El algoritmo de la raíz cuadrada : dos tipos distintos de aproximación heurística.

Análisis del algoritmo de la raíz cuadrada, con el objetivo de acercar éste al alumnado de una forma más estimulante. Éste análisis se realiza por dos vías diferentes. En primer lugar, el estudio se centra en la parte geométrica que se deriva del algoritmo. A continuación se enfoca hacia el modelo estadístico, de forma que mediante aproximaciones se trata de alcanzar el grado de exactitud.

La división : mucho más que un algoritmo.

Resumen tomado de la publicación

Escalamiento multidimensional no métrico : un ejemplo con R empleando el algoritmo SMACOF.

Resumen tomado del autor

Aportaciones educativas de los modelos informatizados de diagnóstico cognitivo en el algoritmo de la sustracción.

Monográfico con el título: 'Educación matemática y tecnologías de la información'. Resumen basado en el de la publicación

Un modelo alternativo al algoritmo vertical de la multiplicación : el algoritmo de red.

La autora, tras revisar las teorías sobre la adquisición de la multiplicación, el proceso de construcción de las relaciones multiplicativas, y partiendo de una experiencia con niños sobre la utilización del algoritmo tipo red (S. XV) para un mejor aprendizaje de la multiplicación aritmética, inicia su investigación partiendo de la hipótesis de que este método basado en el producto cartesiano, se ajusta mejor a las estructuras del pensamiento, y por tanto, permite una mejor comprensión también en sujetos adultos. Compuesta por 17 sujetos entre 26 y 52 años, 16 mujeres y 1 hombre, pertenecientes a Educación Permanente de Adultos de Elda (Alicante), aunque la investigación sólo la finalizaron 4 sujetos por muerte experimental del 76'5 por ciento. La investigación utiliza un diseño de pretest-postest. Pruebas 'ad hoc' utilizadas en el pretest-postest que consistían en una serie de ítems que, independientemente dan información sobre los distintos aspectos de la multiplicación. Programa escolar utilizado para la enseñanza de la multiplicación. Resolución de problemas reales, cotidianos, de los sujetos por medio de la operación de multiplicar. Análisis cualitativo de los datos comparados en el pretest y el postest, enumeración de los progresos y/o estancamientos de los sujetos de la investigación. El método del algoritmo en red sí permite la capacitación de los individuos pues posibilita la construcción de estructuras multiplicativas. Desde el punto de vista empírico esto es válido, aunque, en los sujetos de esta investigación, debido a sus especiales características no ha podido ser discriminativo para la comprobación de la hipótesis. Aunque el algoritmo empleado ha favorecido la comprensión de la multiplicación, no ha motivado suficientemente a los sujetos por diversos motivos: A) No se ajusta a sus intereses que son el aprendizaje de las tablas de multiplicar. B) Confunden rapidez con efectividad. C) No tiene relación con las nociones anteriores sobre el tema. D) Siguen anclados en estructuras aditivas por lo que no encuentran significado a otra entidad matemática.

An MPI-based implementation of intelligent agents on clusters

Recent research in multi-agent systems incorporate fault tolerance concepts, but does not explore the extension and implementation of such ideas for large scale parallel computing systems. The work reported in this paper investigates a swarm array computing approach, namely 'Intelligent Agents'. A task to be executed on a parallel computing system is decomposed to sub-tasks and mapped onto agents that traverse an abstracted hardware layer. The agents intercommunicate across processors to share information during the event of a predicted core/processor failure and for successfully completing the task. The feasibility of the approach is validated by implementation of a parallel reduction algorithm on a computer cluster using the Message Passing Interface.

Changes in storm track and cyclone activity in three SRES ensemble experiments with the ECHAM5/MPI-OM1 GCM

Synoptic activity over the Northern Hemisphere is evaluated in ensembles of ECHAM5/MPI-OM1 simulations for recent climate conditions (20C) and for three climate scenarios (following SRES A1B, A2, B1). A close agreement is found between the simulations for present day climate and the respective results from reanalysis. Significant changes in the winter mid-tropospheric storm tracks are detected in all three scenario simulations. Ensemble mean climate signals are rather similar, with particularly large activity increases downstream of the Atlantic storm track over Western Europe. The magnitude of this signal is largely dependent on the imposed change in forcing. However, differences between individual ensemble members may be large. With respect to the surface cyclones, the scenario runs produce a reduction in cyclonic track density over the mid-latitudes, even in the areas with increasing mid-tropospheric activity. The largest decrease in track densities occurs at subtropical latitudes, e.g., over the Mediterranean Basin. An increase of cyclone intensities is detected for limited areas (e.g., near Great Britain and Aleutian Isles) for the A1B and A2 experiments. The changes in synoptic activity are associated with alterations of the Northern Hemisphere circulation and background conditions (blocking frequencies, jet stream). The North Atlantic Oscillation index also shows increased values with enhanced forcing. With respect to the effects of changing synoptic activity, the regional change in cyclone intensities is accompanied by alterations of the extreme surface winds, with increasing values over Great Britain, North and Baltic Seas, as well as the areas with vanishing sea ice, and decreases over much of the subtropics.

