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Seminario de Matemática Aplicada I

25/06/2025 Jornada de Investigación "Matemática Aplicada I"


Lugar: Salón de Grados de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática


1. [9h - 9h12] Víctor Álvarez Solano: A vueltas con las matrices cocíclicas de Hadamard

Se dará una breve pincelada de los tres problemas en los que trabajamos actualmente en el ámbito de las matrices cocíclicas de Hadamard: matrices sobre D4t, matrices de Hadamard con núcleo cocíclico de orden 4t-2, matrices de Hadamard con núcleo cocíclico de orden 4t-4.

2. [9h12 - 9h24] José Andrés Armario Sampalo: Matrices de Hadamard y Criptografía

En esta charla se pretende dar unas pinceladas del uso de las matrices de Hadamard en Criptografía (simétrica). Se mencionaran algunos problemas, técnicas y estado de nuestra investigación.

3. [9h24- 9h36] Luis Boza Prieto: Algunas generalizaciones de los números de Schur en la teoría de Ramsey

Se estudian generalizaciones de los números de Schur dentro de la teoría de Ramsey. Se analizan casos particulares: sistemas lineales homogéneos, una sola ecuación por color y ecuaciones del tipo a_1 x_1 + ... + a_k x_k = x_{k+1}, donde los coeficientes aj son positivos. Se exponen resultados conocidos y se plantean problemas abiertos relacionados con mejorar cotas y extender resultados a más colores o ecuaciones más generales.

4. [9h36 - 9h48] Raúl Falcón Ganfornina: Estudio de simetrías de cuadrados latinos mediante polinomios de permutación locales

Todo polinomio de permutación local en Fq[x,y], siendo q potencia de primo, es equivalente a un cuadrado latino de orden
q. En esta charla se muestra cómo estos polinomios sirven para estudiar el grupo de autotopismos de un cuadrado latino.

5. [9h48 - 10h] Manuel González Regadera: Paratopismos como herramienta de coloración en cuadrados latinos

Dos cuadrados latinos se dicen paratópicos si uno puede obtenerse a partir del otro mediante la permutación de sus filas, columnas y/o símbolos, junto con una reordenación de estos valores para cada entrada. Dicha transformación recibe el nombre de paratopismo. Un autoparatopismo es un paratopismo que deja invariante un cuadrado latino. El conjunto de autoparatopismos de un cuadrado latino es un grupo que actúa sobre las celdas del mismo, pudiendo ser coloreadas según las órbitas que se generan a partir de dicha acción. En esta charla se muestra cómo las coloraciones inducidas por autoparatopismos facilitan el estudio de los conjuntos críticos de un cuadrado latino. Este enfoque generaliza resultados previos centrados en conjuntos críticos asociados a autotopismos no triviales. Además, estos problemas tienen aplicaciones relevantes en criptografía, particularmente en el diseño de esquemas de compartición de secretos.

6. [10h - 10h12] Emmanuel Briand: Funciones casipolinomiales a trozos



7. [10h48 - 11h] Antonio Jesús Cañete Martín: Regiones isoperimétricas en anillos de revolución finitos y simétricos

En este trabajo estudiaremos las regiones isoperimétricas (regiones que encierran una cantidad de área prefijada usando el menor perímetro posible) en una familia concreta de superficies: anillos de revolución finitos, simétricos y con curvatura de Gauss creciente desde el paralelo de menor longitud. Veremos que dichas regiones isoperimétricas pueden ser de distinto tipo.

8. [11h - 11h12] Alberto Cerezo Cid: Curvatura media constante y borde libre

En esta charla realizaremos una breve introducción a la teoría de superficies mínimas y de curvatura media constante. Prestaremos especial atención a los problemas de borde libre, un tema de gran interés en el área del Análisis Geométrico, y presentaremos algunos avances relevantes en la materia.

