Spatial Analysis of Cell Composition Data

A version of Matheron’s discrete Gaussian model is applied to cell composition data. The examples are for map patterns of felsic metavolcanics in two different areas. Q-Q plots of the model for cell values representing proportion of 10 km x 10 km cell area underlain by this rock type are approximately linear, and the line of best fit can be used to estimate the parameters of the model. It is also shown that felsic metavolcanics in the Abitibi area of the Canadian Shield can be modeled as a fractal

Implementació logística pel projecte Peccata Mundi

Peccata Mundi arrenca de la iniciativa del director de R+D+I de l'empresa Mas Parés, Jaume Juher, i l’artista plàstic Jaume Xifra, que l’any 2004 van decidir sumar a l’amistat que els uneix un objectiu: convergir en un sol projecte els reptes professionals que es plantejaven individualment des de cadascuna de les seves disciplines: l’art i la investigació gastronòmica. Posteriorment, a l'any 2005, s'incorporen al projecte els experts que constitueixen actualment el nucli central de treball: Josep Bel, expert en anàlisi sensorial i aplicació d'aromes; David Juher, matemàtic i professor de la UdG; Xavier de Palau, músic electrònic; Clara Perxachs, investigadora de la cultura del menjar; i Toni Botella, cuiner. A l'experiència gastronòmico-artística Peccata Mundi el participant tasta un seguit de plats i vins i valora les seves percepcions contestant un qüestionari. Les dades d'aquest qüestionari s'utilitzen, a través d'unes transformacions regides per criteris neurològics, matemàtics, antropològics, etc., per produir unes dades numèriques que seran l'entrada a una aplicació que les farà servir per generar un vídeo amb música d'una durada aproximadament de 2 minuts. Aquest vídeo, que consta d'imatges fractals en moviment i d'una música de fons, generada també utilitzant funcions de comportament caòtic, és el retrat audiovisual de l'experiència sensorial del participant. El projecte consisteix a implementar tota la logística informàtica de l’experiència sensorial Peccata Mundi: dissenyar les aplicacions d'entrada de dades, tractament de la base de dades, processament de les dades del qüestionari, generació del vídeo i la música i producció de l'arxiu audiovisual que finalment el participant s'emporta gravat en suport DVD

Descripción matemática con dimensiones fractales de células normales y con anormalidades citológicas de cuello uterino

Introducción. La geometría fractal ha mostrado ser adecuada en la descripción matemática de objetos irregulares; esta medida se ha denominado dimensión fractal. La aplicación del análisis fractal para medir los contornos de las células normales así como aquellas que presentan algún tipo de anormalidad, ha mostrado la posibilidad de caracterización matemática de su irregularidad. Objetivos. Medir, a partir de la geometría fractal células del epitelio escamoso de cuello uterino clasificadas como normales, atipias escamosas de significado indeterminado (ASC-US) y lesiones intraepiteliales escamosas de bajo grado (LEIBG), diagnosticadas mediante observación microscópica, en busca de mediciones matemáticas que las distingan. Metodología. Este es un estudio exploratorio descriptivo en el que se calcularon las dimensiones fractales, con el método de box counting simplificado y convencional, de los contornos celular y nuclear de 13 células del epitelio escamoso de cuello uterino normales y con anormalidades como ASC-US y lesiones intraepiteliales de bajo grado (LEI BG), a partir de fotografías digitales de 7 células normales, 2 ASCUS y 4 LEI BG diagnosticadas con criterios citomorfológicos mediante observación microscópica convencional. Resultados. Se desarrolló una medida cuantitativa, objetiva y reproducible del grado de irregularidad en las células del epitelio escamoso de cuello uterino identificadas microscópicamente como normales, ASC-US y LEI BG. Conclusiones Se evidenció una organización fractal en la arquitectura celular normal, así como en células ASC-US y las lesiones intraepiteliales de bajo grado (LEI BG). No se encontraron diferencias entre los tipos celulares estudiados.