Changing European storm loss potentials under modified climate conditions according to ensemble simulations of the ECHAM5/MPI-OM1 GMC

A simple storm loss model is applied to an ensemble of ECHAM5/MPI-OM1 GCM simulations in order to estimate changes of insured loss potentials over Europe in the 21st century. Losses are computed based on the daily maximum wind speed for each grid point. The calibration of the loss model is performed using wind data from the ERA40-Reanalysis and German loss data. The obtained annual losses for the present climate conditions (20C, three realisations) reproduce the statistical features of the historical insurance loss data for Germany. The climate change experiments correspond to the SRES-Scenarios A1B and A2, and for each of them three realisations are considered. On average, insured loss potentials increase for all analysed European regions at the end of the 21st century. Changes are largest for Germany and France, and lowest for Portugal/Spain. Additionally, the spread between the single realisations is large, ranging e.g. for Germany from −4% to +43% in terms of mean annual loss. Moreover, almost all simulations show an increasing interannual variability of storm damage. This assessment is even more pronounced if no adaptation of building structure to climate change is considered. The increased loss potentials are linked with enhanced values for the high percentiles of surface wind maxima over Western and Central Europe, which in turn are associated with an enhanced number and increased intensity of extreme cyclones over the British Isles and the North Sea.

A simple method for integrating a complex model into an ensemble data assimilation system using MPI

This paper details a strategy for modifying the source code of a complex model so that the model may be used in a data assimilation context, {and gives the standards for implementing a data assimilation code to use such a model}. The strategy relies on keeping the model separate from any data assimilation code, and coupling the two through the use of Message Passing Interface (MPI) {functionality}. This strategy limits the changes necessary to the model and as such is rapid to program, at the expense of ultimate performance. The implementation technique is applied in different models with state dimension up to $2.7 \times 10^8$. The overheads added by using this implementation strategy in a coupled ocean-atmosphere climate model are shown to be an order of magnitude smaller than the addition of correlated stochastic random errors necessary for some nonlinear data assimilation techniques.

Climate and carbon cycle changes from 1850 to 2100 in MPI-ESM simulations for the Coupled Model Intercomparison Project phase 5

The new Max-Planck-Institute Earth System Model (MPI-ESM) is used in the Coupled Model Intercomparison Project phase 5 (CMIP5) in a series of climate change experiments for either idealized CO2-only forcing or forcings based on observations and the Representative Concentration Pathway (RCP) scenarios. The paper gives an overview of the model configurations, experiments related forcings, and initialization procedures and presents results for the simulated changes in climate and carbon cycle. It is found that the climate feedback depends on the global warming and possibly the forcing history. The global warming from climatological 1850 conditions to 2080–2100 ranges from 1.5°C under the RCP2.6 scenario to 4.4°C under the RCP8.5 scenario. Over this range, the patterns of temperature and precipitation change are nearly independent of the global warming. The model shows a tendency to reduce the ocean heat uptake efficiency toward a warmer climate, and hence acceleration in warming in the later years. The precipitation sensitivity can be as high as 2.5% K−1 if the CO2 concentration is constant, or as small as 1.6% K−1, if the CO2 concentration is increasing. The oceanic uptake of anthropogenic carbon increases over time in all scenarios, being smallest in the experiment forced by RCP2.6 and largest in that for RCP8.5. The land also serves as a net carbon sink in all scenarios, predominantly in boreal regions. The strong tropical carbon sources found in the RCP2.6 and RCP8.5 experiments are almost absent in the RCP4.5 experiment, which can be explained by reforestation in the RCP4.5 scenario.

