Chains of Infinite Order, Chains with Memory of Variable Length, and Maps of the Interval

We show how to construct a topological Markov map of the interval whose invariant probability measure is the stationary law of a given stochastic chain of infinite order. In particular we characterize the maps corresponding to stochastic chains with memory of variable length. The problem treated here is the converse of the classical construction of the Gibbs formalism for Markov expanding maps of the interval.

Superdiffusion in a non-Markovian random walk model with a Gaussian memory profile

Most superdiffusive Non-Markovian random walk models assume that correlations are maintained at all time scales, e. g., fractional Brownian motion, Levy walks, the Elephant walk and Alzheimer walk models. In the latter two models the random walker can always "remember" the initial times near t = 0. Assuming jump size distributions with finite variance, the question naturally arises: is superdiffusion possible if the walker is unable to recall the initial times? We give a conclusive answer to this general question, by studying a non-Markovian model in which the walker's memory of the past is weighted by a Gaussian centered at time t/2, at which time the walker had one half the present age, and with a standard deviation sigma t which grows linearly as the walker ages. For large widths we find that the model behaves similarly to the Elephant model, but for small widths this Gaussian memory profile model behaves like the Alzheimer walk model. We also report that the phenomenon of amnestically induced persistence, known to occur in the Alzheimer walk model, arises in the Gaussian memory profile model. We conclude that memory of the initial times is not a necessary condition for generating (log-periodic) superdiffusion. We show that the phenomenon of amnestically induced persistence extends to the case of a Gaussian memory profile.

IDM - A New Parallel Methodology to Calculate the Determinant of Matrices of the Order n, with Computational Complexity O(n)

This paper presents a new parallel methodology for calculating the determinant of matrices of the order n, with computational complexity O(n), using the Gauss-Jordan Elimination Method and Chio's Rule as references. We intend to present our step-by-step methodology using clear mathematical language, where we will demonstrate how to calculate the determinant of a matrix of the order n in an analytical format. We will also present a computational model with one sequential algorithm and one parallel algorithm using a pseudo-code.

Calibration and validation of an air quality finite element model around an electric power plant in Gran Canaria island

[EN]This work presents the calibration and validation of an air quality finite element model applied to the surroundings of Jinamar electric power plant in Gran Canaria island (Spain). The model involves the generation of an adaptive tetrahedral mesh, the computation of an ambient wind field, the inclusion of the plume rise effect in the wind field, and the simulation of transport and reaction of pollutants. The main advantage of the model is the treatment of complex terrains that introduces an alternative to the standard implementation of current models. In addition, it improves the computational cost through the use of unstructured meshes...

Non linear application of an in-house finite elements software

Questa tesi si pone come obiettivo l'analisi delle componenti di sollecitazione statica di un serbatoio, in acciaio API 5L X52, sottoposto a carichi di flessione e pressione interna attraverso il programma agli elementi finiti PLCd4, sviluppato presso l'International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE - Barcelona). Questo tipo di analisi rientra nel progetto europeo ULCF, il cui traguardo è lo studio della fatica a bassissimo numero di cicli per strutture in acciaio. Prima di osservare la struttura completa del serbatoio è stato studiato il comportamento del materiale per implementare all'interno del programma una nuova tipologia di curva che rappresentasse al meglio l'andamento delle tensioni interne. Attraverso il lavoro di preparazione alla tesi è stato inserito all'interno del programma un algoritmo per la distribuzione delle pressioni superficiali sui corpi 3D, successivamente utilizzato per l'analisi della pressione interna nel serbatoio. Sono state effettuate analisi FEM del serbatoio in diverse configurazioni di carico ove si è cercato di modellare al meglio la struttura portante relativa al caso reale di "full scale test". Dal punto di vista analitico i risultati ottenuti sono soddisfacenti in quanto rispecchiano un corretto comportamento del serbatoio in condizioni di pressioni molto elevate e confermano la bontà del programma nell'analisi computazionale.