El benestar psicològic en l'adolescència: la perspectiva de les ciències de la complexitat

El benestar psicològic, entès com la vessant psicològica que forma part del concepte més ampli de qualitat de vida, constitueix un àmbit d'estudi en expansió. Tot i tenir un passat més breu en comparació amb d'altres constructes psicosocials, cada vegada investigadors de les més diverses disciplines s'afegeixen a la llista d'estudiosos que fan del benestar psicològic un dels seus objectes d'investigació. Amb tot, l'estudi del benestar psicològic en l'adolescència constitueix probablement un dels àmbits en els quals la necessitat de seguir avançant es fa més evident. El seu estudi en subjectes adolescents té, a més, un doble interès. Per una part, els canvis i transicions que nois i noies experimenten durant l'adolescència comporten amb freqüència que sigui un període estressant per a molts d'ells/es, amb implicacions importants per al seu benestar psicològic. Aprofundir en el seu coneixement durant aquest període té un interès més enllà de l'estrictament científic i permet el disseny de programes de prevenció més ajustats a les problemàtiques que els/les adolescents puguin estar experimentant. L'exploració dels elements del benestar psicològic constitueix una de les estratègies d'aproximació al seu estudi. En aquesta tesi doctoral s'han seleccionat alguns dels elements que de la literatura científica es desprèn que tenen una connexió més estreta amb el benestar psicològic i que són la satisfacció amb la vida globalment i amb àmbits específics de la vida, l'autoestima, el suport social percebut, la percepció de control i els valors. Tot i que existeix un consens elevat en considerar que l'exploració d'aquests elements és de primera necessitat de cares a aprofundir en l'estructura del benestar psicològic, generalment han estat estudiats de forma separada, malgrat no falten intents d'integració teòrica. Les limitacions més importants que presenta l'estudi del benestar psicològic i el dels seus elements en l'actualitat són bàsicament de caràcter epistemològic i fan referència a la dificultat de trobar visions comunes (tant a nivell de definicions com de teories explicatives) compartides per una majoria d'investigadors socials. Aquestes limitacions justifiquen l'interès per dirigir l'atenció vers un altre tipus d'explicacions del benestar psicològic, qualitativament diferents a les disponibles, que no es refugiïn ni en reduccionismes ni en explicacions causals rígides. Les teories de la complexitat suposen una alternativa productiva en aquest sentit ja que aquelles característiques a través de les quals la complexitat ve donada (borrositat de límits, punts de catàstrofe, dimensions fractals, processos caòtics i no lineals), són, en definitiva, les mateixes propietats que caracteritzen als fenòmens psicosocials. I això inclou el de benestar psicològic. Les dades de les que disposem, obtingudes mitjançant un estudi transversal, impedeixen fer una aproximació al benestar psicològic des de totes les propietats de la complexitat esmentades a excepció de la característica de la no linealitat. L'objectiu general de la tesi ha estat el de construir un model de benestar psicològic a partir de les dades obtingudes que permetés: 1) Evidenciar relacions entre variables que fins aquests moments no han pogut ser massa explorades, 2) Contemplar aquestes relacions més enllà de la seva unidireccionalitat, i 3) Entendre el benestar psicològic en l'adolescència des d'un punt de vista més integrador i holista i, consegüentment, oferir una manera més comprehensiva d'aproximar-se a aquest fenomen. Aquesta tesi ha de ser entesa com un primer pas, fonamentalment metodològic, per l'elaboració futura de conceptualizacions sobre el benestar psicològic en l'adolescència que es basin en els principis que ens aporten les ciències de la complexitat. Malgrat els resultats obtinguts no estan absents de limitacions, obren noves perspectives d'anàlisi del benestar psicològic en l'adolescència.

Cambios en la estructura del paisaje del Alt Empordà en el período 1957-2001

El paisaje, concebido como una unidad espacial y temporalmente pluriescalar caracterizada por unos patrones de distribución - una estructura-, unas funciones y una red de flujos de materia, energía e información (Forman y Godron, 1986), constituye un modelo apropiado para estudiar el territorio (Marull, 2002). En la presente investigación se hace un análisis de los cambios ocurridos en la estructura del mosaico paisajístico de la comarca de l´Alt Empordà entre 1957 y 2001, para ellos se divide la comarca en unidades paisajísticas basadas en criterios fisiográficos determinados a escala 1:25000. El análisis de la estructura paisajística de las diferentes unidades paisajísticas se ha realizado a través de indicadores de composición y de estructura según clases paisajísticas (cubiertas o usos del suelo), mediante el cálculo y análisis de indicadores de estructura desarrollados por la ecología del paisaje, los cuales, han permitido caracterizar y analizar las transformaciones en el tamaño, la forma y el arreglo espacial de los parches tipo que configuran el mosaico paisajístico. Para el proceso de cálculo y análisis espacial se han empleado los sistemas de información geográfica (SIGs), el programa Patch Analyst 1.2. La información cartográfica se elaboró a partir de ortofotomapas digitales y fotos aéreas generados por el ICC, así como de fuentes secundarias. Además, el trabajo incluye una aplicación teórico-metodológica a la identificación de redes ecológicas a través del uso de indicadores, así como el uso de inventarios fitosociológicos en la evaluación de hábitats borde.

