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Selective synthesis of 4-hydroxyisophorone and 4-ketoisophorone by fungal peroxygenases

UPCommons - dt., 04/16/2019 - 10:27
Selective synthesis of 4-hydroxyisophorone and 4-ketoisophorone by fungal peroxygenases Aranda, Carmen; Municoy, Martí; Guallar, Victor; Kiebist, Jan; Scheibner, Katrin; Ullrich, René; del Río, José C.; Hofrichter, Martin; Martinez, Angel T.; Gutierrez, Ana The recently discovered unspecific peroxygenases (UPOs) from the ascomycetes Chaetomium globosum and Humicola insolens were capable of selectively hydroxylating isophorone to 4-hydroxyisophorone (4HIP) and 4-ketoisophorone (4KIP), which are substrates of interest for the pharmaceutical and flavor-and-fragrance sectors. The model UPO from the basidiomycete Agrocybe aegerita was less regioselective, forming 7-hydroxyisophorone (and 7-formylisophorone) in addition to 4HIP. However, it was the most stereoselective UPO yielding the S-enantiomer of 4HIP with 88% ee. Moreover, using H. insolens UPO full kinetic resolution of racemic HIP was obtained within only 15 min, with >75% recovery of the R-enantiomer. Surprisingly, the UPOs from two other basidiomycetes, Marasmius rotula and Coprinopsis cinerea, failed to transform isophorone. The different UPO selectivities were rationalized by computational simulations, in which isophorone and 4HIP were diffused into the enzymes using the adaptive PELE software, and the distances from heme-bound oxygen in H2O2-activated enzyme to different substrate atoms, and the corresponding binding energies were analyzed. Interestingly, for process upscaling, full conversion of 10 mM isophorone was achieved with H. insolens UPO within nine hours, with total turnover numbers up to 5500. These biocatalysts, which only require H2O2 for activation, may represent a novel, simple and environmentally-friendly route for the production of isophorone derivatives.
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TCP Proactive Congestion Control for East–West Trffic: the Marking Threshold

UPCommons - dt., 04/16/2019 - 09:57
TCP Proactive Congestion Control for East–West Trffic: the Marking Threshold Fischer e Silva, Renan; Carpenter, Paul M. Various extensions of TCP/IP have been proposed to reduce network latency; examples include Explicit Congestion Notification (ECN), Data Center TCP (DCTCP) and several proposals for Active Queue Management (AQM). Combining these techniques requires adjusting various parameters, and recent studies have found that it is difficult to do so while obtaining both high throughput performance and low latency. This is especially true for mixed use data centres that host both latency-sensitive applications and high-throughput workloads with east–west traffic such as Hadoop. This paper studies the difficulty in configuration, and characterises the problem as related to ACK packets. Such packets cannot be set as ECN Capable Transport (ECT), with the consequence that a disproportionate number of them are dropped. The same issue can affect other non-ECT-capable traffic that may co-exist on the network. We explain how this behavior adversely afects throughput, and propose a small change to the way that non-ECT-capable packets are handled in the network switches. Using NS–2 simulation, we demonstrate robust performance for modified AQMs on a Hadoop cluster, maintaining full throughput while reducing latency by 85%. We also demonstrate that commodity switches with shallow buffers are able to reach the same throughput as deeper buffer switches. Finally, we explain how both TCP using ECN and DCTCP can achieve the best performance using a simple marking threshold, in constrast to the current preference for relying on AQMs to mark packets. Overall, we provide recommendations to network equipment manufacturers, cluster administrators and the whole industry on how best to combine high-throughput and latency-sensitive workloads. This article is an extension of our previous work [1], which was published in Proceedings of the 19th IEEE International Conference on Cluster Computing (CLUSTER 2017).
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TensorFlow on state-of-the-art HPC clusters: a machine learning use case

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 17:27
TensorFlow on state-of-the-art HPC clusters: a machine learning use case Ramirez-Gargallo, Guillem; Garcia-Gasulla, Marta; Mantovani, Filippo The recent rapid growth of the data-flow programming paradigm enabled the development of specific architectures, e.g., for machine learning. The most known example is the Tensor Processing Unit (TPU) by Google. Standard data-centers, however, still can not foresee large partitions dedicated to machine learning specific architectures. Within data-centers, the High-Performance Computing (HPC) clusters are highly parallel machines targeting a broad class of compute-intensive workflows, as such they can be used for tackling machine learning challenges. On top of this, HPC architectures are rapidly changing, including accelerators and instruction sets other than the classical x86 CPUs. In this blurry scenario, identifying which are the best hardware/software configurations to efficiently support machine learning workloads on HPC clusters is not trivial. In this paper, we considered the workflow of TensorFlow for image recognition. We highlight the strong dependency of the performance in the training phase on the availability of arithmetic libraries optimized for the underlying architecture. Following the example of Intel leveraging the MKL libraries for improving the TensorFlow performance, we plugged the Arm Performance Libraries into TensorFlow and tested on an HPC cluster based on Marvell ThunderX2 CPUs. Also, we performed a scalability study on three state-of-the-art HPC clusters based on different CPU architectures, x86 Intel Skylake, Arm-v8 Marvell ThunderX2, and PowerPC IBM Power9.
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Fake news classificator

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 16:36
Fake news classificator Ruiz Cano, Elena This research will focus on classifying false news according to the style and the content. And a web service will be implemented in order to make predictions about the content of online articles and, at the same time, to retrain the classifier with the articles that it could not predict correctly.; Esta investigación se centrará en clasificar las noticias falsas según el estilo y el contenido. Además se implementará un servicio web para realizar predicciones de artículos de contenido en linea y a la vez reentrenarse con los artículos que no ha podido predecir correctamente.
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Transformación digital en el área de Cognitive

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 16:30
Transformación digital en el área de Cognitive Giménez Martínez, Javier
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Wav2Pix Enhancement and evaluation of a speech-conditioned image generator

