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miércoles, enero 08, 2014

La Bundesliga es la más competitiva, según un estudio matemático

Un nuevo método desarrollado por investigadores de tres universidades españolas mide la competitividad de las ligas de Inglaterra, España, Italia y Alemania. El análisis es útil tanto para la prensa especializada, público y los técnicos de los equipos, como para los organismos que se encargan de hacer clasificaciones internacionales.


La Bundesliga es la más competitiva entre cuatro de las principales ligas futbolísticas europeas: la inglesa, la española, la italiana y la alemana. A esta conclusión ha llegado un equipo de investigadores de la Universitat Politècnica de València, la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid y la Universidad Politécnica de Madrid, tras desarrollar un método científico que facilita y fortalece los procedimientos para medir la competitividad.
El estudio, elaborado conjuntamente por grupos de investigación matemática de las tres universidades, ha sido publicado por la revista Chaos, una publicación internacional de referencia en su campo.
El método para medir la competitividad, en este caso aplicada a las ligas de fútbol, analiza cómo los equipos cruzan sus posiciones en la clasificación a lo largo de la temporada. Para su desarrollo, los investigadores se centraron en las dos últimas campañas de las cuatro principales ligas de fútbol europeas.
El método analiza cómo los equipos cruzan sus posiciones en la clasificación a lo largo de la temporada
“Podría decirse que nuestro método mide los vuelcos que ocurren en la clasificación. Las medidas que aportamos no se obtienen solo con la clasificación final de la liga, sino que tiene en cuenta la evolución; es como un electrocardiograma de la competición”, señala Francisco Pedroche, investigador del Institut de Matemàtica Multidisciplinària de la Universitat Politècnica de València.
Los autores de la investigación consideran que el método que han concebido  ofrece más información que otros basados en el porcentaje de victorias de cada equipo. El análisis de la competitividad, y en particular el concepto de equilibrio competitivo  de una liga, es muy usado en la teoría económica de las ligas de fútbol americano.
La novedad aportada en este sentido por los científicos de la URJC, la UPM y la UPV es que hasta ahora no existe ningún método aplicado a una serie de más de dos jornadas. El nuevo método permite, además, medir lo competitivo que ha sido cada equipo a lo largo de la temporada y también comparar la evolución de conjuntos en diferentes ligas.  
Útil para las clasificaciones
De este modo, el análisis que ofrece puede ser útil tanto para la prensa especializada, público en general y los técnicos de los equipos, como para los organismos que se encargan de hacer clasificaciones internacionales de equipos.
“Por ejemplo, la competitividad de la liga puede contribuir a la ponderación de los campeonatos que se utilizan para asignar el trofeo “Bota de oro” o para el coeficiente que se emplea para la clasificación de equipos en la Liga de Campeones. Además, el método podría usarse también para estudiar la posibilidad de dividir una liga en dos subligas con competidores más homogéneos”, apunta Pedroche.
El estudio ha contado con financiación del MICINN,  fondos FEDER y de la Junta de Andalucía. El equipo investigador ha estado formado por los profesores Regino Criado, Esther García y Miguel Romance de la Universidad Rey Juan Carlos y del Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid, y Francisco Pedroche, investigador del Institut de Matemàtica Multidisciplinària de la Universitat Politècnica de València. 

Tomado de Sinc La Ciencia es Noticia

viernes, febrero 22, 2013

Reproducen en el laboratorio el comportamiento estadístico de los terremotos

Investigadores de la Universidad de Barcelona publican en Physical Review Letters distintos experimentos en el laboratorio con materiales heterogéneos para encontrar modelos que describan el comportamiento de los terremotos.