Analytische Ableitungen der Energie für den "Equation-of-Motion-Coupled-Cluster"-Ansatz zur Berechnung von Ionisationspotentialen

In der vorliegenden Arbeit wird die Theorie der analytischen zweiten Ableitungen für die EOMIP-CCSD-Methode formuliert sowie die durchgeführte Implementierung im Quantenchemieprogramm CFOUR beschrieben. Diese Ableitungen sind von Bedeutung bei der Bestimmung statischer Polarisierbarkeiten und harmonischer Schwingungsfrequenzen und in dieser Arbeit wird die Genauigkeit des EOMIP-CCSD-Ansatzes bei der Berechnung dieser Eigenschaften für verschiedene radikalische Systeme untersucht. Des Weiteren können mit Hilfe der ersten und zweiten Ableitungen vibronische Kopplungsparameter berechnet werden, welche zur Simulation von Molekülspektren in Kombination mit dem Köppel-Domcke-Cederbaum (KDC)-Modell - in der Arbeit am Beispiel des Formyloxyl (HCO2)-Radikals demonstriert - benötigt werden.rnrnDer konzeptionell einfache EOMIP-CC-Ansatz wurde gewählt, da hier die Wellenfunktion eines Radikalsystems ausgehend von einem stabilen geschlossenschaligen Zustand durch die Entfernung eines Elektrons gebildet wird und somit die Problematik der Symmetriebrechung umgangen werden kann. Im Rahmen der Implementierung wurden neue Programmteile zur Lösung der erforderlichen Gleichungen für die gestörten EOMIP-CC-Amplituden und die gestörten Lagrange-Multiplikatoren zeta zum Quantenchemieprogramm CFOUR hinzugefügt. Die unter Verwendung des Programms bestimmten Eigenschaften werden hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit im Vergleich zu etablierten Methoden wie z.B. CCSD(T) untersucht. Bei der Berechnung von Polarisierbarkeiten und harmonischen Schwingungsfrequenzen liefert die EOMIP-CCSD-Theorie meist gute Resultate, welche nur wenig von den CCSD(T)-Ergebnissen abweichen. Einzig bei der Betrachtung von Radikalen, für die die entsprechenden Anionen nicht stabil sind (z.B. NH2⁻ und CH3⁻), liefert der EOMIP-CCSD-Ansatz aufgrund methodischer Nachteile keine aussagekräftige Beschreibung. rnrnDie Ableitungen der EOMIP-CCSD-Energie lassen sich auch zur Simulation vibronischer Kopplungen innerhalb des KDC-Modells einsetzen.rnZur Kopplung verschiedener radikalischer Zustände in einem solchen Modellpotential spielen vor allem die Ableitungen von Übergangsmatrixelementen eine wichtige Rolle. Diese sogenannten Kopplungskonstanten können in der EOMIP-CC-Theorie besonders leicht definiert und berechnet werden. Bei der Betrachtung des Photoelektronenspektrums von HCO2⁻ werden zwei Alternativen untersucht: Die vertikale Bestimmung an der Gleichgewichtsgeometrie des HCO2⁻-Anions und die Ermittlung adiabatischer Kraftkonstanten an den Gleichgewichtsgeometrien des Radikals. Lediglich das adiabatische Modell liefert bei Beschränkung auf harmonische Kraftkonstanten eine qualitativ sinnvolle Beschreibung des Spektrums. Erweitert man beide Modelle um kubische und quartische Kraftkonstanten, so nähern sich diese einander an und ermöglichen eine vollständige Zuordnung des gemessenen Spektrums innerhalb der ersten 1500 cm⁻¹. Die adiabatische Darstellung erreicht dabei nahezu quantitative Genauigkeit.

