¿Qué tienen en común los brócolis, las nubes y los cráteres meteoríticos? Todos exhiben fractalidad. Una nueva ciencia como la de los Sistemas Complejos, requería una nueva manera de caracterizar las formas: la geometría fractal. En esta charla aprenderemos qué es un fractal, dónde aparecen, dónde se usan y qué nos desvelan. Veremos que, en el fondo, la invarianza de escala, que va más allá de la geometría, es el concepto crucial.
Many computer graphics and Image Processing effects owe much of their realism to the study of fractals and noise. This short tutorial is based on over a decade of teaching and research interests, and will take a journey from the motion of a microscopic particle to the creation of imaginary planets.
Further resources at:
http://wiki.rcs.manchester.ac.uk/community/Fractal_Resources_Tutorial
Generalized CDT as a scaling limit of planar mapsTimothy Budd
Generalized causal dynamical triangulations (generalized CDT) is a model of two-dimensional quantum gravity in which a limited number of spatial topology changes is allowed to occur. After identifying the model as a scaling limit of random quadrangulations, I will show how it can be solved using a bijection between quadrangulations and trees. Another bijection relating quadrangulations to planar maps allows us to interpret generalized CDT as a scaling limit or random planar maps with a restriction on the number of faces. Finally I will show how this interpretation clarifies certain mysterious identities in generalized CDT amplitudes. (This talk is largely based on arXiv:1302.1763.)
Lecture by prof. dr Neven Bilic from the Ruđer Bošković Institute (Zagreb, Croatia) at the Faculty of Science and Mathematics (Niš, Serbia) on October 29, 2014.
The visit took place in the frame of the ICTP – SEENET-MTP project PRJ-09 “Cosmology and Strings”.
This first lecture describes what EMT is. Its history of evolution. Main personalities how discovered theories relating to this theory. Applications of EMT . Scalars and vectors and there algebra. Coordinate systems. Field, Coulombs law and electric field intensity.volume charge distribution, electric flux density, gauss's law and divergence
Quantum gravitational corrections to particle creation by black holesSérgio Sacani
We calculate quantum gravitational corrections to the amplitude for the emission of a Hawking particle
by a black hole. We show explicitly how the amplitudes depend on quantum corrections to the exterior
metric (quantum hair). This reveals the mechanism by which information escapes the black hole. The
quantum state of the black hole is reflected in the quantum state of the exterior metric, which in turn
influences the emission of Hawking quanta.
Differential geometry three dimensional spaceSolo Hermelin
This presentation describes the mathematics of curves and surfaces in a 3 dimensional (Euclidean) space.
The presentation is at an Undergraduate in Science (Math, Physics, Engineering) level.
Plee send comments and suggestions to improvements to solo.hermelin@gmail.com. Thanks/
More presentations can be found at my website http://www.solohermelin.com.
Greatest Common Measure: the Last 2500 Yearssixtyone
Alexander Stepanov: Greatest Common Measure: the Last 2500 Years. Originally prepared as the 1999 Arthur Schoffstall Lecture in Computer Science and Computer Engineering at the Rensselaer Polytechnic Institute (updated June 2004).
José María Fuster van Bendegem, Profesor Ad Honoren de la Universidad Politécnica de Madrid, reflexiona sobre los principales aspectos estratégicos en los procesos que involucran a bancos y fintechs.
Reflexión sobre los cambios derivados de la Emergencia de una nueva Era Digital, que presenta los lineamientos estratégicos, a tener en cuenta por diversos agentes, para desenvolverse en este nuevo entorno
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¿Qué queremos decir cuando hablamos de Transformación Digital?
Puedes conocer más en el blog de la Fundación Sicomoro relacionado con innovación y tecnología www.quintadimensiondigital.org y otros contenidos muy innovadores e interesantes en la página web de la fundacion. www.fundacionsicomoro.org
Contenido a cargo de José María Fuster,.
---
Participación de José María Fuster presidente de la Fundación Sicomoro, en la Barcelona startup week. Para José María Fuster, la transformación digital es un proceso de adaptación a una nueva dimensión que está emergiendo: la digital. Debe plantearse como un proceso estratégico en el que hay que repensar los modelos economicos, de negocio y sociales, y no sólo como una mera digitalización de los procesos actuales.
