Explicit local time-stepping methods for time-dependent wave propagation

Semi-discrete Galerkin formulations of transient wave equations, either with conforming or discontinuous Galerkin finite element discretizations, typically lead to large systems of ordinary differential equations. When explicit time integration is used, the time-step is constrained by the smallest elements in the mesh for numerical stability, possibly a high price to pay. To overcome that overly restrictive stability constraint on the time-step, yet without resorting to implicit methods, explicit local time-stepping schemes (LTS) are presented here for transient wave equations either with or without damping. In the undamped case, leap-frog based LTS methods lead to high-order explicit LTS schemes, which conserve the energy. In the damped case, when energy is no longer conserved, Adams-Bashforth based LTS methods also lead to explicit LTS schemes of arbitrarily high accuracy. When combined with a finite element discretization in space with an essentially diagonal mass matrix, the resulting time-marching schemes are fully explicit and thus inherently parallel. Numerical experiments with continuous and discontinuous Galerkin finite element discretizations validate the theory and illustrate the usefulness of these local time-stepping methods.Comment: overview paper, typos added, references updated. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1109.448

Глобалните вериги на стойността в селското стопанство по примера на Българските земеделски производители

Политическата и здравна обстановка в националени глобален аспект доведе до силната зависимост на Европа от чужди пазари, най-вече в ключови сектори като земеделието. Визия на Европейският съюз е развитието на местни вериги за създаване на стойност, с цел да се създадат по-тесни връзки между селските и градските общности. В този контекст възможностите на технологиите за изкуствен интелект са перспективата за развитие на селското стопанство и веригата за доставка на храни. По отношение на веригата за доставки ЕС очертава необходимост от иновации (например в прецизно земеделие), чрез които да се намалят „високите разходи“ при разработването и употребата на някои технологии. Основна цел на настоящата разработка е да се проучат нагласите на български земеделски производители относно прилагането на иновации, като фактор за участието им в глобална верига на стойността. Възприетите изследователски методи се основават на логическия, дедуктивния и сравнителен методи, както и на методите на анализ и синтез. За целите на емпиричното изследване са осъществени индивидуални, дълбочинни, неструктурирани интервюта на земеделски производители в България. Резултатите от интервютата са показателни за това, че българските земеделски производители, обект на анализ, произвеждат продукция в количество достатъчно за местния пазар, поради което те нямат необходимост да участват във глобална верига на стойността. Съществува обаче липса на осведоменост относно ползите от внедряването на иновации и ефективността в дългосрочен план от участието на производителите в глобалните вериги. Основни бариери пред въвеждане на иновации са липсата на финансов ресурс, липсата на „необходимост“ или липсата на достатъчно компетенции за използването им. Очертаните препоръки в края на разработката са насочени към конкретни предложения относно увеличаване на информираността по проблематиката, предлагане на нововъведения и дигитални инструменти, които да са съобразени с нивото на дигитални компетенции и умения на земеделските производители. В допълнение е необходимо и предлаганите на пазара технологии и иновативни решения да бъдат съобразени с потребностите на микро, малките и средни стопанства, така че те да са достъпни и ефективни за производителите

Study awareness of parents about prevention and treatment of dental caries of temporary teeth in preschool

Увод: Корекцията в поведението на детето помага за самоконтрол на оралната среда и недопускане на развитие на кариозни лезии. Създадени са методики за неоперативно и оперативно превантивно лечение, налагащи промени в протокола за лечение на кариеса при временните зъби. Цел: Изследване информираността на родителите за необходимостта от своевременно лечение и готовността им да участват в профилактиката на зъбния кариес при временните зъби още в предучилищна възраст. Материал и Методи: Социологически (анкетен) метод. В първото анкетно проучване обект на наблюдение са родители на деца от Варненска област. Обем на наблюдение са 100 лица. Единици на наблюдение са пациенти от 3 до 6 години с необходимост от профилактика и лечение на дентален кариес на временното съзъбие. Пряката индивидуална анонимна анкета е попълнена от родителите на пациенти в дентални практики на територията на град Варна и клинични зали на ФДМ-Варна. Регистрирането се извърши в специално разработена анкетна карта, включваща 22 въпроса всеки с възможност за повече от един отговор. Анкетираните изразяват мнение относно: диагностиката на кариеса, орално-хигиенните навици на детето и др. Резултати: При обработката на следващите данни е използван критерия на Стюдент за сравняване на средни величини от две независими извадки. При сравнителен анализ на въпроси Посещение при дентален лекар? И Приема ли детето Ви флуор под различни форми?, отговорите които получихме са, че 71.01% са отговорили,че децата от 3 до 6 години посещават лекар по дентална медицина, и пациентите използват флуор само под формата на паста за зъби съдържаща флуор. При сравнителен анализ на въпроси Имало ли е приложение на някакви профилактични пасти върху зъбите на детето Ви в дентален кабинет? И Приема ли детето Ви флуор под различни форми?, отговорите които получихме, че 71.84% са отговорили,че още при първото посещение при лекар по дентална медицина детето им на възраст от 3 до 6 годишно използва само паста за зъби с флуор. Изводи: 1.Анкетираните родители на децата от 3 до 6 години имат задоволителни познания и навици по отношение на редица фактори, касаещи оралното здраве на децата им и поддържането на орална хигиена. 2.При проучване на познанията и поведението на родителите в посока орална профилактика се установи необходимост от нов подход на детските дентални лекари, ориентирани към програмиране на превантивно и неинвазивно лечение на децата съобразно индивидуалните им потребности.Introduction: Correction in behavior helps self oral environment and prevent the development of carious lesions. There are methods for non-operative and operative preventive treatment requiring changes to the protocol for the treatment of caries in deciduous teeth.Objective: Exploring the knowledge of the need for timely treatment and the willingness of parents to participate in the prevention of dental caries in deciduous teeth. Methods: Sociological (questionnaire) method. In the first survey monitored are the parents of children from Varna region. Volume of observation are 100 persons. Units are monitored patients from 3 to 6 years with a need for prevention and treatment of dental caries temporary dentition. Direct individual anonymous questionnaire completed by the parents of patients in dental practices in the city of Varna and clinical halls of Faculty of Dental Medicine-Varna. Registration is carried out in a specially developed questionnaire consisting of 22 questions each with the possibility of more than one answer. Respondents express an opinion on: the diagnosis of caries, oral hygiene habits of the child and all.Results: When processing the following data is used to Student criterion for comparing the averages of two independent samples. In a comparative analysis of issues Visit to the dentist? And assumed your child fluoride in various forms?, answers we received were that 71.01% responded that children from 3 to 6 years attending dentist and patients using fluorine only in the form of toothpaste containing fluoride. In a comparative analysis of issues Was there any use of prophylactic pastes on your child‘s teeth in the dental office? And you assumed your child fluoride in various forms?, answers we received were that 71.84% responded that at the first visit to the dentist their child aged 3 to 6 year only toothpaste with fluoride.Conclusions: 1. The questioned parents of children 3 to 6 years have satisfactory knowledge and habits in relation to a number of factors affecting oral health of their children and the maintenance of oral hygiene. 2. In case study of knowledge and behavior of the parents toward oral prophylaxis is a need for a new approach to children‘s dentists oriented programming preventive and non-invasive treatment of children according to their individual needs

