Critical behavior of the specific heat in glass formers

We show numeric evidence that, at low enough temperatures, the potential energy density of a glass-forming liquid fluctuates over length scales much larger than the interaction range. We focus on the behavior of translationally invariant quantities. The growing correlation length is unveiled by studying the finite-size effects. In the thermodynamic limit, the specific heat and the relaxation time diverge as a power law. Both features point towards the existence of a critical point in the metastable supercooled liquid phase.

Ianus: an adaptive FPGA computer

Dedicated machines designed for specific computational algorithms can outperform conventional computers by several orders of magnitude. In this note we describe Ianus, a new generation FPGA based machine and its basic features: hardware integration and wide reprogrammability. Our goal is to build a machine that can fully exploit the performance potential of new generation FPGA devices. We also plan a software platform which simplifies its programming, in order to extend its intended range of application to a wide class of interesting and computationally demanding problems. The decision to develop a dedicated processor is a complex one, involving careful assessment of its performance lead, during its expected lifetime, over traditional computers, taking into account their performance increase, as predicted by Moore’s law. We discuss this point in detail.

Estudo de sistema de absorção de 1,3-butadieno em NMP.

O propósito deste trabalho foi o desenvolvimento de um procedimento simulador de processo reproduzindo a etapa de destilação extrativa de uma unidade de extração de butadieno a partir de uma corrente de hidrocarbonetos na faixa de quatro átomos de carbono, através da adição do solvente n-metil-2- pirrolidona (NMP). Os resultados obtidos foram comparados e validados com dados de processo obtidos por uma unidade industrial de extração de butadieno. O aprofundamento nos conceitos do processo de separação através de uma ferramenta em simulador de processo capaz de predizer condições de operação permitiu avaliações de aumento de capacidade. A capacidade dos elementos internos dos equipamentos envolvidos na separação pode ser avaliada e a identificação do ponto inicial de engargalamento da unidade foi possível. O procedimento proposto também permite reduzir incertezas para identificação de novos pontos de engargalamento a partir de uma nova configuração dos elementos internos identificados como ineficientes com a elevação de carga processada.

Finite size effects in the specific heat of glass-formers

We report clear finite size effects in the specific heat and in the relaxation times of a model glass former at temperatures considerably smaller than the Mode Coupling transition. A crucial ingredient to reach this result is a new Monte Carlo algorithm which allows us to reduce the relaxation time by two order of magnitudes. These effects signal the existence of a large correlation length in static quantities.

Critical behavior of su(1|1) supersymmetric spin chains with long-range interactions

We introduce a general class of su(1|1) supersymmetric spin chains with long-range interactions which includes as particular cases the su(1|1) Inozemtsev (elliptic) and Haldane-Shastry chains, as well as the XX model. We show that this class of models can be fermionized with the help of the algebraic properties of the su(1|1) permutation operator and take advantage of this fact to analyze their quantum criticality when a chemical potential term is present in the Hamiltonian. We first study the low-energy excitations and the low-temperature behavior of the free energy, which coincides with that of a (1+1)-dimensional conformal field theory (CFT) with central charge c=1 when the chemical potential lies in the critical interval (0,E(π)), E(p) being the dispersion relation. We also analyze the von Neumann and Rényi ground state entanglement entropies, showing that they exhibit the logarithmic scaling with the size of the block of spins characteristic of a one-boson (1+1)-dimensional CFT. Our results thus show that the models under study are quantum critical when the chemical potential belongs to the critical interval, with central charge c=1. From the analysis of the fermion density at zero temperature, we also conclude that there is a quantum phase transition at both ends of the critical interval. This is further confirmed by the behavior of the fermion density at finite temperature, which is studied analytically (at low temperature), as well as numerically for the su(1|1) elliptic chain.

Generalized isotropic Lipkin-Meshkov-Glick models: ground state entanglement and quantum entropies

We introduce a new class of generalized isotropic Lipkin–Meshkov–Glick models with su(m+1) spin and long-range non-constant interactions, whose non-degenerate ground state is a Dicke state of su(m+1) type. We evaluate in closed form the reduced density matrix of a block of Lspins when the whole system is in its ground state, and study the corresponding von Neumann and Rényi entanglement entropies in the thermodynamic limit. We show that both of these entropies scale as a log L when L tends to infinity, where the coefficient a is equal to (m  −  k)/2 in the ground state phase with k vanishing magnon densities. In particular, our results show that none of these generalized Lipkin–Meshkov–Glick models are critical, since when L-->∞ their Rényi entropy R_q becomes independent of the parameter q. We have also computed the Tsallis entanglement entropy of the ground state of these generalized su(m+1) Lipkin–Meshkov–Glick models, finding that it can be made extensive by an appropriate choice of its parameter only when m-k≥3. Finally, in the su(3) case we construct in detail the phase diagram of the ground state in parameter space, showing that it is determined in a simple way by the weights of the fundamental representation of su(3). This is also true in the su(m+1) case; for instance, we prove that the region for which all the magnon densities are non-vanishing is an (m  +  1)-simplex in R^m whose vertices are the weights of the fundamental representation of su(m+1).