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La materia viva se organiza en diferentes niveles de complejidad creciente: moléculas, macromoléculas, células, tejidos, órganos, sistemas de órganos, organismos, ecosistemas y finalmente la biosfera. En cada uno de esos niveles la interacción entre sus componentes conduce a la generación de información adicional, la cual se manifiesta en la emergencia de nuevas propiedades, no deducibles del análisis de los elementos del nivel inferior. Así, la función de una proteína no está determinada únicamente por su secuencia de aminoácidos, o el funcionamiento de un organismo no puede estudiarse simplemente analizando los tipos
de células que lo componen. Desde esta perspectiva, la vida debería ser estudiada como un conjunto de redes (genéticas, metabólicas, ecológicas, etc.) que se relacionan entre ellas y también con el ambiente externo. Cualquier pequeña perturbación de los elementos que interaccionan en estas redes, o del ambiente en el que están inmersas, puede tener consecuencias impredecibles. Ahora sabemos que somos mucho más que nuestros genomas y los estudios sobre epigenética muestran que el ambiente nos moldea mucho más allá de lo que imaginábamos. En esta charla profundizaremos en estos conceptos, intentando mostrar que, a pesar de su utilidad en épocas pasadas, los biólogos deben abandonar el reduccionismo y el determinismo para así poder seguir avanzando en el conocimiento de la vida.
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que transmiten la memoria de nuestro origen biológico operan en nuestro pedigrí cultural. Son ejemplos nuestros apellidos, el árbol de nuestros ancestros o la lengua que hablamos. Nuestros padres nos han dado nombre y nos han legado los apellidos que dicen quién somos. Una multitud de antepasados han cruzado sus genes para producir los que cada uno de nosotros tenemos. Pero si comparamos los árboles genealógicos de dos individuos coetáneos, descubrimos que, al remontarnos a un tiempo no muy lejano, resultan idénticos. Pero las diferencias respecto de los genes que portamos son muy importantes. Y, en suma, ¿cómo de importante es nuestro legado genético? ¿Hasta qué punto nos condiciona? En esta charla relacionaremos nuestras características culturales y biológicas con la intención de hacernos comprender cómo aparecen algunas regularidades y, a la vez, deshacer algunos mitos sobre la relevancia de la herencia.
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La Teoría de Juegos describe situaciones estratégicas en las que dos o más individuos enfrentados deben decidir lo que más les interesa sabiendo que los demás harán los mismo. Por ello se ha convertido en el lenguaje habitual de la Economía. Y por ello resulta sorprendente que sea también el lenguaje de la evolución. Los seres vivos se enfrentan en «juegos», el resultado de los cuales decidirá su destino en la competencia con los demás. La Teoría de Juegos Evolutivos, como así se denomina, es la otra cara de una teoría genuinamente económica, en la que los postulados son diametralmente opuestos y sin embargo las conclusiones son similares. El objetivo de esta charla es ilustrar brevemente los principios de la Teoría de Juegos clásica, para luego traducirla al lenguaje evolutivo e ilustrar, con ejemplos tomados de la biología, cómo esta teoría puede explicar comportamientos observados en la naturaleza.
Desde hace un par de décadas aparecen con regularidad artículos sobre finanzas y economía en revistas de física teórica. Al corpus científico que se está generando se le ha denominado Econofísica (Econophysics). Al igual que la biofísica o la geofísica estudian procesos propios
de la biología y la geología desde la perspectiva de la física, la econofísica trata de aplicar los métodos propios de esta ciencia a la teoría económica. En esta breve introducción veremos cómo los físicos con sus nuevos enfoques y técnicas están obteniendo resultados inesperados que, en muchos casos, no son acordes con las teorías financieras y económicas al uso.
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Letter from the Congress of the United States regarding Anti-Semitism sent June 3rd to MIT President Sally Kornbluth, MIT Corp Chair, Mark Gorenberg
Dear Dr. Kornbluth and Mr. Gorenberg,
The US House of Representatives is deeply concerned by ongoing and pervasive acts of antisemitic
harassment and intimidation at the Massachusetts Institute of Technology (MIT). Failing to act decisively to ensure a safe learning environment for all students would be a grave dereliction of your responsibilities as President of MIT and Chair of the MIT Corporation.
This Congress will not stand idly by and allow an environment hostile to Jewish students to persist. The House believes that your institution is in violation of Title VI of the Civil Rights Act, and the inability or
unwillingness to rectify this violation through action requires accountability.