La fractura mecánica de los materiales es un fenómeno complejo asociado a muchos accidentes y desastres naturales, que van desde la ruptura de pequeños dispositivos hasta los terremotos.
En un estudio liderado por investigadores de la Universidad de Barcelona, y publicado en la revista Physical Review Letters, se ha utilizado un material que, sometido a compresión, permite reproducir las cuatro principales leyes estadísticas de recurrencia sísmica: la ley de Gutenberg-Richter, la ley de Omori, la distribución de pausas entre sismos y la ley de productividad.
El trabajo ha sido dirigido por el investigador Eduard Vives, de la Facultad de Física de la Universidad de Barcelona, y en él han participado investigadores del Centro de Investigación Matemática (CERCA - Generalitat de Catalunya), de la Universidad de Cambridge, la Universidad de Viena y el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (México).
"El experimento simula una falla nueva que empezara desde cero"
El material, que se ha estudiado mediante un dispositivo desarrollado por el taller mecánico de los Centros Científicos y Tecnológicos de la UB, es un tipo de vidrio altamente poroso (40 % de porosidad), diseñado para aplicaciones industriales, denominado Vycor®. La muestra, de una medida de 5 milímetros, se introduce entre dos placas y se comprime verticalmente aplicando un peso que aumenta con el tiempo de manera lineal. En las placas de compresión se sitúan unos sensores de emisión acústica, que serían el equivalente a los sismógrafos, que miden ondas acústicas ultrasonoras y que permiten detectar las fracturas en la muestra.
"El experimento que hemos llevado a cabo simula una falla nueva que empezara desde cero", explica el investigador de la UB Eduard Vives. "De este modo –continúa–, hemos podido observar la evolución temporal que tendría, que en el laboratorio es de unas horas y en los terremotos equivaldría a miles de años".
En sismología se estudian los efectos estadísticos espaciales a partir de datos de zonas con mucha actividad sísmica, como por ejemplo California, y de poca actividad. Según el investigador, "esta simetría en el espacio y el tiempo nos lleva a pensar que es posible que los terremotos se comporten siguiendo algún tipo de criticidad autoorganizada –tal y como apuntan algunas teorías–, y si se pudiera demostrar, sería un gran avance por la posibilidad de aplicar teorías ya existentes para este tipo de sistemas. 
La respuesta del material ha mostrado que sigue las cuatro leyes estadísticas principales de la sismología
Anteriormente, distintos trabajos han intentado establecer comparaciones entre terremotos y fracturas de materiales en el laboratorio, utilizando principalmente rocas naturales, pero los resultados o bien han sido incompletos o solamente han reproducido alguna de las propiedades de los terremotos. "Este material, en cambio, permite hacer experimentos controlando distintos parámetros, como la fuerza o la velocidad", concluye Vives. 
Cuatro leyes estadísticas de la sismología 
La respuesta del material ha mostrado que sigue las cuatro leyes estadísticas principales de la sismología. Por una parte, la energía detectada mediante las emisiones acústicas varía de acuerdo con la ley de Gutenberg-Richter, que relaciona el número de terremotos en función de la energía radiada y que decae según una ley de potencias. 
Para tener una idea de la diferencia de escala, la energía emitida por un gran terremoto (de magnitud 8) es equivalente a 1.000 bombas de Hiroshima, mientras que la máxima energía medida por la fractura del material en el laboratorio equivale a la energía de fisión de un único átomo de uranio. La diferencia de magnitud es equivalente, aproximadamente, a un factor de 1027.  
En otro experimento con el mismo material se ha estudiado el número de réplicas después de que se produzca una fractura mayor y se ha visto que decae en el tiempo de acuerdo con la llamada ley de Omori para terremotos. "La diferencia es que el tiempo máximo de réplicas en nuestro caso es de unas cuantas horas, mientras que en los seísmos dura más de cien años"», apunta el investigador de la UB. 
Una tercera ley estadística es la de distribución de pausas entre seísmos (waiting times), que relaciona el tiempo entre dos eventos consecutivos. En este caso, se han comparado los resultados obtenidos en el laboratorio con los de la serie de terremotos de California, una de las más completas, y "teniendo en cuenta la diferencia de escalas, la concordancia es muy alta", afirma Vives.
Finalmente, también se ha podido comprobar la similitud con la ley de productividad, que muestra como el número de réplicas después de una fractura mayor crece en función de la energía de este evento principal.
Tomado de Sinc (Servicio de Información y Noticias Científicas) Ver artículo original acá



sábado, septiembre 01, 2012

Belleza y matemáticas


El libro de la naturaleza esta escrito con caracteres matemáticos.
Galileo

jueves, septiembre 29, 2011

Modelo matemático define las características del líder

Según el estudio, dirigido desde la Universidad de Cambridge (Reino Unido), los líderes son personas audaces, extrovertidas y curiosas. El liderazgo conlleva cierto riesgo y las personas que lo consiguen tienen más capacidad que otras de asumirlo y de tomar decisiones para el conjunto del grupo.  Y es que el temperamento determina la capacidad de una persona para ser líder o seguidor.  Los investigadores restan importancia al hecho de disponer de información o recursos para llegar a ser líder, tal y como establecían trabajos anteriores.



Los autores realizaron la investigación mediante un modelo matemático y exploraron cómo surgían los líderes en diferentes situaciones, además de predecir los rasgos de su personalidad. Para ello, sometieron a una población de estudio a un sencillo juego de coordinación que dividieron en diferentes grupos. Aquellos que reunieron más seguidores y acordaron decisiones conjuntas recibieron su recompensa.

