausjärjestelmä sopisi parhaiten case yrityksen varastonhallintajärjestelmäksi.

Versatility of field theory motivated nuclear effective Lagrangian approach

We analyze the results for infinite nuclear and neutron matter using the standard relativistic mean field model and its recent effective field theory motivated generalization. For the first time, we show quantitatively that the inclusion in the effective theory of vector meson self-interactions and scalar-vector cross-interactions explains naturally the recent experimental observations of the softness of the nuclear equation of state, without losing the advantages of the standard relativistic model for finite nuclei.