Postsecondary education is a unique opportunity for students to learn and have their ideas and beliefs challenged. However, universities receiving hundreds of millions of federal funds annually have denied
students that opportunity and have been hijacked to become venues for the promotion of terrorism, antisemitic harassment and intimidation, unlawful encampments, and in some cases, assaults and riots.
The House of Representatives will not countenance the use of federal funds to indoctrinate students into hateful, antisemitic, anti-American supporters of terrorism. Investigations into campus antisemitism by the Committee on Education and the Workforce and the Committee on Ways and Means have been expanded into a Congress-wide probe across all relevant jurisdictions to address this national crisis. The undersigned Committees will conduct oversight into the use of federal funds at MIT and its learning environment under authorities granted to each Committee.
• The Committee on Education and the Workforce has been investigating your institution since December 7, 2023. The Committee has broad jurisdiction over postsecondary education, including its compliance with Title VI of the Civil Rights Act, campus safety concerns over disruptions to the learning environment, and the awarding of federal student aid under the Higher Education Act.
• The Committee on Oversight and Accountability is investigating the sources of funding and other support flowing to groups espousing pro-Hamas propaganda and engaged in antisemitic harassment and intimidation of students. The Committee on Oversight and Accountability is the principal oversight committee of the US House of Representatives and has broad authority to investigate “any matter” at “any time” under House Rule X.
• The Committee on Ways and Means has been investigating several universities since November 15, 2023, when the Committee held a hearing entitled From Ivory Towers to Dark Corners: Investigating the Nexus Between Antisemitism, Tax-Exempt Universities, and Terror Financing. The Committee followed the hearing with letters to those institutions on January 10, 202
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3. 3
El efecto Droste
Tal vez la forma más elemental y pri-
mitiva de recursividad sea el efecto
Droste: una imagen que contiene una
réplica en miniatura de sí misma.
El nombre proviene de una popular
marca de chocolates de los Países
Bajos que, a principios del siglo xx,
empleó este efecto en una de sus
imágenes publicitarias. En ella
aparecía una enfermera que portaba,
justamente, una caja de cacao
Droste decorada con una réplica en
miniatura de la imagen original. Así
pues, en la caja aparecía otra vez la
enfermera, la cual llevaba otra caja, y
así sucesivamente.
13. Cosas raras: el perímetro
Koch snowflake
n
nN 43)( ⋅=
n
nL )3/1()( =
n
nLnNnP )3/4(3)()()( ⋅==
3)0(
1)0(
==
==
nN
nL
∞→n ∞
KochCurve.exe
14. 14
"I coined fractal from the Latin adjective
fractus. The corresponding Latin verb
frangere means "to break": to create
irregular fragments. It is therefore
sensible - and how appropriatefor our
needs! - that, in addition to "fragmented"
(as in fraction or refraction), fractus
should also mean "irregular", both
meanings being preserved in fragment."
(The Fractal Geometry of Nature)
La palabra latina fractus significa quebrado. En palabras
de Benoit Mandelbrot:
Benoit Mandelbrot (1924-2010)
15. The Cantor Set is the dust of
points obtained as the limit
of this succession of
segments
This is already the limit
of
succession of iterations
16.
17. Más cosas raras: Curva de Peano
¿Tiene entonces la curva dimensión 1 o dimensión 2?
¿Tiene sentido esta pregunta?
21. Ley
cuadrado
cúbica
Cuando un objeto crece sin
cambiar de forma, su
superficie crece como el
cuadrado de alguna longitud
característica
(por ejemplo, su altura)
mientras que el volumen
crece como el cubo de dicha
cantidad.
Galileo (1564-1642)
¿Qué se podemos deducir de la ley?
30. Dimension
Topological
Dimension
• Points
(or
disconnected
collections
of
them)
have
topological
dimension
0.
• Lines
and
curves
have
topological
dimension
1.
• 2-‐D
things
(think
filled
in
square)
have
topological
dimension
2.
• 3-‐D
things
(a
solid
cube)
have
topological
dimension
3.
