Enhanced transport through desorption-mediated diffusion

We present a master equation approach to the study of the bulk-mediated surface diffusion mechanism in a three-dimensional confined domain. The proposed scheme allowed us to evaluate analytically a number of magnitudes that were used to characterize the efficiency of the bulk-mediated surface transport mechanism, for instance, the mean escape time from the domain, and the mean number of distinct visited sites on the confined domain boundary.Fil: Rojo, Félix. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; ArgentinaFil: Budde, Carlos Esteban. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Wio, Horacio Sergio. Universidad de Cantabria; España. Consejo Superior de Investigaciones Cientificas; España. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Budde, Carlos Ernesto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentin

Automatización de técnicas de división por importancia para la simulación de eventos raros

Existen muchas técnicas para estudiar y verificar descripciones formales de sistemas probabilistas. La simulación de Monte Carlo por eventos discretos ofrece una alternativa para la generalidad de procesos estocásticos descriptos como autómatas. Cuando los valores a estimar dependen de la ocurrencia de eventos raros cuya presencia en una traza es muy poco probable, la cantidad de simulación requerida puede ser inviable. La división por importancia es un método de simulación especializado para atacar estas situaciones, pero requiere de una función de importancia. La eficiencia del método depende esencialmente de la definición no trivial de dicha función, que típicamente se realiza ad hoc. En esta tesis presentamos técnicas automáticas para derivar la función de importancia, basadas en una descripción formal de un proceso estocástico general y de la propiedad a estimar. Se presentan también resultados experimentales sobre casos de estudios tomados de la bibliografía en simulación de eventos raros, obtenidos con herramientas de software públicamente disponibles, implementadas en esta tesis para tal fin

Enhanced diffusion through surface excursion: A master-equation approach to the narrow-escape-time problem

We present a master-equation approach to the narrow-escape-time (NET) problem, i.e., the time needed for a particle contained in a confining domain with a single small or narrow opening to exit the domain. In this paper we introduce an alternative type of confining domain (to the usually spherical one) and we consider the diffusion process on a lattice rather than in continuous space. We have obtained analytic results for the basic quantity studied in the NET problem, the mean first-passage time, and we have studied its dependence in terms of the transition (desorption) probability over (from) the surface boundary and the confining domain dimensions. In addition to our analytical approach, we have implemented Monte Carlo simulations, finding excellent agreement between the theoretical results and simulations. © 2011 American Physical Society.Fil: Rojo Lapalma, Felix Ramon. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomia y Física. Sección Física. Grupo de Teoria de la Materia Condensada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Budde, Carlos Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentin

Intermittent pathways towards a dynamical target

In this paper, we investigate the quest for a single target, which remains fixed in a lattice, by a set of independent walkers. The target exhibits fluctuating behavior between a trap and an ordinary site of the lattice, whereas the walkers perform an intermittent kind of search strategy. Our searchers carry out their movements in one of two states, between which they switch randomly. One of these states (the exploratory phase) is a symmetric nearest-neighbor random walk and the other state (the relocating phase) is a symmetric next-nearest-neighbor random walk. By using the multistate continuous-time random-walk approach we are able to show that for dynamical targets, the intermittent strategy (despite the simplicity of the kinetics chosen for searching) improves detection, in comparison to displacements in a single state. We have obtained analytic results, which can be numerically evaluated, for the survival probability and for the lifetime of the target. Thus, we have studied the dependence of these quantities both in terms of the transition probability that describes the dynamics of the target and in terms of the parameter that characterizes the walkers' intermittency. In addition to our analytical approach, we have implemented Monte Carlo simulations, finding excellent agreement between the theoretical-numerical results and simulations. © 2011 American Physical Society.Fil: Rojo, Félix. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomia y Física. Sección Física. Grupo de Teoria de la Materia Condensada; ArgentinaFil: Pury, Pedro Angel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomia y Física. Sección Física. Grupo de Teoria de la Materia Condensada; ArgentinaFil: Budde, Carlos Esteban. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomia y Física. Sección Física. Grupo de Teoria de la Materia Condensada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

A theory for the semantics of stochastic and non-deterministic continuous systems