9. [11h12 - 11h24] David Mellado-Alcedo: Stability of nonlinear Dirac solitons under the action of external potentials

The nonlinear Dirac equation in 1+1-dimensions supports localized solitons. Theoretically, these traveling waves propagate with constant charge and energy. However, the soliton profiles can be distorted, and eventually destroyed, due to intrinsic or numerical instabilities. The constants of motion and the initial profiles can also be modified by external potentials, which may give rise to instabilities. In this work [1], we study the instabilities observed in numerical simulations of the Gross- Neveu equation [2] under linear and harmonic potentials. We perform an algorithm [3] based on the method of characteristics to numerically obtain the two soliton spinor components. All studied solitons are numerically stable, except the low-frequency solitons oscillating in the harmonic potential over long periods of time. These instabilities are identified by the non- conservation of both energy and charge, and can be removed by imposing absorbing boundary conditions. We find that the dynamics of the soliton is in perfect agreement with the prediction obtained using an Ansatz with only two collective coordinates. By applying the same methodology, we also demonstrate the spurious character of the reported instabilities in the Alexeeva-Barashenkov-Saxena (ABS) model [4] under external potentials. Acknowledgements: This research was partially funded by the Spanish projects PID2020-113390GB-I00 (MICIN), PY20-00082 (Junta de Andalucia), and A-FQM- 52-UGR20 (ERDF-University of Granada) and the Andalusian research groups FQM-207 (University of Granada) and FQM- 415 (University of Seville). The authors thank Nora Alexeeva for providing them data of numerical simulations of [4].

References:

[1] D. Mellado-Alcedo and N. R. Quintero, Stability of nonlinear Dirac solitons under the action of external potential, Chaos, 34, 013140, 2024
[2] D. J. Gross and A. Neveu, Dynamical symmetry breaking in asymptotically free field theories, Phys. Rev. D, 10, 3235, 1974
[3] T. Lakoba, Numerical study of solitary wave stability in cubic nonlinear Dirac equations in 1D, Phys. Lett. A, 382, 300, 2018
[4] N. V. Alexeeva, I. V. Barashenkov and A. Saxena, Spinor solitons and their PTsymmetric offspring, Ann. Phys., 403, 198, 2019

10. [11h24 - 11h36] Gwendal Léger: Un modelo de avalanchas submarinas con dos coordenadas

Presentaré un modelo de avalanchas submarinas con dos sistemas de coordenadas y una interfaz fija.

11. [11h36 - 11h48] Jorge Moya Abuhadba: Multilayer Non-Hydrostatic Shallow Water for Tsunami Models and Coastal Forest Interaction

This research is focused on modeling tsunamis and exploring the potential of coastal vegetation as a means of mitigation. To simulate tsunami propagation and coastal inundation, we employed finite volume methods combined with projection methods for the non-hydrostatic pressure. The study was validated using field data and experimental observations. In order to achieve that, we use a multilayer system based on the LDNH0 model, which approximates the Euler equations under the assumptions of constant velocities and linear pressures. In addition of that we add drag forces, inertia forces, and porosity to model the interaction with the forest, and extended them to make them compatible with multilayer systems. This manner, we can more precisely model the vertical properties of the forest, making multilayer systems a valuable tool for future research in this field. Our partial findings suggest that depending of the vegetation characteristics such as density, height, wood type, and arrangement, coastal vegetation can provide significant mitigation effects for tsunamis and be an effective natural defense against coastal hazards. This research has important implications for coastal planning, management and provides valuable insights into the potential role of ecosystem-based approaches for disaster risk reduction. This is a joint work with Dr. Fernandez-Nieto and Raimund Bürger. Partially supported by ANID/Doctorado Nacional/21211457 and Junta de Andalucía PROYEXCEL_00525

12. [11h48 - 12h] Elena Camacho Aguilar: Metodos cuantitativos para estudiar el desarrollo embrionario

Comprender cómo se desarrollan y crecen los organismos es fundamental para descifrar la diversidad de la vida y avanzar en aplicaciones biomédicas, tales como estudios de fertilidad y la bioingeniería de tejidos y órganos. Sin embargo, aún quedan muchas preguntas sin resolver debido a la enorme complejidad de los procesos biológicos y sus interacciones en múltiples escalas. Avances experimentales recientes -como el cultivo celular in vitro, el uso de reporteros fluorescentes basados en CRISPR-Cas9 o las tecnologías ómicas- nos permiten obtener grandes cantidades de datos cuantitativos sobre la señalización celular y las decisiones de destino celular. Sin embargo, integrar y explotar estos datos para entender los mecanismos subyacentes sigue siendo un reto importante. En esta charla presentaré nuestro trabajo interdisciplinar que combina cultivo de células madre, técnicas de bioingeniería, análisis de imágenes y modelado matemático para entender los procesos de toma de decisiones que guían el desarrollo embrionario humano temprano.

