Local complexity of Delone sets and crystallinity

This paper characterizes when a Delone set X in R-n is an ideal crystal in terms of restrictions on the number of its local patches of a given size or on the heterogeneity of their distribution. For a Delone set X, let N-X (T) count the number of translation-inequivalent patches of radius T in X and let M-X (T) be the minimum radius such that every closed ball of radius M-X(T) contains the center of a patch of every one of these kinds. We show that for each of these functions there is a gap in the spectrum of possible growth rates between being bounded and having linear growth, and that having sufficiently slow linear growth is equivalent to X being an ideal crystal. Explicitly, for N-X (T), if R is the covering radius of X then either N-X (T) is bounded or N-X (T) greater than or equal to T/2R for all T > 0. The constant 1/2R in this bound is best possible in all dimensions. For M-X(T), either M-X(T) is bounded or M-X(T) greater than or equal to T/3 for all T > 0. Examples show that the constant 1/3 in this bound cannot be replaced by any number exceeding 1/2. We also show that every aperiodic Delone set X has M-X(T) greater than or equal to c(n)T for all T > 0, for a certain constant c(n) which depends on the dimension n of X and is > 1/3 when n > 1.

Link invariants associated with gauge equivalent solutions of the Yang-Baxter equation: The one-parameter family of minimal typical representations of Uq[gl(2|1)]

In this paper we investigate the construction of state models for link invariants using representations of the braid group obtained from various gauge choices for a solution of the trigonometric Yang-Baxter equation. Our results show that it is possible to obtain invariants of regular isotopy (as defined by Kauffman) which may not be ambient isotopic. We illustrate our results with explicit computations using solutions of the trigonometric Yang-Baxter equation associated with the one-parameter family of minimal typical representations of the quantum superalgebra U-q,[gl(2/1)]. We have implemented MATHEMATICA code to evaluate the invariants for all prime knots up to 10 crossings.

Reversible Photorheology in Solutions of Cetyltrimethylammonium Bromide, Salicylic Acid, and trans-2,4,4 '-Trihydroxychalcone

We show photorheology in aqueous solutions of weakly entangled wormlike micelles prepared with cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), salicylic acid (HSal), and dilute amounts of the photochromic multistate compound trans-2,4,4'-trihydroxychalcone (Ct). Different chemical species of Ct are associated with different colorations and propensities to reside within or outside CTAB micelles. A light-induced transfer between the intra- and intermicellar space is used to alter the mean length of wormlike micelles and hence the rheological properties of the fluid, studied in steady-state shear Bow and in dynamic rheological measurements. Light-induced changes of fluid rheology are reversible by a the relaxation process. at relaxation rates which depend on pH and which are consistent with photochromic reversion rates measured by UV-vis absorption spectroscopy. Parameterizing viscoelostic rheological states by their effective relaxation time tau(c) and corresponding response modulus G(c), we find the light and dark states of the system to fall onto a characteristic state curve defined by comparable experiments conducted without photosensitive components. These reference experiments were prepared with the same concentration of CTAB, but different concentrations of HSal or sodium salicylote (NaSal), and tested at different temperatures.

Positive solutions of fourth order problems with clamped beam boundary conditions

n this paper we make an exhaustive study of the fourth order linear operator u((4)) + M u coupled with the clamped beam conditions u(0) = u(1) = u'(0) = u'(1) = 0. We obtain the exact values on the real parameter M for which this operator satisfies an anti-maximum principle. Such a property is equivalent to the fact that the related Green's function is nonnegative in [0, 1] x [0, 1]. When M < 0 we obtain the best estimate by means of the spectral theory and for M > 0 we attain the optimal value by studying the oscillation properties of the solutions of the homogeneous equation u((4)) + M u = 0. By using the method of lower and upper solutions we deduce the existence of solutions for nonlinear problems coupled with this boundary conditions. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Global and local detection of liver steatosis from ultrasound

Liver steatosis is a common disease usually associated with social and genetic factors. Early detection and quantification is important since it can evolve to cirrhosis. Steatosis is usually a diffuse liver disease, since it is globally affected. However, steatosis can also be focal affecting only some foci difficult to discriminate. In both cases, steatosis is detected by laboratorial analysis and visual inspection of ultrasound images of the hepatic parenchyma. Liver biopsy is the most accurate diagnostic method but its invasive nature suggest the use of other non-invasive methods, while visual inspection of the ultrasound images is subjective and prone to error. In this paper a new Computer Aided Diagnosis (CAD) system for steatosis classification and analysis is presented, where the Bayes Factor, obatined from objective intensity and textural features extracted from US images of the liver, is computed in a local or global basis. The main goal is to provide the physician with an application to make it faster and accurate the diagnosis and quantification of steatosis, namely in a screening approach. The results showed an overall accuracy of 93.54% with a sensibility of 95.83% and 85.71% for normal and steatosis class, respectively. The proposed CAD system seemed suitable as a graphical display for steatosis classification and comparison with some of the most recent works in the literature is also presented.

