Selection theorem for systems with inheritance

The problem of finite-dimensional asymptotics of infinite-dimensional dynamic systems is studied. A non-linear kinetic system with conservation of supports for distributions has generically finite-dimensional asymptotics. Such systems are apparent in many areas of biology, physics (the theory of parametric wave interaction), chemistry and economics. This conservation of support has a biological interpretation: inheritance. The finite-dimensional asymptotics demonstrates effects of "natural" selection. Estimations of the asymptotic dimension are presented. After some initial time, solution of a kinetic equation with conservation of support becomes a finite set of narrow peaks that become increasingly narrow over time and move increasingly slowly. It is possible that these peaks do not tend to fixed positions, and the path covered tends to infinity as t goes to infinity. The drift equations for peak motion are obtained. Various types of distribution stability are studied: internal stability (stability with respect to perturbations that do not extend the support), external stability or uninvadability (stability with respect to strongly small perturbations that extend the support), and stable realizability (stability with respect to small shifts and extensions of the density peaks). Models of self-synchronization of cell division are studied, as an example of selection in systems with additional symmetry. Appropriate construction of the notion of typicalness in infinite-dimensional space is discussed, and the notion of "completely thin" sets is introduced. Key words: Dynamics; Attractor; Evolution; Entropy; Natural selectionComment: 46 pages, the final journal versio

Genericity and measure for exponential time

AbstractRecently, Lutz [14, 15] introduced a polynomial time bounded version of Lebesgue measure. He and others (see e.g. [11, 13–18, 20]) used this concept to investigate the quantitative structure of Exponential Time (E = DTIME(2lin)). Previously, Ambos-Spies et al. [2, 3] introduced polynomial time bounded genericity concepts and used them for the investigation of structural properties of NP (under appropriate assumptions) and E. Here we relate these concepts to each other. We show that, for any c ⩾ 1, the class of nc-generic sets has p-measure 1. This allows us to simplify and extend certain p-measure 1-results. To illustrate the power of generic sets we take the Small Span Theorem of Juedes and Lutz [11] as an example and prove a generalization for bounded query reductions

Finite-State Genericity : on the Diagonalization Strength of Finite Automata

Algorithmische Generizit¨atskonzepte spielen eine wichtige Rolle in der Berechenbarkeitsund Komplexit¨atstheorie. Diese Begriffe stehen in engem Zusammenhang mit grundlegenden Diagonalisierungstechniken, und sie wurden zur Erzielung starker Trennungen von Komplexit¨atsklassen verwendet. Da f¨ur jedes Generizit¨atskonzept die zugeh¨origen generischen Mengen eine co-magere Klasse bilden, ist die Analyse generischer Mengen ein wichtiges Hifsmittel f¨ur eine quantitative Analyse struktureller Ph¨anomene. Typischerweise werden Generizit¨atskonzepte mit Hilfe von Erweiterungsfunktionen definiert, wobei die St¨arke eines Konzepts von der Komplexit¨at der zugelassenen Erwiterungsfunktionen abh¨angt. Hierbei erweisen sich die sog. schwachen Generizit¨atskonzepte, bei denen nur totale Erweiterungsfunktionen ber¨ucksichtigt werden, meist als wesentlich schw¨acher als die vergleichbaren allgemeinen Konzepte, bei denen auch partielle Funktionen zugelassen sind. Weiter sind die sog. beschr¨ankten Generizit¨atskonzepte – basierend auf Erweiterungen konstanter L¨ange – besonders interessant, da hier die Klassen der zugeh¨origen generischen Mengen nicht nur co-mager sind sondern zus¨atzlich Maß 1 haben. Generische Mengen diesen Typs sind daher typisch sowohl im topologischen wie im maßtheoretischen Sinn. In dieser Dissertation initiieren wir die Untersuchung von Generizit¨at im Bereich der Theorie der Formalen Sprachen: Wir f¨uhren finite-state-Generizit¨atskonzepte ein und verwenden diese, um die Diagonalisierungsst¨arke endlicher Automaten zu erforschen. Wir konzentrieren uns hierbei auf die beschr¨ankte finite-state-Generizit¨at und Spezialf ¨alle hiervon, die wir durch die Beschr¨ankung auf totale Erweiterungsfunktionen bzw. auf Erweiterungen konstanter L¨ange erhalten. Wir geben eine rein kombinatorische Charakterisierung der beschr¨ankt finite-state-generischen Mengen: Diese sind gerade die Mengen, deren charakteristische Folge saturiert ist, d.h. jedes Bin¨arwort als Teilwort enth¨alt. Mit Hilfe dieser Charakterisierung bestimmen wir die Komplexit¨at der beschr¨ankt finitestate- generischen Mengen und zeigen, dass solch eine generische Menge nicht regul¨ar sein kann es aber kontext-freie Sprachen mit dieser Generizit¨atseigenschaft gibt. Die von uns betrachteten unbeschr¨ankten finite-state-Generizit¨atskonzepte basieren auf Moore-Funktionen und auf Verallgemeinerungen dieser Funktionen. Auch hier vergleichen wir die St¨arke der verschiedenen korrespondierenden Generizit¨atskonzepte und er¨ortern die Frage, inwieweit diese Konzepte m¨achtiger als die beschr¨ankte finite-state-Generizit ¨at sind. Unsere Untersuchungen der finite-state-Generizit¨at beruhen zum Teil auf neuen Ergebnissen ¨uber Bi-Immunit¨at in der Chomsky-Hierarchie, einer neuen Chomsky-Hierarchie f¨ur unendliche Folgen und einer gr¨undlichen Untersuchung der saturierten Folgen. Diese Ergebnisse – die von unabh¨angigem Interesse sind – werden im ersten Teil der Dissertation vorgestellt. Sie k¨onnen unabh¨angig von dem Hauptteil der Arbeit gelesen werden

The Typical Constructible Object

International audienceBaire Category is an important concept in mathematical analysis. It provides a way of identifying the properties of typical objects and proving the existence of objects with specified properties avoiding explicit constructions. For instance it has been extensively used to better understand and separate classes of real functions such as analytic and smooth functions. Baire Category proves very useful in computability theory and computable analysis, again to understand the properties of typical objects and to prove existence results. However it cannot be used directly when studying classes of computable or computably enumerable objects: those objects are atypical. Here we show how Baire Category can be adapted to such small classes, and how one can define typical computably enumerable sets or lower semicomputable real numbers for instance

Sub-computable Boundedness Randomness

This paper defines a new notion of bounded computable randomness for certain classes of sub-computable functions which lack a universal machine. In particular, we define such versions of randomness for primitive recursive functions and for PSPACE functions. These new notions are robust in that there are equivalent formulations in terms of (1) Martin-L\"of tests, (2) Kolmogorov complexity, and (3) martingales. We show these notions can be equivalently defined with prefix-free Kolmogorov complexity. We prove that one direction of van Lambalgen's theorem holds for relative computability, but the other direction fails. We discuss statistical properties of these notions of randomness