Pion-kaon scattering amplitude constrained with forward dispersion relations up to 1.6 GeV

In this work we provide simple and precise parametrizations of the existing πK scattering data from threshold up to 1.6 GeV, which are constrained to satisfy forward dispersion relations as well as three additional threshold sum rules. We also provide phenomenological values of the threshold parameters and of the resonance poles that appear in elastic scattering.

Phase Transitions in Disordered Systems: The Example of the Random-Field Ising Model in Four Dimensions

By performing a high-statistics simulation of the D = 4 random-field Ising model at zero temperature for different shapes of the random-field distribution, we show that the model is ruled by a single universality class. We compute to a high accuracy the complete set of critical exponents for this class, including the correction-to-scaling exponent. Our results indicate that in four dimensions (i) dimensional reduction as predicted by the perturbative renormalization group does not hold and (ii) three independent critical exponents are needed to describe the transition.

Modelagem de sinais neuronais utilizando filtros lineares de tempo discreto.

A aquisição experimental de sinais neuronais é um dos principais avanços da neurociência. Por meio de observações da corrente e do potencial elétricos em uma região cerebral, é possível entender os processos fisiológicos envolvidos na geração do potencial de ação, e produzir modelos matemáticos capazes de simular o comportamento de uma célula neuronal. Uma prática comum nesse tipo de experimento é obter leituras a partir de um arranjo de eletrodos posicionado em um meio compartilhado por diversos neurônios, o que resulta em uma mistura de sinais neuronais em uma mesma série temporal. Este trabalho propõe um modelo linear de tempo discreto para o sinal produzido durante o disparo do neurônio. Os coeficientes desse modelo são calculados utilizando-se amostras reais dos sinais neuronais obtidas in vivo. O processo de modelagem concebido emprega técnicas de identificação de sistemas e processamento de sinais, e é dissociado de considerações sobre o funcionamento biofísico da célula, fornecendo uma alternativa de baixa complexidade para a modelagem do disparo neuronal. Além disso, a representação por meio de sistemas lineares permite idealizar um sistema inverso, cuja função é recuperar o sinal original de cada neurônio ativo em uma mistura extracelular. Nesse contexto, são discutidas algumas soluções baseadas em filtros adaptativos para a simulação do sistema inverso, introduzindo uma nova abordagem para o problema de separação de spikes neuronais.

Estudo da reação de epoxidação do óleo de soja em condição de remoção de calor máxima.

Óleo de soja epoxidado (OSE) é um produto químico há muito tempo utilizado como co-estabilizante e plastificante secundário do poli (cloreto de vinila) (PVC), ou seja, como um material que tem limitações na quantidade máxima que pode ser usada no composto de PVC. A sua aplicação como plastificante primário, ou seja, como o principal elemento plastificante no composto de PVC, e como base para outros plastificantes de fontes renováveis, tem aumentado nos últimos anos, principalmente devido a melhorias de desempenho e à redução do custo do OSE em comparação com plastificantes tradicionais. A reação de epoxidação do óleo de soja é bem conhecida e ocorre em duas fases líquidas, com reações em ambas as fases, e transferência de massa entre as fases. O processo industrial mais utilizado conta com formação in-situ do ácido perfórmico, através da adição gradativa do principal reagente, o peróxido de hidrogênio a uma mistura agitada de ácido fórmico e óleo de soja refinado. Industrialmente, o processo é realizado em batelada, controlando a adição do reagente peróxido de hidrogênio de forma que a geração de calor não ultrapasse a capacidade de resfriamento do sistema. O processo tem um ciclo que pode variar entre 8 e 12 horas para atingir a conversão desejada, fazendo com que a capacidade de produção seja dependente de investimentos relativamente pesados em reatores agitados mecanicamente, que apresentam diversos riscos de segurança. Estudos anteriores não exploram em profundidade algumas potenciais áreas de otimização e redução das limitações dos processos, como a intensificação da transferência de calor, que permite a redução do tempo total de reação. Este trabalho avalia experimentalmente e propõe uma modelagem para a reação de epoxidação do óleo de soja em condições de remoção de calor máxima, o que permite que os reagentes sejam adicionados em sua totalidade no início da reação, simplificando o processo. Um modelo foi ajustado aos dados experimentais. O coeficiente de troca térmica, cuja estimativa teórica pode incorrer em erros significativos, foi calculado a partir de dados empíricos e incluído na modelagem, acrescentando um fator de variabilidade importante em relação aos modelos anteriores. O estudo propõe uma base teórica para potenciais alternativas aos processos adotados atualmente, buscando entender as condições necessárias e viáveis em escala industrial para redução do ciclo da reação, podendo inclusive apoiar potenciais estudos de implementação de um reator contínuo, mais eficiente e seguro, para esse processo.