31. intuitive: length, area, volume
rescale by
a factor b
length s
Fractal vs. integer dimension
b ·s
b
2·A
area A
32. intuitive: length, area, volume
rescale by
a factor b
length s
b
2·A
area A
Fractal vs. integer dimension
b
1·s
D
33. Dimensions
of
objects
• Consider
objects
in
1,
2
and
3
dimensions:
D = 1 D = 2 D = 3
• Reduce
length
of
ruler
by
factor,
r
r = 1/2
N = 2
N = 4
N = 8
34. • Quantity
increases
by
N
=
(1/r)D
r = 1/2
r =1/3
N = 2
N = 3
N = 4
N = 9
N = 8
N = 27
( )
( )r
N
D
/1log
log
=
( )
( )
( )
( )
1
3log
3log
2log
2log
===D
( )
( )
( )
2
3log
9log
2log
)4log(
===D
( )
( )
( )
3
3log
27log
2log
)8log(
===D
38. 1 1
r N
1/2 3
1/4 9
1/8 27
k
0
1
2
3
r = 2-k
N = 3k
Sierpinsky revisited
N = (1/r)D
( )
( )r
N
D
/1log
log
=
( )
( )
( )
( )2log
3log
2log
3log
== k
k
D
39. Fractal vs. integer dimension
585.1
)2log(
)3log(
D ≈=
“more than a line – less than an area”
What’s special about fractals is that the
“dimension” is not necessarily a whole number
40. “Clouds are not spheres,
mountains are not cones,
coastlines are not circles, and
bark is not smooth, nor does
lightning travel in a straight
line.”
Benoit B. Mandelbrot
Geometric scale invariance and fractal geometry
«Un fractal es un objeto
matemático cuya
dimensión de Hausdorff es
siempre mayor a su
dimensión topológica».
41. Koch island:
scale by
factor b=3
length s
length 4 s
2619.1
)3log(
)4log(
D ≈=
Fractal vs. integer dimension
42. N(ε) = 2k where k is the iteration
And ε =(1/3)k
D=ln(2)/ln(3) = 0.6309…
N(ε) = 8k where k is the iteration
And ε =(1/3)k
D=ln(8)/ln(3) = 1.8927…
The Cantor Set is the dust of points
obtained as the limit of this succession
of segments
This is already the limit of
succession of iterations
N
=
(1/r)D
46. Fractal concepts characterize
those objects in which
properly scaled portions are
identical to the original
object. Can be identical in
deterministic or statistical
sense.
Self-Similarity:
Geometrical and Statistical
49. Scale Laws... Power Laws
α−
⋅= rBrQ )(
......... 2−
∝ Lν
Q (r) Log Q (r)
r Log r
BrrQ loglog)(log +−= α
50. How
long
is
the
coast
of
Britain?
Suppose
the
coast
of
Britain
is
measured
using
a
200
km
ruler,
specifying
that
both
ends
of
the
ruler
must
touch
the
coast.
Now
cut
the
ruler
in
half
and
repeat
the
measurement,
then
repeat
again:
B. B. Mandelbrot, Science’1967
Scale-dependent length.
51. Compass o ruler method:
How Long is the Coastline of Britain?
r = Length of Line Segments in Km
Q(r) = N(r) r = Total Length in Km
r r
52. How Long is the Coastline of Britain?
Richardson 1961 The problem of contiguity: An Appendix to Statistics
of Deadly Quarrels General Systems Yearbook 6:139-187
Log10(Total Length in Km)
CIRCLE
SOUTH AFRICAN COAST
4.0
3.5
3.0
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Log10 (Length of Line Segments in Km)
53. Scaling
The value measured for a property,
such as length, surface, or volume,
depends on the resolution at which it
is measured.
How depends is called the
scaling relationship.
54. How Long is the Coastline of Britain?
Richardson 1961 The problem of contiguity: An Appendix to Statistics
of Deadly Quarrels General Systems Yearbook 6:139-187
Log10(Total Length in Km)
CIRCLE
SOUTH AFRICAN COAST
4.0
3.5
3.0
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Log10 (Length of Line Segments in Km)
25.0
)( −
∝ rrL
55. Statistical Self-Similarity
In real world are usually not exact smaller copies of the
whole object. The value of statistical property Q(r)
measured at resolution r, is proportional to the value Q(ar)
measured at resolution ar.