13. [12h - 12h12] Eduardo Paluzo Hidalgo: Análisis topológico de perceptrones multicapa en el contexto del proyecto CHALKS

Esta charla presenta los primeros resultados del proyecto CHALKS (TopologiCal ApproacH to Artificial NeurAL NetworKS), financiado por una beca Marie Sk?odowska-Curie Actions (MSCA) Postdoctoral Fellowship de la Unión Europea (Grant Agreement No. 101153039). Los perceptrones multicapa son fundamentales en aprendizaje automático, tanto como modelos independientes para clasificación y regresión, como componentes de arquitecturas más complejas (redes convolucionales, transformers, etc.). El proyecto desarrolla una nueva perspectiva para entender cómo estas redes procesan la información: utilizando herramientas de topología algebraica para analizar las representaciones internas en cada capa oculta. Se comentarán, de manera general, los resultados del artículo "Latent Space Topology Evolution in Multilayer Perceptrons" (arXiv:2506.01569), en el que se han desarrollado técnicas que permiten visualizar y cuantificar cómo la estructura topológica de los datos evoluciona a medida que pasan por las diferentes capas de la red. Esto nos permite identificar patrones en el procesamiento interno, detectar redundancias en la arquitectura, y obtener interpretaciones geométricas de las decisiones del modelo.


07/11/2024 11:30


Ponente: Abhinav Natarajan, investigador de la Universidad de Oxford, Reino Unido.

Título: Morse Theory for Chromatic Delaunay Triangulations

Resumen: This talk is focused on new techniques for the topological data analysis (TDA) of labelled point cloud data.
Well-established filtrations in TDA for a point cloud data include the Cech, Vietoris–Rips, and alpha filtrations. Bauer and Edelsbrunner [BE16] demonstrated that the Cech filtration can be simplicially collapsed onto the alpha filtration, showing that they are homotopy equivalent.
Recent techniques in data collection across fields like cancer biology, geospatial analysis and ecology have produced chromatic (labeled) data that express interactions among points of different colors. In such cases, it is crucial to understand not only the overall spatial structure of the data but also the spatial relationships among subsets defined by their labels. The chromatic alpha filtration [Mon+24] is a generalization of the alpha filtration that captures these relationships, making it particularly useful for multi-species data in TDA.
In this talk we introduce the chromatic Delaunay–Cech and chromatic Delaunay–Rips filtrations as computationally efficient alternatives to the chromatic alpha filtration. We use generalized discrete Morse theory to demonstrate that the Cech, chromatic Delaunay–Cech, and chromatic alpha filtrations are interconnected through simplicial collapses, extending Bauer and Edelsbrunner’s results from non-chromatic to chromatic contexts. Furthermore, we establish that the chromatic Delaunay–Rips filtration is locally stable under perturbations of the underlying point cloud.
Our findings offer theoretical support for the application of chromatic Delaunay–Cech and chromatic Delaunay–Rips filtrations, and we illustrate their computational advantages through numerical experiments.
This is joint work with T. Chaplin and A. Brown from University of Oxford and M.J. Jimenez from Universidad de Sevilla (arXiv:2405.19303).

[BE16] Ulrich Bauer and Herbert Edelsbrunner. “The Morse theory of Cech and Delaunay complexes”. In: Transactions of the American Mathematical Society 369.5 (Dec. 27, 2016), pp. 3741–3762. DOI:10.1090/tran/6991.
[Mon+24] Sebastiano Cultrera di Montesano et al. Chromatic Alpha Complexes. Feb. 7, 2024. arXiv: 2212.03128