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 16:25
Wav2Pix Enhancement and evaluation of a speech-conditioned image generator Tubau Pires, Miquel We propose the enhancement and evaluation of a deep neural network that is trained from scratch in an end-to-end fashion, generating a face directly from the raw speech waveform without any additional identity information (e.g reference image or one-hot encoding).
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Desarrollo de un portal de gestión de la demanda y el ciclo de vida de los certificados digitales en la administración pública

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 16:19
Desarrollo de un portal de gestión de la demanda y el ciclo de vida de los certificados digitales en la administración pública Guerrero López, Miguel El objetivo de este proyecto es desarrollar un portal web para la gestión del ciclo de vida de los certificados dentro de la administración pública. Vamos a centralizar la información y a gestionar los certificados desde la emisión, el mantenimiento, la renovación y revocación.
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Autonomous user feeding by a Physically Assistive Robot

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 16:13
Autonomous user feeding by a Physically Assistive Robot Vila Abad, Maria En aquest projecte proposem un robot capaç de donar de menjar a persones autònomament. El seu comportament té en compte l'estat del món i els requisits de l'usuari per a decidir quines són les millors accions a executar en cada situació.; In this thesis, we propose a robot capable of feeding a person autonomously. Its behavior takes into account the state of the world and the user requirements in order to decide which are the best set of actions that need to be performed in each situation.
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Sistema de transcripción y análisis de voz empleando técnicas de Procesado de Lenguaje Natural y Machine Learning

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 16:09
Sistema de transcripción y análisis de voz empleando técnicas de Procesado de Lenguaje Natural y Machine Learning López Calderón, Javier Este proyecto trata sobre la investigación, desarrollo e implementación de un sistema que permite dejar constancia y gestionar, de forma ágil y automática, las reuniones en empresas.; This project deals with the research, development and implementation of a system that allows to register and manage, in an agile and automatic way, meetings in companies.
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Machine-Learning-powered algorithmic trading

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 16:05
Machine-Learning-powered algorithmic trading Valenciano Farré, Hermes El problema abordado por este trabajo es la predicción del precio de activos cotizados y la automatización de un sistema de inversión. El objetivo es comparar las estrategias de inversión tradicionales con las predicciones realizadas por una red neuronal recurrente.; The problem addressed by this work is asset price prediction and automation of a trading system. The focus is on comparing traditional trading strategies with the predictions made by a Recurrent Neural Network.
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Interfície per a la interacció cirurgià-robot

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 16:03
Interfície per a la interacció cirurgià-robot Vila Rodriguez, Alicia Aquest treball consisteix en el disseny i desenvolupament d'una interfície d'usuari per a la interacció entre un cirurgià i un robot quirúrgic. L'aplicació està integrada a un sistema de teleoperació específic per a la fetoscòpia làser com a tractament per a la Síndrome de Transfusió Fetus-Fetal.; This work consists in the design and development of a user interface for the interaction between a surgeon and a surgical robot. The application is integrated into a specific teleoperation system for laser fetoscopy as a treatment for Twin-Twin Transfusion Syndrome.
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Implementación de un agente para la validación de dominios privados basado en el protocolo ACME

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 15:47
Implementación de un agente para la validación de dominios privados basado en el protocolo ACME Terraga Gómez, Víctor Este documento describe el protocolo ACME que una CA y un solicitante pueden usar para automatizar el proceso de verificación y emisión de certificados. El protocolo también proporciona facilidades para otras funciones de gestión de certificados, como la revocación de certificados.; This document describes ACME protocol that a CA and an applicant can use to automate the process of verification and certificate issuance. The protocol also provides facilities for other certificate management functions, such as certificate revocation.
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Implementació d’un portfolio de productes per al Strategic Dashboard del projecte Q-Rapids

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 15:24
Implementació d’un portfolio de productes per al Strategic Dashboard del projecte Q-Rapids Martínez Martínez, Guillermo L'objectiu d'aquest projecte és implementar un sistema capaç de gestionar un portfolio de productes dins del dashboard estratègic dels sistema Q-Rapids. Es busca la possibilitat de crear, eliminar i editar productes, així com la visualització de les seves avaluacions.
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Desarrollo de una app multiplataforma para la reserva y gestión de salas en FAMA/AFM

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 15:06
Desarrollo de una app multiplataforma para la reserva y gestión de salas en FAMA/AFM Marin Medina, David Desarrollo de una aplicación Multiplataforma en Android e iOS para la Reserva de Salas dentro de un entorno de empresa. La metodología usada será Xamarin Forms que permitirá el desarrollo simultaneo en ambos sistemas.; Development of a Multiplatform application in Android and iOS for Room Booking in a company environment. The methodology used will be Xamarin Forms that will allow the simultaneous development in both systems.
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Control de plataforma por interacción externa

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 14:57
Control de plataforma por interacción externa Esteve Villuendas, Gerard Sistema Android que realitza una detecció de moviment i un reconeixement facial per a obtenir les dades de la persona detectada mitjançant Microsoft Azure. Aquestes dades s'envien a la plataforma que retornarà al dispositiu Android un contingut multimedia per reproduir segons la persona detectada.; Android system that performs motion detection and facial recognition to obtain the data of the person detected through Microsoft Azure. These data are sent to the platform that will return to the Android device multimedia content to play according to the person detected.
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Sistema de reservas para comer en oficinas

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 14:52
Sistema de reservas para comer en oficinas González Moreno, Eduard
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Inverse Jacobian and related topics for certain superelliptic curves