Percepción de nuestros estudiantes acerca de las matemáticas en la vida diaria

Las matemáticas constituyen un lenguaje universal, más concretamente son fundamentales para la ciencia y la ingeniería. Más aún, podríamos decir que son no sólo la base de todo conocimiento, sino también de cualquier tipo de desarrollo científico y tecnológico. Especialmente significante resulta que la física, la astronomía o la química dependen en buena medida de ellas y que son muy útiles en las ciencias económicas y sociales o en la informática. De hecho, ciencias como la filosofía o la psicología se valen de modelos matemáticos para la resolución de sus problemas. Las matemáticas forman una ciencia lógica y deductiva, y con tal de poder extraer información acerca de ellas es indispensable conocer los objetos que se utilizan y las herramientas necesarias para manejarlos. Ahora bien, casi de forma inconsciente la primera reacción cuando se habla de matemáticas es de recelo ante una materia que para mucha gente parece incomprensible, abstracta y alejada de nuestra vida más cotidiana. En este sentido, este estudio explora la percepción que presentan nuestros estudiantes acerca de cómo las matemáticas interaccionan con nuestra vida cotidiana y cómo perciben su divulgación en las aulas o en el propio contexto por el que se mueven diariamente.

Mecanización de semántica de lenguajes de programación: teoría, implementación y desarrollo.

El presente proyecto se enmarca en el área de métodos formales para computación; el objetivo de los métodos formales es asegurar, a través de herramientas lógicas y matemáticas, que sistemas computacionales satisfacen ciertas propiedades. El campo de semántica de lenguajes de programación trata justamente de construir modelos matemáticos que den cuenta de las diferentes características de cada lenguaje (estado mutable, mecanismos de paso de parámetros, órdenes de ejecución, etc.); permitiendo razonar de una manera abstracta, en vez de lidiar con las peculiaridades de implementaciones o las vaguezas de descripciones informales. Como las pruebas formales de corrección son demasiado intrincadas, es muy conveniente realizar estos desarrollos teóricos con la ayuda de asistentes de prueba. Este proceso de formalizar y corrobar aspectos semánticos a través de un asistente se denomina mecanización de semántica. Este proyecto – articulado en tres líneas: semántica de teoría de tipos, implementación de un lenguaje con tipos dependientes y semántica de lenguajes imperativos con alto orden - se propone realizar avances en el estudio semántico de lenguajes de programación, mecanizar dichos resultados, e implementar un lenguaje con tipos dependientes con la intención de que se convierta, en un mediano plazo, en un asistente de pruebas. En la línea de semántica de teoría de tipos los objetivos son: (a) extender el método de normalización por evaluación para construcciones no contempladas aun en la literatura, (b) probar la adecuación de la implementación en Haskell de dicho método de normalización, y (c) construir nuevos modelos categóricos de teoría de tipos. El objetivo de la segunda línea es el diseño e implementación de un lenguaje con tipos dependientes con la intención de que el mismo se convierta en un asistente de pruebas. Una novedad de esta implementación es que el algoritmo de chequeo de tipos es correcto y completo respecto al sistema formal, gracias a resultados ya obtenidos; además la implementación en Haskell del algoritmo de normalización (fundamental para el type-checking) también tendrá su prueba de corrección. El foco de la tercera línea está en el estudio de lenguajes de programación que combinan aspectos imperativos (estado mutable) con características de lenguajes funcionales (procedimientos y funciones). Por un lado se avanzará en la mecanización de pruebas de corrección de compiladores para lenguajes Algollike. El segundo aspecto de esta línea será la definición de semánticas operacional y denotacional del lenguaje de programación Lua y la posterior caracterización del mismo a partir de ellas. Para lograr dichos objetivos hemos dividido las tareas en actividades con metas graduales y que constituyen en sí mismas aportes al estado del arte de cada una de las líneas. La importancia académica de este proyecto radica en los avances teóricos que se propone en la línea de semántica de teoría de tipos, en las contribución para la construcción de pruebas mecanizadas de corrección de compiladores, en el aporte que constituye la definición de una semántica formal para el lenguaje Lua, y en el desarrollo de un lenguaje con tipos dependientes cuyos algoritmos más importantes están respaldados por pruebas de corrección. Además, a nivel local, este proyecto permitirá incorporar cuatro integrantes al grupo de “Semántica de la programación”.