Financiación:
- Ayuda VIIPPIT-2024-III.3 A Estancias breves. PROGRAMA DE INVESTIGADORES DE OTROS CENTROS NACIONALES Y EXTRANJEROS EN DEPARTAMENTOS E INSTITUTOS DE INVESTIGACIÓN DE LA US. Modalidad A. Estancias breves en la US de profesores e investigadores de reconocido prestigio de otras Universidades o Centros de Investigación.
- Ayudas para estancias breves del Departamento. VII PLAN PROPIO DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERENCIA DE LA UNIVERSIDAD DE SEVILLA. LÍNEA ESTRATÉGICA 5. ACCIONES ESTRATÉGICAS DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERENCIA. V.1 PROGRAMA AL ESTÍMULO DE ÁREAS CON NECESIDADES INVESTIGADORAS Y DE ACTIVIDAD INVESTIGADORA EMERGENTE. Modalidad A1. Ayudas para áreas de conocimiento con necesidades investigadoras y con alto potencial.

Lugar:
Seminario del Dpto. Matemática Aplicada I (B2.85), Escuela Tca. Sup. de Ingeniería Informática

 

18/10/2024 10:00


Ponente: Nabil Laiche, Lecturer In Mathematics and Computer Sciences Department, University of Oum El Bouaghi, Argelia.

Título: Estimating Coefficients of a Stochastic Differential Equation Using a Bilinear Time Series Model: An Illustration with Simulations Based on Empirical Moments

Resumen: Our contribution focuses on estimating a sample of stochastic differential equations through discretization into a bilinear time series model. This approach enables us to e§ectively estimate the coefficients using the method of empirical moments. This work addresses key challenges in connecting stochastic di§erential equations with nonlinear time series models, providing valuable insights into their relationships. By leveraging simulations and numerical computations, we illustrate the asymptotic behavior of the estimators derived from the empirical moments method. Our Öndings not only enhance the understanding of the dynamics inherent in these models but also offer practical solutions for applied researchers dealing with complex data structures. Overall, this study contributes to bridging the gap between theoretical frameworks and empirical applications in time series analysis.

Financiación:
- Ayuda VIIPPIT-2024-III.3 A Estancias breves. PROGRAMA DE INVESTIGADORES DE OTROS CENTROS NACIONALES Y EXTRANJEROS EN DEPARTAMENTOS E INSTITUTOS DE INVESTIGACIÓN DE LA US. Modalidad A. Estancias breves en la US de profesores e investigadores de reconocido prestigio de otras Universidades o Centros de Investigación.
- Ayudas para estancias breves del Departamento. VII PLAN PROPIO DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERENCIA DE LA UNIVERSIDAD DE SEVILLA. LÍNEA ESTRATÉGICA 5. ACCIONES ESTRATÉGICAS DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERENCIA. V.1 PROGRAMA AL ESTÍMULO DE ÁREAS CON NECESIDADES INVESTIGADORAS Y DE ACTIVIDAD INVESTIGADORA EMERGENTE. Modalidad A1. Ayudas para áreas de conocimiento con necesidades investigadoras y con alto potencial.

Lugar:
 Presencial: Seminario del Dpto. Matemática Aplicada I (B2.85), Escuela Tca. Sup. de Ingeniería Informática
 Online: Enlace de Teams

 

09/07/2024 9:30


Ponente: Carlos Andrés Toro, estudiante predoctoral del IMPA

Título: Non-existence of free boundary minimal Möbius bands in the unit three-ball

Resumen: We review the main constructions of free boundary minimal surfaces in the Euclidean unit ball $\mathbb{B}^3$ for compact orientable topologies. In the non-orientable setting we prove the non-existence of free boundary minimal Möbius bands in $\mathbb{B}^3$. This answers in the negative a question proposed by I. Fernández, L. Hauswirth and P. Mira.

Financiación: Ayudas para estancias breves del Departamento. VII PLAN PROPIO DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERENCIA DE LA UNIVERSIDAD DE SEVILLA. LÍNEA ESTRATÉGICA 5. ACCIONES ESTRATÉGICAS DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERENCIA. V.1 PROGRAMA AL ESTÍMULO DE ÁREAS CON NECESIDADES INVESTIGADORAS Y DE ACTIVIDAD INVESTIGADORA EMERGENTE. Modalidad A1. Ayudas para áreas de conocimiento con necesidades investigadoras y con alto potencial.

Lugar: Seminario del Dpto. Matemática Aplicada I (B2.85), Escuela Tca. Sup. de Ingeniería Informática

 


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