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 02:30
Inverse Jacobian and related topics for certain superelliptic curves Somoza Henares, Anna Given an elliptic curve E over the complex numbers (CC) given by y^2 = x^3 + ax + b, there exists a lattice L in CC such that the group E(CC) of complex points on E is isomorphic to the complex analytic group CC/L. This correspondence between elliptic curves and one-dimensional complex tori is called the Uniformization Theorem, and one can make the inverse map explicit with the Weierstrass p-function, its derivative, and the Eisenstein series. Similarly, given an algebraic curve C of genus g, one associates to it a principally polarized abelian variety J(C), the Jacobian of C. Over CC, the Jacobian J(C) is isomorphic to a g-dimensional complex torus CC^g/L for a lattice L of full rank in CC^g. This determines a map J from the set M_g of isomorphism classes of algebraic curves of genus g to the set A_g of principally polarized abelian varieties of dimension g, and one may wonder if there exists an explicit inverse to this map, as in the case of elliptic curves. We call this the inverse Jacobian problem. This problem has been solved for curves of genus 2 and genus 3. However, for genus g > 3 there is the additional obstruction that not all principally polarized abelian varieties are Jacobians of curves, hence in order to solve the inverse Jacobian problem one needs to study the image by J of M_g in A_g. The problem of describing J(M_g) is known as the Riemann-Schottky problem. In this thesis we treat these two problems for two families of superelliptic curves, that is, curves of the form y^k = (x - a_1)·...·(x - a_l). We focus on the family of Picard curves, with (k,l) = (3,4) and genus 3, where we give a more efficient solution, and the family of cyclic plane quintic curves, with (k,l) = (5,5) and genus 6, where we solve both problems. We solve the inverse Jacobian problem from a computational point of view, that is, we provide an algorithm to obtain a model for the curve from the lattice L of its Jacobian. While Picard curves have genus 3, hence there is no obstruction to the inverse Jacobian problem, in the case of CPQ curves we also provide a characterization of the principally polarized abelian varieties that arise as Jacobians of CPQ curves. In Chapter 1 we first introduce some background on abelian varieties, Jacobians of curves, and Riemann theta constants, and then we present an inverse Jacobian algorithm for Picard curves. This was originally done by Koike and Weng in their paper "Construction of CM Picard curves", but their exposition presents some mistakes that we address and correct here. This chapter is based on joint work with Joan-Carles Lario. In Chapter 2 we present an inverse Jacobian algorithm for CPQ curves. We follow a strategy analogous to the one in Chapter 1 for the case of Picard curves. In Chapter 3 we address the Riemann-Schottky problem for CPQ curves, that is, we characterize the principally polarized abelian varieties that are Jacobians of CPQ curves. We use a generalization of the classical theory of complex multiplication due to Shimura (see his paper "On analytic families of polarized abelian varieties and automorphic functions") to study how the existence of the automorphism of CPQ curves (x,y) -> (x,e^(2·pi·i/5)y) affects the structure of the Jacobians. Finally, in Chapter 4 we present one application for the above algorithms: constructing curves such that their Jacobians have complex multiplication. This has previously been done for genus 2 and genus 3, and here we follow methods presented by Kilicer in her PhD thesis to determine a complete list of CM-fields whose ring of integers occurs as the endomorphism ring over CC of the Jacobian of a CPQ curve defined over the rational numbers. In particular, for every field K listed in Chapter 4 we also give a CPQ curve that is numerically close (and conjecturally equal) to a curve C that satisfies End(J(CC)) = O_K.; Voor elke elliptische kromme E over C bestaat er een rooster Picard-krommen geslacht 3 hebben, en er dus geen obstructie voor het inverse-Jacobiaan-probleem is. Picard-krommen zijn een speciaal geval van vlakke vierdegraads krommen, dus het inverse-Jacobiaan-probleem voor Picard-krommen kan worden opgelost met behulp van de formules voor vlakke vierdegraads krommen gegeven in [52], maar de beperking tot een kleinere familie van krommen zorgt ervoor dat we een efficiëntere oplossing voor deze familie kunnen geven. Dit is oorspronkelijk gedaan door Koike en Weng in [16], maar hun uiteenzetting bevat een aantal fouten die we hier aankaarten en corrigeren. Dit hoofdstuk is gebaseerd op gezamenlijk werk met Joan-Carles Lario, zie ook [21]. In Hoofdstuk 2 geven we een inverse-Jacobiaan-algoritme voor CPQkrommen. We volgen een strategie analoog aan die in Hoofdstuk 1 voor het geval van Picard-krommen. In Hoofdstuk 3 pakken we het Riemann-Schottky-probleem voor CPQkrommen