O papel das histórias com matemática na motivação dos alunos na resolução de tarefas matemáticas

Com este trabalho pretendo compreender o papel das histórias com matemática na motivação dos alunos durante a resolução de tarefas matemáticas, partindo das seguintes questões de investigação: a) Qual a relação que os alunos estabelecem com tarefas matemáticas construídas a partir de modelos matemáticos presentes em histórias? b) Que tipo de conhecimentos matemáticos surgem quando os alunos resolvem tarefas construídas a partir de um modelo matemático presente numa história? c) Como se desenvolve a comunicação matemática dos alunos quando se utilizam tarefas construídas a partir de modelos existentes em histórias? O trabalho foi realizado com uma turma de 2º e 3º anos de escolaridade, que têm desenvolvido com a professora cooperante, ao longo do tempo, um excelente trabalho na disciplina de matemática. Para o desenvolvimento deste estudo optei por utilizar uma metodologia de investigação qualitativa, como investigadora participante. Saliento, ainda, que a recolha de dados ocorreu ao longo do estágio da Unidade Curricular: Prática de Ensino Supervisionado. Durante um total de onze aulas, a análise de dados baseou-se em registos de vídeo, produções individuais dos alunos, produções dos alunos em grande grupo, e ainda na observação das interações geradas durante a análise e discussão das estratégias apresentadas pelos alunos, durante a realização das tarefas. As tarefas matemáticas apresentadas aos alunos, para o desenvolvimento deste estudo, surgiram de modelos matemáticos presentes no conto “Ainda não estão contentes?”, inserido no livro Conto Contigo, de António Torrado. Durante a realização das tarefas foi possível desenvolver conceitos que se inserem nos temas matemáticos de Números e Operações e Medida. Os resultados deste trabalho, poderão ser desenvolvidos no futuro, partindo de outros estudos e utilizando diferentes modelos matemáticos, outras histórias, outros contextos educativos, de modo a que seja possível provar que a matemática não tem de ser vista como uma disciplina difícil e angustiante para os alunos, porque existe sempre a hipótese de através de histórias, envolver os alunos nas suas aprendizagens, motivando-os para realizar tarefas matemáticas e desenvolver conhecimento matemático.

Análise de sentimentos em reclamações: uma aplicação no maior site de reclamações do Brasil

A análise de sentimentos é uma ferramenta com grande potencial, podendo ser aplicada em vários contextos. Esta dissertação tem com o objetivo analisar a viabilidade da aplicação da técnica numa base capturada do site de reclamações mais popular do Brasil, com a aplicação de técnicas de processamento de linguagem natural e de aprendizagem de máquinas é possível identificar padrões na satisfação ou insatisfação dos consumidores.

Matemática y sociedad, una relación determinante en la elección de temas de investigación. El caso de la Ciencia de la Información

Matemática y sociedad, una relación determinante en la elección de temas de investigación. El caso de la Ciencia de la Información Universidad Nacional de La Plata. Departamento de Bibliotecología. Se presenta un tema de llamativa vigencia en un contexto cambiante como el actual ya que, a pesar de que han pasado más de tres décadas desde los primeros trabajos de L. Santaló, S. Papert y otros, sobre el tema, todo parece seguir como entonces. Una sociedad que abrió sus puertas a las tecnologías de la información y las comunicaciones en muy poco tiempo, permanece inmune a los embates de los profesores de matemática. Se expondrá sobre experiencias de aplicaciones de la matemática en facultades de humanidades de universidades españolas y argentinas, en el marco de los Estudios Métricos de la Información (EMI), y sobre experiencias de incorporación de los EMI a los estudios de Bibliotecología y Ciencia de la Información. Se presentará la problemática de la utilización de modelos matemáticos en temas de recuperación de información en ambiente de bases de datos y en Internet, así como en la evaluación de la efectividad de los sistemas de recuperación de información.