Smart execution of distributed application by balancing resources in mobile devices and cloud-based avatars

L’obiettivo del progetto di tesi svolto è quello di realizzare un servizio di livello middleware dedicato ai dispositivi mobili che sia in grado di fornire il supporto per l’offloading di codice verso una infrastruttura cloud. In particolare il progetto si concentra sulla migrazione di codice verso macchine virtuali dedicate al singolo utente. Il sistema operativo delle VMs è lo stesso utilizzato dal device mobile. Come i precedenti lavori sul computation offloading, il progetto di tesi deve garantire migliori performance in termini di tempo di esecuzione e utilizzo della batteria del dispositivo. In particolare l’obiettivo più ampio è quello di adattare il principio di computation offloading a un contesto di sistemi distribuiti mobili, migliorando non solo le performance del singolo device, ma l’esecuzione stessa dell’applicazione distribuita. Questo viene fatto tramite una gestione dinamica delle decisioni di offloading basata, non solo, sullo stato del device, ma anche sulla volontà e/o sullo stato degli altri utenti appartenenti allo stesso gruppo. Per esempio, un primo utente potrebbe influenzare le decisioni degli altri membri del gruppo specificando una determinata richiesta, come alta qualità delle informazioni, risposta rapida o basata su altre informazioni di alto livello. Il sistema fornisce ai programmatori un semplice strumento di definizione per poter creare nuove policy personalizzate e, quindi, specificare nuove regole di offloading. Per rendere il progetto accessibile ad un più ampio numero di sviluppatori gli strumenti forniti sono semplici e non richiedono specifiche conoscenze sulla tecnologia. Il sistema è stato poi testato per verificare le sue performance in termini di mecchanismi di offloading semplici. Successivamente, esso è stato anche sottoposto a dei test per verificare che la selezione di differenti policy, definite dal programmatore, portasse realmente a una ottimizzazione del parametro designato.

Analysis of gene order data supports vertical inheritance of the leukotoxin operon and genome rearrangements in the 5' flanking region in genus Mannheimia

BACKGROUND: The Mannheimia subclades belong to the same bacterial genus, but have taken divergent paths toward their distinct lifestyles. For example, M. haemolytica + M. glucosida are potential pathogens of the respiratory tract in the mammalian suborder Ruminantia, whereas M. ruminalis, the supposed sister group, lives as a commensal in the ovine rumen. We have tested the hypothesis that vertical inheritance of the leukotoxin (lktCABD) operon has occurred from the last common ancestor of genus Mannheimia to any ancestor of the diverging subclades by exploring gene order data. RESULTS: We examined the gene order in the 5' flanking region of the leukotoxin operon and found that the 5' flanking gene strings, hslVU-lapB-artJ-lktC and xylAB-lktC, are peculiar to M. haemolytica + M. glucosida and M. granulomatis, respectively, whereas the gene string hslVU-lapB-lktC is present in M. ruminalis, the supposed sister group of M. haemolytica + M. glucosida, and in the most ancient subclade M. varigena. In M. granulomatis, we found remnants of the gene string hslVU-lapB-lktC in the xylB-lktC intergenic region. CONCLUSION: These observations indicate that the gene string hslVU-lapB-lktC is more ancient than the hslVU-lapB-artJ-lktC and xylAB-lktC gene strings. The presence of (remnants of) the ancient gene string hslVU-lapB-lktC among any subclades within genus Mannheimia supports that it has been vertically inherited from the last common ancestor of genus Mannheimia to any ancestor of the diverging subclades, thus reaffirming the hypothesis of vertical inheritance of the leukotoxin operon. The presence of individual 5' flanking regions in M. haemolytica + M. glucosida and M. granulomatis reflects later genome rearrangements within each subclade. The evolution of the novel 5' flanking region in M. haemolytica + M. glucosida resulted in transcriptional coupling between the divergently arranged artJ and lkt promoters. We propose that the chimeric promoter have led to high level expression of the leukotoxin operon which could explain the increased potential of certain M. haemolytica + M. glucosida strains to cause a particular type of infection.