aan, dat wil zeggen dat we de hoofdgepolariseerde abelse variëteiten die Jacobianen van CPQ-krommen zijn classificeren. Eerst gebruiken we Shimura’s algemene vorm van de theorie van complexe vermenigvuldiging, zie [39], om te bestuderen hoe het bestaan van het automorfisme (x; y) 7! (x; z5y) met z5 = exp(2 i=5) van een CPQ-kromme de structuur van de Jacobiaan beïnvloedt. Vervolgens lossen we een klassengetal-één-probleem voor hogerdimensionale Hermitese roosters over Z[ 5] op, wat cruciaal is voor het oplossen van het Riemann-Schottky-probleem voor CPQ-krommen. Tot slot geven we in Hoofdstuk 4 een toepassing van bovenstaande algoritmes: het construeren van krommen waarvan de Jacobianen complexe vermenigvuldiging toestaan. Dit is eerder gedaan voor geslacht 2 [51, 47] en geslacht 3 [1, 13, 16, 21, 53]. Hier breiden we methoden van Kılıçer [12] uit om een complete lijst van CM-lichamen te bepalen waarvan de ringen van gehelen voorkomen als endomorfismering over C van de Jacobiaan van een CPQ-kromme over Q. In het bijzonder geeft dit ons de mogelijkheid om een lijst te geven met vermoedelijke modellen voor alle CPQ-krommen over Q waarvan de Jacobianen de maximale orde van een CM lichaam van graad 12 als endomorfismering over C hebben. Onze lijst bevat het juiste aantal krommen, die gedefinieerd zijn over Q en numeriek correct met hoge nauwkeurigheid. C, zodanig dat de groep E(C) van complexe punten op E isomorf is met de complex analytische groep C= . Dit verband tussen elliptische krommen en één-dimensionale complexe tori heet de Uniformisatiestelling, en de constructie in omgekeerde richting (van roosters naar krommen) kan expliciet worden beschreven met de Weierstrass }-functie, zijn afgeleide, en de Eisenstein-reeksen. Algemener kennen we aan een algebraïsche kromme C van geslacht g een hoofdgepolariseerde abelse variëteit J(C) toe, de Jacobiaan van C. Over C is de Jacobiaan J(C) isomorf met een g-dimensionale complexe torus Cg= voor een rooster van volledige rang in Cg. Dit bepaalt een afbeelding J van de verzameling Mg van isomorfieklassen van algebraïsche krommen van geslacht g naar de verzameling Ag van g-dimensionale hoofdgepolariseerde abelse variëteiten. We kunnen ons afvragen of er een expliciete inverse afbeelding bestaat, zoals het geval is voor elliptische krommen. Dit is het inverse-Jacobiaan-probleem. Dit probleem is opgelost voor krommen van geslacht 2 [37, 50] en geslacht 3 [1, 9, 16, 21, 48, 52, 53]. Voor geslacht 4 is er echter de extra obstructie dat niet alle hoofdgepolariseerde abelse variëteiten Jacobianen van krommen zijn, dus om het inverse-Jacobiaan-probleem op te lossen moeten we in dit geval het beeld van Mg in Ag onder J bestuderen. Het beschrijven van J(Mg) staat bekend als het Riemann-Schottky-probleem. In dit proefschrift behandelen we deze twee problemen voor twee families van superelliptische krommen, dat wil zeggen, krommen gegeven door yk = Ql i=1(x 􀀀� i). We richten ons op de familie van Picard-krommen, met (k; l) = (3; 4) en van geslacht 3, waarvoor we het inverse-Jacobiaan-probleem oplossen en de familie van cyclische vlakke vijfdegraads krommen (CPQ-krommen), met (k; l) = (5; 5) en van geslacht 6, waarvoor we beide problemen oplossen. In Hoofdstuk 1 introduceren we eerst achtergrondkennis over abelse varieteiten, Jacobianen van krommen en Riemann theta constanten. Daarna geven we een inverse-Jacobiaan-algoritme voor Picard-krommen. Merk op dat Picard-krommen geslacht 3 hebben, en er dus geen obstructie voor het inverse- Jacobiaan-probleem is. Picard-krommen zijn een speciaal geval van vlakke vierdegraads krommen, dus het inverse-Jacobiaan-probleem voor Picard-krommen kan worden opgelost met behulp van de formules voor vlakke vierdegraads krommen gegeven in [52], maar de beperking tot een kleinere familie van krommen zorgt ervoor dat we een efficiëntere oplossing voor deze familie kunnen geven. Dit is oorspronkelijk gedaan door Koike en Weng in [16], maar hun uiteenzetting bevat een aantal fouten die we hier aankaarten en corrigeren. Dit hoofdstuk is gebaseerd op gezamenlijk werk met Joan-Carles Lario, zie ook [21]. In Hoofdstuk 2 geven we een inverse-Jacobiaan-algoritme voor CPQkrommen. We volgen een strategie analoog aan die in Hoofdstuk 1 voor het geval van Picard-krommen. In Hoofdstuk 3 pakken we het Riemann-Schottky-probleem voor CPQkrommen aan, dat wil zeggen dat we de hoofdgepolariseerde abelse variëteiten die Jacobianen van CPQ-krommen zijn classificeren. Eerst gebruiken we Shimura’s algemene vorm van de theorie van complexe vermenigvuldiging, zie [39], om te bestuderen hoe het bestaan van het automorfisme (x; y) 7! (x; z5y) met z5 = exp(2 i=5) van een CPQ-kromme de structuur van de Jacobiaan beïnvloedt. Vervolgens lossen we een klassengetal-één-probleem voor hogerdimensionale Hermitese roosters over Z[ 5] op, wat cruciaal is voor het oplossen van het Riemann-Schottky-probleem voor CPQ-krommen. Tot slot geven we in Hoofdstuk 4 een toepassing van bovenstaande