Um algoritmo de criptografia de chave pública semanticamente seguro baseado em curvas elípticas

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um novo algoritmo de criptografia de chave pública. Este algoritmo apresenta duas características que o tornam único, e que foram tomadas como guia para a sua concepção. A primeira característica é que ele é semanticamente seguro. Isto significa que nenhum adversário limitado polinomialmente consegue obter qualquer informação parcial sobre o conteúdo que foi cifrado, nem mesmo decidir se duas cifrações distintas correspondem ou não a um mesmo conteúdo. A segunda característica é que ele depende, para qualquer tamanho de texto claro, de uma única premissa de segurança: que o logaritmo no grupo formado pelos pontos de uma curva elíptica de ordem prima seja computacionalmente intratável. Isto é obtido garantindo-se que todas as diferentes partes do algoritmo sejam redutíveis a este problema. É apresentada também uma forma simples de estendê-lo a fim de que ele apresente segurança contra atacantes ativos, em especial, contra ataques de texto cifrado adaptativos. Para tanto, e a fim de manter a premissa de que a segurança do algoritmo seja unicamente dependente do logaritmo elíptico, é apresentada uma nova função de resumo criptográfico (hash) cuja segurança é baseada no mesmo problema.

Um algoritmo numérico de integração de tempo para estruturas dinâmicas com dissipações : o método generalizado-α

O presente trabalho tem por objetivo estudar e aplicar um método de integração numérica de tempo para estrutras dinâmicas com dissipação de energia. Nessa dissertação tal método é analisado e posteriormente implementado em MATLAB, afim de resolver algumas aplicações em sistemas dinâmicos dotados de massas, molas e amortecedores que são apresentados no primeiro capítulo. Usando o método implementado em MATLAB, também é apresentada uma aplicação para vibrações transversais em cordas axialmente.

Um Algoritmo para indução de árvores e regras de decisão

A classificação é uma das tarefas da Mineração de Dados. Esta consiste na aplicação de algoritmos específicos para produzir uma enumeração particular de padrões. Já a classificação é o processo de gerar uma descrição, ou um modelo, para cada classe a partir de um conjunto de exemplos dados. Os métodos adequados e mais utilizados para induzir estes modelos, ou classificadores, são as árvores de decisão e as regras de classificação. As regras e árvores de decisão são populares, principalmente, por sua simplicidade, flexibilidade e interpretabilidade. Entretanto, como a maioria dos algoritmos de indução particionam recursivamente os dados, o processamento pode tornar-se demorado, e a árvore construída pode ser muito grande e complexa, propensa ao overfitting dos dados, que ocorre quando o modelo aprende detalhadamente ao invés de generalizar. Os conjuntos de dados reais para aplicação em Mineração de Dados são, atualmente, muito grandes, e envolvem vários milhares de registros, sendo necessária, também, uma forma de generalizar estes dados. Este trabalho apresenta um novo modelo de indução de classificadores, em que o principal diferencial do algoritmo proposto é a única passada pelo conjunto de treinamento durante o processo de indução, bem como a sua inspiração proveniente de um Sistema Multiagente. Foi desenvolvido um protótipo, o Midas, que foi validado e avaliado com dados de repositórios. O protótipo também foi aplicado em bases de dados reais, com o objetivo de generalizar as mesmas. Inicialmente, foi estudado e revisado o tema de Descoberta de Conhecimento em Bases de Dados, com ênfase nas técnicas e métodos de Mineração de Dados. Neste trabalho, também são apresentadas, com detalhes, as árvores e regras de decisão, com suas técnicas e algoritmos mais conhecidos. Finalizando, o algoritmo proposto e o protótipo desenvolvido são apresentados, bem como os resultados provenientes da validação e aplicação do mesmo.

Soft IP para criptografia usando o algoritmo Rijndael e implementação em lógica programável

A criptografia assumiu papel de destaque no cotidiano das pessoas, em virtude da necessidade de segurança em inúmeras transações eletrônicas. Em determinadas áreas, a utilização de hardware dedicado à tarefa de criptografia apresenta vantagens em relação à implementação em software, devido principalmente ao ganho de desempenho. Recentemente, o National Institute of Standards and Technology (NIST) publicou o novo padrão norte-americano de criptografia simétrica, chamado de Advanced Encryption Standard (AES). Após um período de aproximadamente 3 anos, no qual várias alternativas foram analisadas, adotou-se o algoritmo Rijndael. Assim, este trabalho apresenta um Soft IP do padrão AES, codificado em VHDL, visando a implementação em FPGA Altera. Todo o projeto foi construído com funções e bibliotecas genéricas, a fim de permitir a posterior implementação sobre outras tecnologias. Foram geradas duas versões: uma priorizando desempenho e outra priorizando a área ocupada nos componentes. Para cada uma das versões, produziu-se um circuito para encriptar e outro para decriptar. O desempenho alcançado em termos de velocidade de processamento superou todos os outros trabalhos publicados na área, sobre a mesma tecnologia. São apresentados os detalhes de implementação, arquiteturas envolvidas e decisões de projeto, bem como todos os resultados. A dissertação contém ainda conceitos básicos de criptografia e uma descrição do algoritmo Rijndael.