Um novo gerador central de padrões de locomoção para geração de trajectórias em tempo real de robôs quadrúpedes

Neste trabalho estuda-se a geração de trajectórias em tempo real de um robô quadrúpede. As trajectórias podem dividir-se em duas componentes: rítmica e discreta. A componente rítmica das trajectórias é modelada por uma rede de oito osciladores acoplados, com simetria 4 2 Z  Z . Cada oscilador é modelado matematicamente por um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias. A referida rede foi proposta por Golubitsky, Stewart, Buono e Collins (1999, 2000), para gerar os passos locomotores de animais quadrúpedes. O trabalho constitui a primeira aplicação desta rede à geração de trajectórias de robôs quadrúpedes. A derivação deste modelo baseia-se na biologia, onde se crê que Geradores Centrais de Padrões de locomoção (CPGs), constituídos por redes neuronais, geram os ritmos associados aos passos locomotores dos animais. O modelo proposto gera soluções periódicas identificadas com os padrões locomotores quadrúpedes, como o andar, o saltar, o galopar, entre outros. A componente discreta das trajectórias dos robôs usa-se para ajustar a parte rítmica das trajectórias. Este tipo de abordagem é útil no controlo da locomoção em terrenos irregulares, em locomoção guiada (por exemplo, mover as pernas enquanto desempenha tarefas discretas para colocar as pernas em localizações específicas) e em percussão. Simulou-se numericamente o modelo de CPG usando o oscilador de Hopf para modelar a parte rítmica do movimento e um modelo inspirado no modelo VITE para modelar a parte discreta do movimento. Variou-se o parâmetro g e mediram-se a amplitude e a frequência das soluções periódicas identificadas com o passo locomotor quadrúpede Trot, para variação deste parâmetro. A parte discreta foi inserida na parte rítmica de duas formas distintas: (a) como um offset, (b) somada às equações que geram a parte rítmica. Os resultados obtidos para o caso (a), revelam que a amplitude e a frequência se mantêm constantes em função de g. Os resultados obtidos para o caso (b) revelam que a amplitude e a frequência aumentam até um determinado valor de g e depois diminuem à medida que o g aumenta, numa curva quase sinusoidal. A variação da amplitude das soluções periódicas traduz-se numa variação directamente proporcional na extensão do movimento do robô. A velocidade da locomoção do robô varia com a frequência das soluções periódicas, que são identificadas com passos locomotores quadrúpedes.

Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

Self-similarity principle: the reduced description of randomness

A new general fitting method based on the Self-Similar (SS) organization of random sequences is presented. The proposed analytical function helps to fit the response of many complex systems when their recorded data form a self-similar curve. The verified SS principle opens new possibilities for the fitting of economical, meteorological and other complex data when the mathematical model is absent but the reduced description in terms of some universal set of the fitting parameters is necessary. This fitting function is verified on economical (price of a commodity versus time) and weather (the Earth’s mean temperature surface data versus time) and for these nontrivial cases it becomes possible to receive a very good fit of initial data set. The general conditions of application of this fitting method describing the response of many complex systems and the forecast possibilities are discussed.

Automorphisms of partial endomorphism semigroups

Publicationes Mathematicae Debrecen

Innovation assessment in a local branch of a rail transport manufacture industry - A case study

Based on a poster submitted to CONCORD 2011 - Conference on Corporate R&D: The dynamics of Europe's industrial structure and the growth of innovative firms, Sevilla, IPTS, 6 Out. 2011, Seville, http://www.eventisimo.com/concord2011/recibido.html

Modeling Vegetable Fractals by means of Fractional-order Equations

This paper characterizes four ‘fractal vegetables’: (i) cauliflower (brassica oleracea var. Botrytis); (ii) broccoli (brassica oleracea var. italica); (iii) round cabbage (brassica oleracea var. capitata) and (iv) Brussels sprout (brassica oleracea var. gemmifera), by means of electrical impedance spectroscopy and fractional calculus tools. Experimental data is approximated using fractional-order models and the corresponding parameters are determined with a genetic algorithm. The Havriliak-Negami five-parameter model fits well into the data, demonstrating that classical formulae can constitute simple and reliable models to characterize biological structures.

Bipedal Locomotion: A Fractional CPG for Generating Patterns

Proceedings of the 10th Conference on Dynamical Systems Theory and Applications