algoritmes: het construeren van krommen waarvan de Jacobianen complexe vermenigvuldiging toestaan. Dit is eerder gedaan voor geslacht 2 [51, 47] en geslacht 3 [1, 13, 16, 21, 53]. Hier breiden we methoden van Kılıçer [12] uit om een complete lijst van CM-lichamen te bepalen waarvan de ringen van gehelen voorkomen als endomorfismering over C van de Jacobiaan van een CPQ-kromme over Q. In het bijzonder geeft dit ons de mogelijkheid om een lijst te geven met vermoedelijke modellen voor alle CPQ-krommen over Q waarvan de Jacobianen de maximale orde van een CM lichaam van graad 12 als endomorfismering over C hebben. Onze lijst bevat het juiste aantal krommen, die gedefinieerd zijn over Q en numeriek correct met hoge nauwkeurigheid.; Dada una curva elíptica E definida sobre los complejos (CC) con ecuación y^2 = x^3 + ax + b, existe una red L en CC tal que el grupo E(CC) de puntos complejos en E es isomórfico al grupo analítico complejo CC/L. La correspondencia entre curvas elípticas y toros de dimensión 1 se llama Teorema de la Uniformización de Riemann, y podemos hacer la función inversa explícita con la función p de Weierstrass, su derivada, y las series Eisenstein. De forma similar, dada una curva algebraica C de género g, podemos definir una variedad abeliana principalmente polarizada J(C), la Jacobiana de C. Sobre los números complejos, la Jacobiana J(C) es isomórfica a un toro complejo g-dimensional CC^g/L para una red L de rango completo en CC^g. Esto determina una función J del conjunto M_g de clases de isomorfismo de curvas algebraicas de género g al conjunto A_g de variedades abelianas principalmente polarizadas de dimensión g, y nos preguntamos si existe una función inversa explícita, como en el caso de las curvas elípticas. Se trata del problema de la Jacobiana inversa. Este problema ha sido resuelto para curvas de género 2 y 3. Sin embargo, para género g > 3, tenemos el obstáculo añadido de que no todas las variedades abelianas principalmente polarizadas son Jacobianas de curvas, por lo que para resolver el problema de la Jacobiana inversa tenemos que estudiar la imagen vía J de M_g en A_g. El problema de describir J(M_g) se conoce como el problema de Riemann-Schottky. En esta tesis tratamos estos problemas para dos familias de curvas superelípticas, es decir, curvas de la forma y^k = (x - a_1)·...·(x - a_l). Nos centramos en la familia de curvas de Picard, con (k,l) = (3,4) y género 3, donde damos una solución más eficiente, y la família de las curvas cíclicas quínticas planas (curvas CPQ), con (k,l) = (5,5) y género 6. Resolvemos el problema de la Jacobiana inversa desde un punto de vista computacional, es decir, damos un algoritmo para obtener un modelo para la curva a partir de la red L de su Jacobiana. Las curvas de Picard tienen género 3, por lo que no hay obstrucción al problema de la Jacobiana inversa, pero en el caso de las curvas CPQ también damos una caracterización de las variedades abelianas principalmente polarizadas que surgen como Jacobianas de curvas CPQ. En el Capítulo 1 introducimos algunos preliminares de variedades abelianas, Jacobianas de curvas y constantes teta de Riemann, y a continuación presentamos un algoritmo de Jacobiana inversa para las curvas de Picard. Esto lo hicieron originalmente Koike y Weng en su artículo "Construction of CM Picard curves", pero su exposición presenta algunos errores que corregimos aquí. El capítulo está basado en una colaboración con Joan-Carles Lario. En el Capítulo 2 presentamos un algoritmo de Jacobiana inversa para las curvas CPQ. Seguimos la estrategia análoga a la del Capítulo 1 para el caso de curvas de Picard. En el Capítulo 3 nos centramos en el problema de Riemann-Schottky para el caso de curvas CPQ, es decir, caracterizamos las variedades abelianas principalmente polarizadas que son Jacobianas de curvas CPQ. Usamos una generalización de la teoría clásica de multiplicación compleja de Shimura para estudiar cómo la existencia del automorfismo de curvas CPQ (x,y) -> (x,e^(2·pi·i/5)y) afecta la estructura de las Jacobianas. Finalmente, en el Capítulo 4 presentamos una aplicación de los algoritmos anteriores: construir curvas cuyas Jacobianas tengan multiplicación compleja. Esto se ha hecho anteriormente para género 2 y 3, y aquí seguimos los métodos dados por Kilicer en su tesis doctoral para determinar una lista completa de cuerpos CM cuyo anillo de enteros se da como el anillo de endomorfismos sobre CC de la Jacobiana de una curva CPQ definida sobre los racionales. En particular, ésto nos permite listar modelos conjeturales para todas las curvas CPQ sobre Q cuyas Jacobianas tienen el orden maximal de un cuerpo CM de grado 12 como anillo de endomorfismos sobre C. Nuestra lista contiene el número previsto de curvas, y éstas están definidas sobre Q y son numéricamente correctas hasta un cierto grado de precisión
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El neoplasticismo formativo de Mies van der Rohe : el Federal Center