Causes of the apparent scale independence of fractal indices associated with forest fragmentation in Bolivia

In a recent investigation, Landsat TM and ETM+ data were used to simulate different resolutions of remotely-sensed images (from 30 to 1100 m) and to analyze the effect of resolution on a range of landscape metrics associated with spatial patterns of forest fragmentation in Chapare, Bolivia since the mid-1980s. Whereas most metrics were found to be highly dependent on pixel size, several fractal metrics (DLFD, MPFD, and AWMPFD) were apparently independent of image resolution, in contradiction with a sizeable body of literature indicating that fractal dimensions of natural objects depend strongly on image characteristics. The present re-analysis of the Chapare images, using two alternative algorithms routinely used for the evaluation of fractal dimensions, shows that the values of the box-counting and information fractal dimensions are systematically larger, sometimes by as much as 85%, than the "fractal" indices DLFD, MPFD, and AWMFD for the same images. In addition, the geometrical fractal features of the forest and non-forest patches in the Chapare region strongly depend on the resolution of images used in the analysis. The largest dependency on resolution occurs for the box-counting fractal dimension in the case of the non-forest patches in 1993, where the difference between the 30 and I 100 m-resolution images corresponds to 24% of the full theoretical range (1.0 to 2.0) of the mass fractal dimension. The observation that the indices DLFD, MPFD, and AWMPFD, unlike the classical fractal dimensions, appear relatively unaffected by resolution in the case of the Chapare images seems due essentially to the fact that these indices are based on a heuristic, "non-geometric" approach to fractals. Because of their lack of a foundation in fractal geometry, nothing guarantees that these indices will be resolution-independent in general. (C) 2006 International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, Inc. (ISPRS). Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Global exponential periodicity of a class of neural networks with recent-history distributed delays

In this paper, we propose to study a class of neural networks with recent-history distributed delays. A sufficient condition is derived for the global exponential periodicity of the proposed neural networks, which has the advantage that it assumes neither the differentiability nor monotonicity of the activation function of each neuron nor the symmetry of the feedback matrix or delayed feedback matrix. Our criterion is shown to be valid by applying it to an illustrative system. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Dynamical complexity in a mean-field model of human EEG

A recently proposed mean-field theory of mammalian cortex rhythmogenesis describes the salient features of electrical activity in the cerebral macrocolumn, with the use of inhibitory and excitatory neuronal populations (Liley et al 2002). This model is capable of producing a range of important human EEG (electroencephalogram) features such as the alpha rhythm, the 40 Hz activity thought to be associated with conscious awareness (Bojak & Liley 2007) and the changes in EEG spectral power associated with general anesthetic effect (Bojak & Liley 2005). From the point of view of nonlinear dynamics, the model entails a vast parameter space within which multistability, pseudoperiodic regimes, various routes to chaos, fat fractals and rich bifurcation scenarios occur for physiologically relevant parameter values (van Veen & Liley 2006). The origin and the character of this complex behaviour, and its relevance for EEG activity will be illustrated. The existence of short-lived unstable brain states will also be discussed in terms of the available theoretical and experimental results. A perspective on future analysis will conclude the presentation.

Fractal spatialities

This paper argues for the use of ‘fractals’ in theorising sociospatial relations. From a realist position, a nonmathematical but nonmetaphoric and descriptive view of ‘fractals’ is advanced. Insights from the natural sciences are combined with insights on the position of the observer from Luhmann and notions of assemblages and repetitions from Deleuze. It is argued that the notion of ‘fractals’ can augment current understanding of sociospatialities in three ways. First, it can pose questions about the scalar position of the observer or the grain of observation; second, as a signifier of particular attributes, it prompts observation and description of particular structuring processes; and third, the epistemic access afforded by the concept can open up possibilities for transformative interventions and thereby inform the same. The theoretical usefulness of the concept is demonstrated by discussing the territory, place, scale, and networks (TPSN) model for theorising sociospatial relations advanced by B Jessop, N Brenner, and M Jones in their 2008 paper “Theorizing sociospatial relations”, published in this journal (volume 26, pages 389–401). It is suggested that a heuristic arising from a ‘fractal’ ontology can contribute to a polymorphous, as opposed to polyvalent, understanding of sociospatial relations.