"La proporción de líderes intrínsecos en la población aumenta con el grado de conflicto que existe entre los miembros del grupo", señalan los autores. De esta forma, cuando el nivel de conflicto es débil, la mayoría de los individuos son seguidores, mientras que cuando la tensión aumenta, el número de líderes también lo hace.

Según el estudio, dirigido desde la Universidad de Cambridge (Reino Unido), los líderes son personas audaces, extrovertidas y curiosas. El liderazgo conlleva cierto riesgo y las personas que lo consiguen tienen más capacidad que otras de asumirlo y de tomar decisiones para el conjunto del grupo.

Los investigadores observaron que las parejas de individuos más productivas estaban formadas por unapersona que llevaba la iniciativa y otra que actuaba como seguidor. Aquellas en las que los dos individuos eran líderes o seguidores, llegaban a un punto muerto.

martes, mayo 03, 2011

Aplicación de modelos matemáticos para buscar fugitivos y predecir ataques terroristas, propuesta de Colombiano candidato a Premio Nobel

La aplicación de modelos matemáticos en la prevención de ataques terroristas o en la búsqueda de fugitivos es posible a través de la denominada "Teoría de los juegos", explica el matemático Colombiano Guillermo Owen, quien asesora al Departamento de Defensa de Estados Unidos en estas materias.
 Owen, de 72 años y uno de los principales expertos mundiales en esta ciencia matemática, ha viajado a Barcelona (Mayo 2011) para impartir unas conferencias ante estudiantes de ingeniería de la Universidad Politécnica de Cataluña, con los títulos "Ataques terroristas patrocinados y represalias" y "Un modelo de búsqueda y captura del fugitivo".


En ambos casos se trata de dos de las numerosas aplicaciones prácticas de la "Teoria de los juegos", un área que estudia las interacciones y los procesos de decisión y estrategias entre dos o mas individuos, y que se ha usado también para efectuar análisis en el campo de la estrategia militar, la economía, la política, la biología o la informática.

Guillermo Owen, que se doctoró en Princeton (EEUU) y es profesor distinguido de Matemáticas Aplicadas en la Escuela Naval de Monterrey, en California, señala que en la búsqueda de un fugitivo se pueden aplicar el denominado "juego del escondite", por el que se estudia las características de los sitios donde se puede ocultar y las estrategias óptimas tanto del fugitivo como del buscador.

Owen se muestra reservado al ser preguntado sobre la efectividad de estos "juegos" matemáticos en casos reales de localización de personas y se limita a decir: "hemos estado ayudando en la búsqueda de algunas personas y hemos tenido algunos éxitos".

 "En cuanto a los actos de terrorismo, buscamos no tanto predecir los ataques terroristas sino que nos interesa la relación que pueda haber entre un grupo terrorista y un Estado que le pueda estar ayudando o 'Estado patrocinador', que es como lo llamamos", indica el matemático colombiano.
En este sentido, y en función de la relación entre estos dos 'jugadores', "vemos qué puede hacer el sujeto de los ataques o 'Estado víctima" contra el grupo terrorista y el Estado que lo está patrocinando", añade Owen.

Este experto en la "Teoría de los juegos", sobre la que ha escrito varias obras de referencia, efectúa junto a otros especialistas en la materia análisis para el Departamento de Defensa norteamericano, "unos estudios que son bastante abstractos, pero que les son útiles", asegura Guillermo Owen.
El matemático explica que en la "Teoría de los juegos" se distinguen dos grandes grupos, los "juegos cooperativos", donde se estudian las coaliciones y las negociaciones que pueden entablar jugadores del mismo grupo, y los "juegos no cooperativos", donde se busca qué puede hacer cada jugador para tener un rendimiento óptimo en función de las posibles estrategias de los otros jugadores.

En la vida diaria, las personas también toman decisiones basándose en unas estrategias, aunque estas decisiones no siempre son las mejores porque "no siempre nuestras acciones son totalmente racionales".

En este sentido, Owen advierte que "se puede recurrir a las matemáticas para analizar cuáles son las mejores decisiones, pero eso no quiere decir que la persona las vaya a tomar", mientras resalta que "a veces tomar una decisión errónea puede llevar a un éxito o un premio inesperado".