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 02:30
El neoplasticismo formativo de Mies van der Rohe : el Federal Center Jaua, María Fernanda The thesis examines the architecture of Mies van der Rohe through the observation of a work projected since 1959: the Chicago Federal Center. From here it attempts to reveal the formal sense of his architecture inquiring about how the visual criteria with which he constructs objects relate to the way Neoplasticism conceives. The purpose has been to verify if, and to what extent, the idea of form as relation present throughout his ouvre is a consequence of the adoption and development of the system of relations proposed by Mondrian in his painting. On many occasions certain works of Mies have been compared to those of De Stijl group, whose foundation is in Mondrian's work. However these comparisons have been established when the resemblance is obvious. The thesis proposes that Mies's Neoplasticism is not only in what is apparent and that this is not its trully important relation . Mies's Neoplasticism is in his formative principie, hence, it is the essence of all his works, including those in which it is not noted at a glance. This proposition is based on the true dimension of Mondrian's approach, whose proposal is not a modification of appearence but the establishment of universal criteria with which conceive form. According to Mondrian, appearence cannot be understood separated from the formal structure that determines the object's identity. His proposal conceives form in accordance to criteria of relation that seek balance and contain the attributes of order, precision and universality to which abstraction aspires. It is in this sense that each form of art finds the relation of balance in its own field, through its own means. The procedure followed is that of visual enquiry, focusing the attention on the object. In consequence the most important documents are the works themselves. The chapter "Mondrian's Neoplasticism" is a dissertation about the composition and the means that conform it with the intention of understanding his proposal. The relation is visual since it was through painting that he formulated the system of configuration studied here. "The Chicago Federal Center" looks closely into Mies's ensemble, which serves as the axis of this study. "The Project" focuses on the process of its production. The analysis makes use of the experience of the work and of two fundamental tools for its understanding and judgement: drawing and photography. Both allow us to recognise the project's activity and to comprehend the ways of procedure more thoroughly. "The Process" shows how the Federal Center -a solution to the specifics of the comission- corresponds to the universal criteria that Mies developed throughout his career. "About Mies van der Rohe's Neoplasticism in critique" refers to the principal comparisons that have been made related to the idea of Neoplasticism as formative principie developed here. The thesis focuses on the Federal Center because it represents a culminating moment in Mies's trajectory. In this work he gathers his vast experience to construct a space relating two of the types he had developed so far: the ensemble is conformed by two towers of different dimensions and a single-story pavilion. These elements solve the comission while structuring a space that concentrates and intensifies the formal and spatial values of the site: the Chicago Loop. The complexity of the Federal Center allows analysis of Mies's work in an ample manner, observing how the criteria linking the buildings to each other and to the city, are akin to those established between the elements that solve the structure and enclosures of each building; and how these are the result of those that form the constructive solution, starting point of the whole work. In Mies, Neoplasticism acquires consistency, as the pure relation he strives to reach converges with essential aspects of the architectonic, developing Mondrian's formative proposal in its most trascendent dimension.; La tesis examina la arquitectura de Mies van der Rohe mediante la observación de una obra que proyectó a partir de 1959: el Federal Center de Chicago. Desde aqui intenta desvelar el sentido formal de su arquitectura indagando cómo los criterios visuales con los que la construye se relacionan con el modo de concebir del neoplasticismo. El objetivo ha sido verificar si, y en qué medida, la idea de forma como relación presente en su obra es consecuencia de la adopción y desarrollo del sistema de relaciones que Piet Mandrian propuso en su pintura. En muchas ocasiones determinadas obras de Mies han sido comparadas con las del grupo De Stijl, cuyo fundamento está en la obra de Mondrian. Pero estas comparaciones se han establecido cuando el parecido es obvio. La tesis plantea que el neoplasticismo de Mies no está solo en lo aparente y que esta no es su relación realmente importante. El neoplasticismo de Mies está en su principio formativo y, por lo tanto, es la esencia de todas sus obras incluyendo aquellas que no lo parecen a simple vista. Esta proposición se basa en la verdadera dimensión del planteamiento de Mondrian cuya propuesta no es una modificación de la apariencia sino la formulación de criterios universales para concebir la forma. Para Mondrian la apariencia no se puede entender separada de la estructura formal que determina la identidad del objeto. Su propuesta concibe la forma de acuerdo a criterios de relación que buscan el equilibrio y contiene los atributos de orden, precisión y universalidad a los que aspira la abstracción. Es en ese sentido que cada arte encuentra la relación equilibrada en su propio terreno, con sus propios medios. El procedimiento que se ha seguido es el de la visualidad indagadora, centrando la mirada en el objeto. Por lo tanto los documentos más importantes son las obras mismas. El capitulo "El neoplasticismo de Mondrian" es una exposición sobre la composición y los medios que la forman con el objeto de entender su propuesta. La relación es visual porque fue pintando como formuló el sistema que aqui se estudia. "El Federal Center de Chicago" observa con atención el conjunto de Mies que sirve como eje al trabajo. "El proyecto", el proceso de su producción. El análisis se vale de la experiencia de la obra y de dos herramientas fundamentales para su conocimiento y juicio: el dibujo y la fotografía. Ambos permiten conocer la actividad del proyecto y comprender sus modos de proceder. "El proceso" muestra cómo el Federal Center, que es una solución a las particularidades del encargo, corresponde a criterios universales que Mies desarrolló a lo largo de su carrera. "Sobre el neoplasticismo de Mies van der Rohe en la critica" se refiere a las principales comparaciones que se han establecido relacionándolas con la idea de neoplasticismo como principio formativo que aquí se desarrolla. La tesis se centra en el Federal Center porque este supone un momento culminante en la trayectoria de Mies. En esta obra recoge su larga experiencia para construir un espacio relacionando dos de los tipos que había desarrollado hasta entonces: el conjunto está constituido por dos torres de diferentes dimensiones y un pabellón de una planta. Estos elementos solucionan el encargo a la vez que estructuran un espacio en el que se concentran e intensifican los valores del sitio: el Loop de Chicago. La complejidad del Federal Center permite analizar la obra de Mies de manera amplia, observando cómo los criterios que relacionan los edificios entre si y con la ciudad son análogos a los que se establecen entre los elementos que resuelven la estructura y cerramientos de cada edificio; y como estos son consecuencia de los que forman la solución constructiva, punto de partida de toda la obra. En Mies el neoplasticismo adquiere consistencia, en tanto que la relación pura a la que trata de acceder converge con aspectos esenciales de lo arquitectónico, desarrollando la propuesta formativa de Mondrian en su dimensión más trascendente.
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Data-driven neural mass modelling