Fractal spaces in planning and governance

This paper discusses concepts of space within the planning literature, the issues they give rise to and the gaps they reveal. It then introduces the notion of 'fractals' borrowed from complexity theory and illustrates how it unconsciously appears in planning practice. It then moves on to abstract the core dynamics through which fractals can be consciously applied and illustrates their working through a reinterpretation of the People's Planning Campaign of Kerala, India. Finally it highlights the key contribution of the fractal concept and the advantages that this conceptualisation brings to planning.

Consistency in approximate entropy given by a volumetric estimate

Non-linear methods for estimating variability in time-series are currently of widespread use. Among such methods are approximate entropy (ApEn) and sample approximate entropy (SampEn). The applicability of ApEn and SampEn in analyzing data is evident and their use is increasing. However, consistency is a point of concern in these tools, i.e., the classification of the temporal organization of a data set might indicate a relative less ordered series in relation to another when the opposite is true. As highlighted by their proponents themselves, ApEn and SampEn might present incorrect results due to this lack of consistency. In this study, we present a method which gains consistency by using ApEn repeatedly in a wide range of combinations of window lengths and matching error tolerance. The tool is called volumetric approximate entropy, vApEn. We analyze nine artificially generated prototypical time-series with different degrees of temporal order (combinations of sine waves, logistic maps with different control parameter values, random noises). While ApEn/SampEn clearly fail to consistently identify the temporal order of the sequences, vApEn correctly do. In order to validate the tool we performed shuffled and surrogate data analysis. Statistical analysis confirmed the consistency of the method. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Clustering and diffusion in a symplectic map lattice with non-local coupling

We study a symplectic chain with a non-local form of coupling by means of a standard map lattice where the interaction strength decreases with the lattice distance as a power-law, in Such a way that one can pass continuously from a local (nearest-neighbor) to a global (mean-field) type of coupling. We investigate the formation of map clusters, or spatially coherent structures generated by the system dynamics. Such clusters are found to be related to stickiness of chaotic phase-space trajectories near periodic island remnants, and also to the behavior of the diffusion coefficient. An approximate two-dimensional map is derived to explain some of the features of this connection. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A scenario for torus T(2) destruction via a global bifurcation

We show a scenario of a two-frequeney torus breakdown, in which a global bifurcation occurs due to the collision of a quasi-periodic torus T(2) with saddle points, creating a heteroclinic saddle connection. We analyze the geometry of this torus-saddle collision by showing the local dynamics and the invariant manifolds (global dynamics) of the saddle points. Moreover, we present detailed evidences of a heteroclinic saddle-focus orbit responsible for the type-if intermittency induced by this global bifurcation. We also characterize this transition to chaos by measuring the Lyapunov exponents and the scaling laws. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Suppressing grazing chaos in impacting system by structural nonlinearity

In this note we investigate the influence of structural nonlinearity of a simple cantilever beam impacting system on its dynamic responses close to grazing incidence by a means of numerical simulation. To obtain a clear picture of this effect we considered two systems exhibiting impacting motion, where the primary stiffness is either linear (piecewise linear system) or nonlinear (piecewise nonlinear system). Two systems were studied by constructing bifurcation diagrams, basins of attractions, Lyapunov exponents and parameter plots. In our analysis we focused on the grazing transitions from no impact to impact motion. We observed that the dynamic responses of these two similar systems are qualitatively different around the grazing transitions. For the piecewise linear system, we identified on the parameter space a considerable region with chaotic behaviour, while for the piecewise nonlinear system we found just periodic attractors. We postulate that the structural nonlinearity of the cantilever impacting beam suppresses chaos near grazing. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Experimental identification of chaotic fibers

In a 2D parameter space, by using nine experimental time series of a Clitia`s circuit, we characterized three codimension-1 chaotic fibers parallel to a period-3 window. To show the local preservation of the properties of the chaotic attractors in each fiber, we applied the closed return technique and two distinct topological methods. With the first topological method we calculated the linking, numbers in the sets of unstable periodic orbits, and with the second one we obtained the symbolic planes and the topological entropies by applying symbolic dynamic analysis. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.