Q(ar) = kQ(r)
pdf [Q(ar)] = pdf [kQ(r)]
d
)()()(
;)(
25.025.025.025.0
25.0
rLarAaraAraL
rArL
⋅=⋅⋅=⋅⋅=⋅
⋅=
−−−−
−
56. Self-Similarity Implies a Scaling Relationship
Q (r) = B rb
Q (ar) = k Q(r) Q (r) = B rb
Self-Similarity can be satisfied by the power
law scaling, the simplest and most common
form of the scaling relationship:
Proof: using the scaling relationship to evaluate Q(r) and Q(ar)
Q (r) = B rb
Q (ar) = B ab rb
if k = ab then Q (ar) = k Q (r)
57. Power Law
measurement
r Log r
Logarithmof
the measuremnt
Resolution used to make
the measurement
Logarithm of the resolution
used to make the
measurement
Such power law scaling relationships are
characteristic of
fractals. Power law
relationships are
found so
often because so
many things in
nature are
fractal.
Scale Laws and Power Laws
α−
⋅= rBrQ )( BrrQ loglog)(log +−= α
58. Mass (Perimeter)3
Double the size Octuple Mass
Dimension = 3
Solid Spheres
"Euclidean Object"
3
3
23
4
3
4
~
2
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
==
=
π
ππρ
π
P
RVM
RP
59. Crumbled Paper Balls
"Non-Euclidean Objects"
M.A.F. Gomes, “Fractal geometry in crumpled paper balls”
Am.J.Phys. 55, 649-650 (1987).
R.H.Ko and C.P.Bean, “A simple experiment that
demonstrates fractal behavior”, Phys. Teach. 29, 78 (1991).
64. L.H.F. Silva and M.T. Yamashita, “The dimension of the pore space in sponges,”
European Journalof Physics 30: 135-137, 2009 .
Por cierto, los geólogos suelen utilizar
este tipo de idea para caracterizar la
porosidad de rocas y su permeabilidad
(Alexis Mojica, Leomar Acosta, “La
porosidad de las rocas y su naturaleza
fractal,” Invet. pens. crit. 4: 88-93, 2006 ).
Se recortan muchos cubitos de esponja
de lado progresivamente mayor, por
ejemplo, desde 1 cm de lado, 2 cm, 3
cm, hasta donde podamos. Pesamos las
esponjas con una balanza, luego las
sumergimos en agua y las volvemos a
pesar. La diferencia de masa entre la
esponja seca y la mojada. Dibujando
esta diferencia en función del lado en
escala doblemente logarítmica se
observará que la dimensión fractal de la
esponja es D = 2.95, menor que 3,
resultado de la existencia de los poros.
67. 67
While results vary across
studies, the consensus is that
the mean human penis is
approximately 12.9 – 15 cm in
length with a 95% confidence
interval of (10.7 cm, 19.1 cm).
79. The Average Depends on the
Amount of Data Analyzed
or
average
size
number of pieces
included
average
size
number of pieces
included
Contributions to the mean dominated
by the number of smallest sizes.
Contributions to the mean dominated
by the number of biggest sizes.
0→µ
∞→µ
81. Fractal
Log avg
density
within
radius r
Log radius r
.5
-1.0
-2.0
-1.5
.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.00
-2.5
0
Meakin 1986 In On Growth and Form: Fractal and Non-Fractal Patterns in
Physics Ed. Stanley & Ostrowsky, Martinus Nijoff Pub., pp. 111-135
When the moments, such as the mean and variance,
don’t exist, what should I measure? The exponent...
83. Fractals
in
Nature
Lichtenberg Figure
Created by exposing plastic rod to electron beam & injecting charge
into material. Discharged by touching earth connector to left hand end
88. Fractal
Log avg
density
within
radius r
Log radius r
.5
-1.0
-2.0
-1.5
.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.00
-2.5
0
Meakin 1986 In On Growth and Form: Fractal and Non-Fractal Patterns in
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When the moments, such as the mean and variance,
don’t exist, what should I measure? The exponent...
89. Box-counting
∙ Cover the object by
boxes of size ∊
< ∊ >
∙ count non-empty boxes
∙ repeat for many ∊
90. Measuring fractal dimension
∙ cover the object by
boxes of size ∊
<∊>
∙ count non-empty boxes
∙ repeat for many ∊
box-counting: resolution-dependent measurement
91. Measuring fractal dimension
∙ cover the object by
boxes of size ∊
∙ count non-empty boxes
∙ repeat for many ∊
box-counting: resolution-dependent measurement
∙ consider the number
n of non-empty boxes
as a function of ∊
(in the limit ∊→0)