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 02:30
Data-driven neural mass modelling Escuain i Poole, Lara Sofia The brain is a complex organ whose activity spans multiple scales, both spatial and temporal. The computational unit of the brain is thought to be the neurone. At the microscopic level, neurones communicate via action potentials. These may be observed experimentally by means of precise techniques that work with a small number of these cells and their interactions, and that can be modelled mathematically in a variety of ways. Other techniques consider the averaged activity of large groups of neurones in the mesoscale, or cortical columns; theoretical models of these signals also abound. The problem of relating the microscopic scale to the mesoscopic is not trivial. Analytical derivations of mesoscopic models are based on assumptions that are not always justified. Also, traditionally there has been a separation between the clinically oriented analysts that process neural signals for medical purposes and the theoretical modelling community. This Thesis aims to lay bridges both between the microscopic and mesoscopic scales of brain activity, and between the experimental and theoretical angles of its study. This is achieved via the unscented Kalman filter (UKF), which allows us to combine knowledge from different sources (microscopic/mesoscopic and experimental/theoretical). The outcome is a better understanding of the system than each of the sources of information could provide separately. The Thesis is organised as follows. Chapter 1 is a brief reflection on the current methodology in Science and its underlying motivations. This is followed by chapters 2 to 4, which introduce and contextualise the concepts discussed in the remainder of the work. Chapter 5 tackles the interrelationship of the microscopic and mesoscopic scales. Although efforts have been made to derive mesoscopic equations from models of microscopic networks, they are based on assumptions that may not always hold. We use the UKF to assimilate the output of microscopic networks into a mesoscopic model and study a variety of dynamical situations. Our results show that using the Kalman filter compensates for the loss of information that is common in analytical derivations. Chapters 6 and 7 address the combination of experimental data with neural mass models. More specifically, we extend Jansen and Rit's model of a cortical column with a model of the head, which allows us to use electroencephalography (EEG) data. With this, we estimate the state of the system and a relevant parameter of choice. In chapter 6 we use in silico data to test the UKF under a variety of dynamical conditions, comparing simulated intracranial data with simulated EEG. Extracranial estimation is always superior in speed and quality to intracortical estimation, even though intracortical electrodes are closer to the source of activity than extracranial electrodes. We suggest that this is due to the more complete picture of the cortex that is visible with the set of extracranial electrodes. Chapter 7 feeds experimental EEG data of an epileptic patient into Jansen and Rit's model; the goal is to estimate a parameter that governs the dynamical behaviour of the system, again with the UKF. The estimation of the state closely follows the experimental data, while the parameter shows sensitivity to the changes in brain regimes, especially seizures. These results show promise for using data assimilation to address some shortcomings of brain modelling techniques. On the one hand, the mutual influence of neural structures at the microscopic and the mesoscopic scales may become better characterised, by means of filtering approaches that bypass analytical limitations. On the other hand, fusing experimental EEG data with mathematical models of the brain may enable us to determine the underlying dynamics of observed physiological signals, and at the same time to improve our models with patient-specific information. The potential of these enhanced algorithms spans a wide range of brain-related applications.; El cervell humà és un òrgan de gran complexitat l’activitat del qual es desenvolupa en múltiples escales, tant espacials com temporals. Es creu que la unitat computacional del cervell és la neurona, una cèl·lula altament especialitzada que té com a funció rebre, processar i transmetre informació. A nivell microscòpic, les neurones es comuniquen les unes amb les altres per potencials d’acció. Aquests es poden observar experimentalment “in vivo” per mitjà de tècniques de gran precisió que només poden tenir en compte un nombre relativament reduït de cèl·lules i interaccions, i que es poden modelar matemàticament de diverses maneres. Altres tècniques tracten amb grans grups de neurones a escala mesoscòpica, o columnes corticals, i detecten l’activitat mitjana de la població neuronal; en aquest cas també abunden els models teòrics que intenten reproduir aquests senyals. Malgrat que està ben establert que hi ha una intercomunicació entre les escales microscòpica i mesoscòpica, relacionar una escala amb una altra no és gens trivial. Les derivacions analítiques de models mesoscòpics a partir de xarxes microscòpiques es basen en suposicions que no sempre es poden justificar. A part, tradicionalment hi ha hagut una frontera de separació entre els analistes clínics que processen senyals neuronals amb fins mèdics (i que sovint usen tècniques molt invasives i/o costoses), i la comunitat teòrica que modelitza aquests senyals, per a qui el repte més gran és caracteritzar els paràmetres que governen els models perquè aquests s’acostin el més possible a la realitat. Aquesta Tesi té com a objectiu, per una banda, fer un pas més a caracteritzar la relació entre les escales microscòpica i mesoscòpica d’activitat cerebral, i, per l’altra, establir ponts entre els punts de vista experimental i teòric del seu estudi. Ho aconseguim amb un algoritme d’assimilació de dades, el filtre de Kalman desodorat (UKF, de les sigles en anglès), que ens permet combinar informació de diverses procedències (microscòpica/mesoscòpica o experimental/teòrica). El resultat és una comprensió més àmplia del sistema estudiat que la que haurien permès les fonts d’informació per separat. La Tesi està organitzada de la següent manera. El capítol 1 comença amb una breu reflexió sobre la metodologia científica actual i les seves motivacions subjacents (segons l’autora). El segueixen els capítols del 2 al 4, que introdueixen i posen en context els conceptes que s’exposen a la resta del treball. El capítol 5 aborda el problema de la relació entre l’escala microscòpica i la mesoscòpica. Tot i que existeixen diverses derivacions d’equacions mesoscòpiques partint de models de xarxes neuronals, sovint es basen en suposicions fràgils que no es compleixen en situacions més complicades. Aquí utilitzem l’UKF per assimilar la sortida de xarxes microscòpiques en un model mesoscòpic simple i estudiar diverses situacions dinàmiques. Els resultats mostren que la manera que el filtre de Kalman gestiona les incerteses del model compensa les pèrdues d’informació pròpies de les derivacions analítiques de models mesoscòpics. Els capítols 6 i 7 tracten la combinació de dades experimentals del cervell amb models de masses neurals que descriuen la dinàmica de grups de neurones. Concretament, estenem el model de Jansen i Rit d’una columna cortical amb un model del cap, el qual ens permet fer servir dades extracranials no invasives. Amb això estimem l’estat del sistema i un paràmetre d’interès de possible rellevància en l’estudi clínic d’afeccions com l’epilèpsia. En el capítol 6 fem servir dades “in silico” per provar l’UKF en diversos escenaris dinàmics: conjunts de paràmetres que causen comportaments diferents en les columnes corticals, diferents nivells de soroll de mesura i dues modalitats de transmissió d’informació; tot això comparant dades intracranials simulades amb simulacions d’electroencefalogrames (EEG). En totes les situacions estudiades, l’estimació extracranial és sempre superior, en velocitat i precisió, a l’estimació intracortical, encara que els elèctrodes intracorticals són molt més propers a la font de l’activitat que els elèctrodes de la superfície cranial. Suggerim que això pot ser causat per la visió més completa del còrtex que es pot obtenir amb el conjunt d’elèctrodes extracranials. Aquesta idea ve reforçada pels resultats observats amb elèctrodes extracranials individuals treballant de manera independent, que apunten a la sensibilitat espacial de les mesures. En el capítol 7 alimentem el model de Jansen i Rit amb dades experimentals de l’EEG d’un pacient epilèptic; l’objectiu és estimar un paràmetre significatiu que governa l’evolució dinàmica del sistema, de nou amb l’UKF. L’estimació de l’estat és precisa i el paràmetre es veu afectat pels canvis de règim, especialment (però no exclusivament) per les convulsions. Aquests resultats són prometedors a l’hora d’utilitzar l’assimilació de dades per superar les diverses carències de les tècniques de modelització cerebral. Per una banda, la influència mútua entre estructures a escala microscòpica i a escala mesoscòpica es pot caracteritzar millor, gràcies a tècniques de filtrat que permeten esquivar les habituals limitacions analítiques. Això dóna com a resultat una millor comprensió de l’estructura i funció cerebrals. Per una altra banda, fusionar dades experimentals d’EEG amb els models matemàtics del cervell existents ens pot permetre determinar les dinàmiques subjacents dels senyals fisiològics que tenim disponibles, a la vegada que millorem els nostres models amb informació individual de cada pacient. Aquests algoritmes augmentats tenen potencial per a un ampli espectre d’aplicacions en el camp de les neurociències, des d’interfícies cervell/ordinador fins a tota mena d’usos en medicina personalitzada com el diagnòstic precoç de malalties neurodegeneratives, la predicció de crisis convulsives o la monitorització de la rehabilitació postisquèmica o posttraumàtica, entre molts altres.
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Quantifying randomness from Bell nonlocality