El matemático añade, a modo de explicación, que "el resultado de una decisión no sólo depende de nosotros, sino de otros factores que desconocemos o que considerábamos muy poco probables".
Así, Cristóbal Colón erró en su idea de encontrar una ruta más corta hacia la Indias navegando hacia Occidente porque "resultó que había algo, la naturaleza, que cambió sus planes, pero lo que hubiera sido un mal resultado, se convirtió en un gran resultado".

Del mismo modo, en el campo de la economía, donde se ha empleado la "Teoría de los juegos" para intentar prever los comportamientos de los agentes económicos "siempre hay imprevistos y la gente a veces puede moverse por el pánico, y con pánico la gente se comporta de manera muy irracional".
La "Teoría de los juegos" eclosionó en la década de los cuarenta del siglo pasado, en la época de la Segunda Guerra Mundial y la posterior "Guerra Fría", con las aportaciones de matemáticos como John von Neumann, Oskar Morgenstern o John Nash, quien recibió el Premio Nobel de Economía de 1994 y cuya vida se llevó al cine en la película "Una mente maravillosa". 

Redacción de Hèctor Mariñosa Barcelona, 30 abr (Agencia de Noticias EFE)

miércoles, abril 27, 2011

Desarrollan un modelo matemático para predecir el crecimiento de los tumores

Dos profesoras del departamento de Informática y Análisis Numérico de la Universidad de Córdoba (UCO), Carmen Calzada y Mercedes Marín, han desarrollado, con la colaboración de Enrique Fernández-Cara y Gema Camacho, de la Universidad de Sevilla (US), un método de resolución de un modelo matemático capaz de predecir la evolución de un tumor en la fase avascular -cuando los únicos nutrientes que llegan a las células tumorales vienen de los tejidos adyacentes-, y en la fase vascularizada -cuando ya se ha creado una red de capilares que llegan al tumor aportándole gran cantidad de nutrientes y haciendo que crezca rápidamente.

En la figura se puede observar la similitud con el desarrollo real de un tumor, como se muestra en la parte inferior derecha de la misma. Imagen: UCO
Este equipo de investigación ha resuelto el modelo empleando técnicas numéricas basadas en métodos de conjuntos de nivel y de dominios ficticios, que se utilizan con éxito desde hace tiempo en otros problemas con origen distinto, como por ejemplo la sedimentación de partículas en un fluido.
Estos resultados, publicados en la revista Journal of Computational Physics, son un paso más en la lucha por la supervivencia de los enfermos con cáncer. Aunque el estudio está aún en fase preliminar, el equipo trabaja ya en la incorporación al modelo de las variables y relaciones que simulen la administración de una terapia.
El objetivo es plantear y resolver un problema de control óptimo que permita simular diferentes protocolos de administración según el tipo de tumor, con el objetivo de ayudar en la toma de decisiones.

Los modelos matemáticos y las simulaciones por ordenador se utilizan cada vez más en Medicina para describir y comprender el funcionamiento de los seres vivos y sus enfermedades. Así, a la experimentación in vitro, en laboratorio, e in vivo, con seres vivos, se ha unido, desde hace un tiempo, la llamada experimentación in silico, realizada por ordenador.

Fuente: Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC) y Universidad de Córdoba (UCO)


lunes, marzo 21, 2011

Pasos matemáticos cruciales para el ensayo de cirugías con copias virtuales de cada paciente

Accidentalmente, un cirujano mata a un paciente, deshace el error y comienza de nuevo. ¿Pueden los matemáticos hacer realidad esa idea de la ciencia-ficción? Se aproxima con rapidez el día en que un cirujano pueda practicar sobre el "doble digital" de su paciente (una copia virtual del cuerpo de éste) antes de realizar la operación quirúrgica real, según el matemático Joseph Teran Ph.D.  en 2005 en Stanford University. y actualmente docente investigador de la UCLA: University of California de Los Angeles  está ayudando a hacer viable una tecnología para la cirugía virtual.  