High-Order Local Time-Stepping with Explicit Runge-Kutta Methods

We propose explicit local time-stepping (LTS) schemes of high accuracy based either on classical or low- storage Runge-Kutta schemes for time dependent Maxwell’s equations. By using smaller time steps precisely where smaller elements in the mesh are located, these methods overcome the bottleneck caused by local mesh refinement in explicit time integrators

Runge-Kutta Based Explicit Local Time-Stepping Methods for Wave Propagation

Locally refined meshes severely impede the efficiency of explicit Runge-Kutta (RK) methods for the simulation of time-dependent wave phenomena. By taking smaller time-steps precisely where the smallest elements are located, local time-stepping (LTS) methods overcome the bottleneck caused by the stringent stability constraint of but a few small elements in the mesh. Starting from classical or low-storage explicit RK methods, explicit LTS methods of arbitrarily high accuracy are derived. When combined with an essentially diagonal finite element mass matrix, the resulting time-marching schemes retain the high accuracy, stability, and efficiency of the original RK methods while circumventing the geometry-induced stiffness. Numerical experiments with continuous and discontinuous Galerkin finite element discretizations corroborate the expected rates of convergence and illustrate the usefulness of these LTS-RK methods

IDH1/IDH2 but Not TP53 Mutations Predict Prognosis in Bulgarian Glioblastoma Patients

Mutations in genes encoding isocitrate dehydrogenase isoforms 1 (IDH1) and 2 (IDH2) have been associated with good prognosis for patients with brain neoplasias and have been commonly found together with mutated TP53 gene. To determine the prevalence of IDH1, IDH2, and TP53 mutations and their impact on overall survival 106 glioblastoma patients were analysed. IDH1 mutations were detected in 13 and IDH2 mutation in one patient. Two homozygous samples with R132H mutation in IDH1 gene and a novel aberration K129R in IDH2 gene were found. Sixty-four percent of IDH1/IDH2 mutated tumours harboured also a mutation in TP53 gene. Genetic aberrations in TP53 were present in 37 patients. Statistical analysis of the impact of the studied factors on the overall survival showed that the mutations in IDH1/IDH2, but not the ones in TP53, were associated with longer survival. Also, the impact of age on prognosis was confirmed. This is the first comprehensive study on glioblastomas in Bulgaria. Our results suggest that IDH1/IDH2 but not TP53 mutations together with other prognostic factors such as age might be applied in clinical practice for prediction of outcome in patients with glioblastomas

Explicit local time-stepping for Maxwell's equations

AbstractExplicit local time-stepping methods are derived for time dependent Maxwell equations in conducting and non-conducting media. By using smaller time steps precisely where smaller elements in the mesh are located, these methods overcome the bottleneck caused by local mesh refinement in explicit time integrators. When combined with a finite element discretisation in space with an essentially diagonal mass matrix, the resulting discrete time-marching schemes are fully explicit and thus inherently parallel. In a non-conducting source-free medium they also conserve a discrete energy, which provides a rigorous criterion for stability. Starting from the standard leap-frog scheme, local time-stepping methods of arbitrarily high accuracy are derived for non-conducting media. Numerical experiments with a discontinuous Galerkin discretisation in space validate the theory and illustrate the usefulness of the proposed time integration schemes