UPCommons - dl., 04/15/2019 - 02:30
Quantifying randomness from Bell nonlocality Bourdoncle, Boris The twentieth century was marked by two scientific revolutions. On the one hand, quantum mechanics questioned our understanding of nature and physics. On the other hand, came the realisation that information could be treated as a mathematical quantity. They together brought forward the age of information. A conceptual leap took place in the 1980's, that consisted in treating information in a quantum way as well. The idea that the intuitive notion of information could be governed by the counter-intuitive laws of quantum mechanics proved extremely fruitful, both from fundamental and applied points of view. The notion of randomness plays a central role in that respect. Indeed, the laws of quantum physics are probabilistic: that contrasts with thousands of years of physical theories that aimed to derive deterministic laws of nature. This, in turn, provides us with sources of random numbers, a crucial resource for information protocols. The fact that quantum theory only describes probabilistic behaviours was for some time regarded as a form of incompleteness. But nonlocality, in the sense of Bell, showed that this was not the case: the laws of quantum physics are inherently random, i.e., the randomness they imply cannot be traced back to a lack of knowledge. This observation has practical consequences: the outputs of a nonlocal physical process are necessarily unpredictable. Moreover, the random character of these outputs does not depend on the physical system, but only of its nonlocal character. For that reason, nonlocality-based randomness is certified in a device-independent manner. In this thesis, we quantify nonlocality-based randomness in various frameworks. In the first scenario, we quantify randomness without relying on the quantum formalism. We consider a nonlocal process and assume that it has a specific causal structure that is only due to how it evolves with time. We provide trade-offs between nonlocality and randomness for the various causal structures that we consider. Nonlocality-based randomness is usually defined in a theoretical framework. In the second scenario, we take a practical approach and ask how much randomness can be certified in a practical situation, where only partial information can be gained from an experiment. We describe a method to optimise how much randomness can be certified in such a situation. Trade-offs between nonlocality and randomness are usually studied in the bipartite case, as two agents is the minimal requirement to define nonlocality. In the third scenario, we quantify how much randomness can be certified for a tripartite process. Though nonlocality-based randomness is device-independent, the process from which randomness is certified is actually realised with a physical state. In the fourth scenario, we ask what physical requirements should be imposed on the physical state for maximal randomness to be certified, and more specifically, how entangled the underlying state should be. We show that maximal randomness can be certified from any level of entanglement.; El siglo XX estuvo marcado por dos revoluciones científicas. Por un lado, la mecánica cuántica cuestionó nuestro entendimiento de la naturaleza y de la física. Por otro lado, quedó claro que la información podía ser tratada como un objeto matemático. Juntos, ambas revoluciones dieron inicio a la era de la información. Un salto conceptual ocurrió en los años 80: se descubrió que la información podía ser tratada de manera cuántica. La idea de que la noción intuitiva de información podía ser gobernada por las leyes contra intuitivas de la mecánica cuántica resultó extremadamente fructífera tanto desde un punto de vista teórico como práctico. El concepto de aleatoriedad desempeña un papel central en este respecto. En efecto, las leyes de la física cuántica son probabilistas, lo que contrasta con siglos de teorías físicas cuyo objetivo era elaborar leyes deterministas de la naturaleza. Además, esto constituye una fuente de números aleatorios, un recurso crucial para criptografía. El hecho de que la física cuántica solo describe comportamientos aleatorios fue a veces considerado como una forma de incompletitud en la teoría. Pero la no-localidad, en el sentido de Bell, probó que no era el caso: las leyes cuánticas son intrínsecamente probabilistas, es decir, el azar que contienen no puede ser atribuido a una falta de conocimiento. Esta observación tiene consecuencias prácticas: los datos procedentes de un proceso físico no-local son necesariamente impredecibles. Además, el carácter aleatorio de estos datos no depende del sistema físico, sino solo de su carácter no-local. Por esta razón, el azar basado en la no-localidad está certificado independientemente del dispositivo físico. En esta tesis, cuantificamos el azar basado en la no-localidad en varios escenarios. En el primero, no utilizamos el formalismo cuántico. Estudiamos un proceso no-local dotado de varias estructuras causales en relación con su evolución temporal, y calculamos las relaciones entre aleatoriedad y no-localidad para estas diferentes estructuras causales. El azar basado en la no-localidad suele ser definido en un marco teórico. En el segundo escenario, adoptamos un enfoque práctico, y examinamos la relación entre aleatoriedad y no-localidad en una situación real, donde solo tenemos una información parcial, procedente de un experimento, sobre el proceso. Proponemos un método para optimizar la aleatoriedad en este caso. Hasta ahora, las relaciones entre aleatoriedad y no-localidad han sido estudiadas en el caso bipartito, dado que dos agentes forman el requisito mínimo para definir el concepto de no-localidad. En el tercer escenario, estudiamos esta relación en el caso tripartito. Aunque el azar basado en la no-localidad no depende del dispositivo físico, el proceso que sirve para generar azar debe sin embargo ser implementado con un estado cuántico. En el cuarto escenario, preguntamos si hay que imponer requisitos sobre el estado para poder certificar una máxima aleatoriedad de los resultados. Mostramos que se puede obtener la cantidad máxima de aleatoriedad indiferentemente del nivel de entrelazamiento del estado cuántico.
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