Las ventajas de esta nueva tecnología salvarán vidas. "El cirujano puede permitirse cometer errores sin consecuencias cuando utiliza un simulador, y aprender de sus errores", explica Teran. "Si comete errores, puede deshacerlos como lo hace cualquiera que se equivoca al teclear una palabra en un documento usando un procesador de textos. Volver a empezar es un gran beneficio de la simulación. La simulación quirúrgica está llegando, no hay ninguna duda sobre esto. Es una alternativa más barata frente a los cadáveres y una alternativa más segura para los pacientes". Los pacientes pueden ser escaneados y entonces es posible generar un doble digital tridimensional. Es una copia virtual del cuerpo del paciente, incluyendo sus órganos internos. El cirujano hace primero la operación quirúrgica en el paciente virtual. Con un simulador, un cirujano puede practicar un procedimiento decenas o cientos de veces. Cuando está clara la mejor forma de realizar la cirugía, entonces el paciente acudirá al hospital para ser operado. Ahora, ya puede hacerse un doble corporal tridimensional digital de cualquier persona, pero actualmente eso requiere la labor de 20 especialistas entre seis y nueve meses. En un futuro cercano, un único técnico podrá hacerlo en cuestión de minutos. La disponibilidad fácil de esta tecnología permitirá a los cirujanos cometer menos errores sobre los pacientes reales. El único factor limitante es la complejidad de la geometría involucrada, pero Teran y sus colaboradores están trabajando en eso. La tecnología será especialmente útil para nuevos tipos de cirugías, que por su carácter novedoso no hayan podido ser ensayadas tanto como sería deseable. 

Joseph M. Terán  Docente UCLA
Hacer realidad la cirugía virtual requerirá resolver ecuaciones matemáticas, operaciones de cálculo multivariado, así como progresar en la geometría computacional y en la informática. Siendo un experto en matemáticas aplicadas, Teran trabaja en estos campos; él desarrolla algoritmos para resolver las ecuaciones. Los adelantos hechos por Teran y otros científicos en la geometría computacional, ecuaciones  y la computación a gran escala están acelerando la viabilidad práctica de la cirugía virtual.

domingo, marzo 13, 2011

La matemática al servicio de otras ciencias y en la vida diaria

En este artículo vemos que acciones sencillas como la patada a un balón y rellenar un sudoku, hasta la predicción del clima, detección de tumores, y entender la manera como se mueve la información de internet a través de paquetes son explicados en un lenguaje sencillo, tarea que desde hace unos años viene llevando a cabo el programa Momentos Matemáticos promoviendo asi la apreciación y el entendimiento del papel que juegan las matemáticas en la ciencia, la tecnología, la naturaleza y la cultura humana.



lunes, agosto 09, 2010

Matemáticas y seguridad informática

Tomado de: www.matematicas.net

El secreto de Google

Tomado de: www.matematicas.net

martes, julio 13, 2010

¿Se puede viajar en el tiempo?

Este tema es muy amplio, y yo no soy experto en el tema, mejor dejemos que los expertos nos lo expliquen. En lo personal, me encanta como lo hace Discovery Channel, explica temas complicados de modo que nos resulten fáciles de entender. Todo esto tiene que ver con la teoria de la relatividad, además en caso de ser posible viajar a la velocidad de la luz, el tiempo pasaría más lento. “El tiempo puede hacerse más rápido o más lento según la velocidad a la que se viaja”, afirman en el video. ¿Será cierto?



viernes, julio 02, 2010

A propósito del mundial

Matemáticas para evaluar el fútbol
Un equipo de investigadores de la Universidad norteamericana de Northwestern ha inventado un algoritmo matemático que permite evaluar la profesionalidad y la calidad de juego de un equipo de fútbol prescindiendo de las estadísticas futbolísticas.

El estudio, publicado en la revista Plos One, destaca que el fútbol, a diferencia del béisbol, el baloncesto o el hockey, tiene una estadística “muy pobre” de calidad de juego, que se reduce a los nombres del que marcó el gol y del que le pasó el balón en un partido concreto. Para subsanarlo, el director del proyecto, el portugués Luis Amaral, y sus compañeros de Northwestern propusieron una nueva técnica para evaluar el juego de un equipo de fútbol que tiene en consideración la contribución de cada jugador al resultado final, así como las complejas interacciones entre ellos.
A partir de esta técnica, los investigadores desarrollaron un software que permite registrar pases acertados, así como las combinaciones de pases que terminan con un disparo a la portería, independientemente de si su resultado es un gol o no. “Un gol no es sólo cuestión de la técnica, sino también de suerte”, ha explicado Amaral, al tiempo que ha aclarado que, como resultado final, el programa calcula el nivel de profesionalidad tanto de todo el equipo como de cada uno de sus jugadores.
Analizando de esta forma los partidos de la Copa de Europa 2008, los científicos elaboraron una clasificación de las selecciones que coincidió con el resultado del torneo. Amaral quiere utilizar ahora su algoritmo para evaluar la actuación de los equipos nacionales en el Mundial de Fútbol que se disputa estos días en Sudáfrica.
El algoritmo desarrollado también permite analizar el trabajo en equipo en otros ámbitos, como la investigación, la creatividad artística o la actividad empresarial.

lunes, abril 19, 2010

Matemáticas en la realidad