Preprint de capítulo del libro Lecture Notes in Computer Science book series (LNCS, volume 8453)The description of complex systems involving physical or biological components usually requires to model complex continuous behavior induced by variables such as time, distance, speed, temperature, alkalinity of a solution, etc. Often, such variables can be quantified probabilistically to better understand the behavior of the complex systems. For example, the arrival time of events may be considered a Poisson process or the weight of an individual may be assumed to be distributed according to a log-normal distribution. However, it is also common that the uncertainty on how these variables behave makes us prefer to leave out the choice of a particular probability and rather model it as a purely non-deterministic decision, as it is the case when a system is intended to be deployed in a variety of very different computer or network architectures. Therefore, the semantics of these systems needs to be represented by a variant of probabilistic automata that involves continuous domains on the state space and the transition relation. In this paper, we provide a survey on the theory of such kind of models. We present the theory of the so-called labeled Markov processes (LMP) and its extension with internal non-determinism (NLMP). We show that in these complex domains, the bisimulation relation can be understood in different manners. We show the relation between the different bisimulations and try to understand their expressiveness through examples. We also study variants of Hennessy-Milner logic thatprovides logical characterizations of some of these bisimulations.Supported by ANPCyT project PICT-2012-1823, SeCyT-UNC projects 05/B284 and 05/B497 and program 05/BP02, and EU 7FP grant agreement 295261 (MEALS).http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-662-45489-3_3acceptedVersionFil: Budde, Carlos Esteban. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina.Fil: Budde, Carlos Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: D'Argenio, Pedro Rubén. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina.Fil: D'Argenio, Pedro Rubén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Sánchez Terraf, Pedro Octavio. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina.Fil: Sánchez Terraf, Pedro Octavio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Wolovick, Nicolás. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina.Estadística y Probabilida

Comportamiento de Escherichia coli a bajas temperaturas en condiciones isotermales y no-isotermales

Comportamiento de Escherichia coli a bajas temperaturas en condiciones isotermales y no-isotermales. Se analizó el comportamiento de Escherichia coli a temperaturas subóptimas de crecimiento empleando cepas aisladas de queso de cabra tipo Crottin. Se realizaron tres grupos de experimentos en caldo de cultivo: A (5 ºC), B (7 ºC) y C (9 ºC). Para cada grupo se realizó un tratamiento de referencia en condiciones isotermales y cuatro tratamientos con diferentes períodos de abuso de temperatura a 25 ºC. El comportamiento se determinó por mediciones de DO. En condiciones isotermales se analizó con el modelo de Gompertz y dos modelos del programa DMfit. Se determinó la fase de latencia, la velocidad específica de crecimiento y la densidad máxima. No se observaron diferencias entre los tres modelos. En los tratamientos no-isotérmicos a 5 ºC y 7 ºC la población se incrementó en forma proporcional al tiempo de abuso a 25 ºC; a 9 ºC no hubo diferencias en el comportamiento para distintos períodos a temperatura elevada. Las diferencias podrían deberse al estado fisiológico de las células cuando se produce el incremento de la temperatura. Estos resultados enfatizan la necesidad de brindar mejor educación a la población sobre prácticas correctas de manipulación de los alimentos y evitar en consecuencia posibles riesgos para la salud.We analyzed the behavior of Escherichia coli at suboptimal growth temperature with strains isolated from Crottin goat¿s cheese. Three groups of experiments were carried out in broth culture at different incubation temperatures: A (5 º C), B (7 º C) and C (9 º C). A reference treatment in isothermal conditions was conducted for each group and four treatment with different periods at high temperature (25 ° C). The behavior was traced with OD measures. Isothermal treatments were analized by Gompertz model and two models of DMFit program. Lag time, specific growth rate and the maximum microbial density were determined. Parameters showed no clear overall preferences among the three models. At non-isothermal treatments the population increased proporcionally to period at 25 ºC for A and B groups. There was no difference among the different periods at high temperature for C group. The physiological cell state would be the cause of the differences in the number of generations observed among the groups. These findings underline the need for greater consumer education regarding safety food handling practices, in order to avoid potential health risks.Fil: Tamagnini, Lucia Maria. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; ArgentinaFil: Guzmán, María Carolina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina. Instituto de Investigación y Ciencia de Puerto del Rosario, Departamento de Biotecnología; EspañaFil: Rojo Lapalma, Felix Ramon. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomia y Física. Sección Física. Grupo de Teoria de la Materia Condensada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: de Sousa, Gladys B.. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; ArgentinaFil: Gonzalez, Ruben Dario. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; ArgentinaFil: Budde, Carlos Esteban. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin