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Matemáticas para describir las vibraciones de las moléculas

Las moléculas están formadas por átomos, y estos por núcleos y electrones. Pero es menos sabido que todos ellos están en perpetuo movimiento, incluso a las temperaturas más bajas. Estas danzas moleculares se estudian en una disciplina llamada dinámica molecular. Es una rama de la ciencia próxima a la mecánica celeste.

Para estudiarlas es importante tener en cuenta el escenario en el que tienen lugar. Son los paisajes moleculares, descritos por hipersuperficies de múltiples dimensiones que expresan la energía relativa de cada configuración de átomos en la molécula.

Los valles corresponden a estados moleculares estables. En ellos los núcleos actúan como si estuvieran unidos por muelles elásticos y vibran todos al unísono. El movimiento de los núcleos sigue una forma muy regular. A medida que aumenta la excitación, los núcleos se separan de los valles, tornándose sus movimientos más complicados (anarmónicos). Esta complicación aumenta, hasta que se vuelven caóticos e impredecibles.

Esta transición del orden de los toros al caos puede analizarse a través de teoremas de la moderna teoría de sistemas dinámicos, desarrollados en la segunda mitad del siglo XX.

Es posible determinar de forma precisa la velocidad de la reacción, gracias a una teoría geométrica que emplea técnicas matemáticas similares a las anteriores. Esta teoría se basa en un objeto denominado NHIM (del inglés normally hyperbolic invariant manifold), que determina que en el estado de transición intermedio, entre reactivos y productos.

El NHIM tiene propiedades importantes como su robustez, que permite utilizar láseres para el control preciso y específico de reacciones químicas, haciendo que estas transcurran en la dirección deseada.

La frecuencia del láser (relacionada con su color), se incorpora como un elemento más de la danza molecular haciendo que esta cambie.

Fuente:

https://elpais.com/elpais/2019/04/11/ciencia/1554967105_610724.html

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Investigadores de la Universidad de Málaga, en una red internacional sobre matemáticas y análisis forense

Profesores del Departamento de Matemática Aplicada de la Universidad de Málaga pertenecen a DigForASP, una red del Programa de Cooperación Europea en Ciencia y Tecnología (COST) para aplicar técnicas matemáticas y de razonamiento automático al análisis forense, que integra a más de 120 investigadores pertenecientes a 35 países diferentes.

Su objetivo es aplicar técnicas matemáticas y de razonamiento automático al análisis forense y mejorar los procesos.

Más de 60 investigadores de DigForASP han participado en el foro internacional FEE (Forensics Europe Expo), una de las mayores ferias de análisis forense del mundo.

Fuente:

https://www.diariosur.es/malaga-capital/investigadores-internacional-sobre-20190319002427-ntvo.html

Un modelo matemático explica el comportamiento humano

Jonas Dalege, investigador en el Departamento de Psicología Social de la Universidad de Amsterdam, ha aplicado un modelo matemático para simplificar los procesos de toma de decisiones y elaborar unos principios básicos para predecir el comportamiento humano.

Su investigación integra múltiples efectos en la formación de opiniones o actitudes en un solo modelo matemático. Examina, por ejemplo, el efecto del pensamiento, cuando las personas tienden a ser más extremas en sus opiniones al tener más tiempo para considerar su propio juicio.

Combina este efecto de pensamiento simple con otros aspectos, como el hecho de que las personas son receptivas a los argumentos fundamentados cuando se forman opiniones sobre temas que consideran importantes.

Las opiniones tienden a volverse poco claras y menos informativas, cuando no centramos nuestra atención en ellas. Por tanto, pensar en un tema en particular sirve para desarrollar una opinión clara y estable.

El estudio se efectuó mediante simulaciones informáticos en un modelo que se derivó de la mecánica estadística.

El modelo puede ofrecer un conocimiento vital a aquellos que trabajan con factores influyentes en la práctica del mundo como, por ejemplo, el Instituto Nacional de Salud Pública y el Medio Ambiente, que desea promover conductas saludables entre los ciudadanos.

Leer más:

https://www.tendencias21.net/Un-modelo-matematico-explica-el-comportamiento-humano_a45103.html

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/1047840X.2018.1537246 (Enlace al estudio, publicado en la revista Psychological Inquiry, de Taylor & Francis)

Las abejas son capaces de hacer operaciones matemáticas básicas

Unos científicos han encontrado que las abejas pueden hacer matemáticas básicas, en un descubrimiento que amplía la comprensión de la relación entre el tamaño del cerebro y el poder del cerebro.

Dirigido por investigadores de la ‘RMIT University’ en Melbourne, Australia, el nuevo estudio ha demostrado que se puede enseñar a las abejas a reconocer los colores como representaciones simbólicas para la suma y la resta, y que pueden usar esta información para resolver problemas aritméticos. Adrian Dyer, explica que las operaciones numéricas como la suma y la resta son complejas porque requieren dos niveles de procesamiento.

Estudios anteriores han demostrado que algunos primates, aves, bebés e incluso arañas pueden sumar y/o restar. La nueva investigación, publicada en Science Advances, agrega las abejas a esa lista.

Las abejas recibieron una recompensa de agua azucarada cuando hicieron una elección correcta en el laberinto, y obtuvieron una solución de quinina si la elección era incorrecta. Las abejas volverán a un lugar si la ubicación proporciona una buena fuente de alimento, por lo que regresaron repetidamente a la configuración experimental para recoger la nutrición y continuar aprendiendo.

Cuando una abeja volaba por la entrada del laberinto, vería un conjunto de elementos, entre una y cinco formas, que eran azules, lo que significaba que tenía que sumar, o amarillas, lo que suponía que tenía que restar. Después de ver el número inicial, la abeja volaría a través de un agujero en una cámara de decisión donde podría elegir volar hacia el lado izquierdo o derecho del laberinto.

Un lado tenía una solución incorrecta al problema y el otro la solución correcta de más o menos uno. La respuesta correcta se cambió aleatoriamente a lo largo del experimento para evitar que las abejas aprendiesen a visitar un solo lado del laberinto. Al comienzo del experimento, las abejas hicieron elecciones al azar hasta que pudieran encontrar la forma de resolver el problema. Finalmente, en más de 100 pruebas de aprendizaje, las abejas aprendieron que el azul significaba +1, mientras que el amarillo significaba -1. Las abejas podían entonces aplicar las reglas a los nuevos números.

Fuente:

https://www.heraldo.es/noticias/sociedad/2019/02/06/las-abejas-son-capaces-realizar-operaciones-matematicas-basicas-1291297-310.html

Un modelo matemático puede salvar a las especies amenazadas

Investigadores de la Universidad del Sur de Dinamarca han creado un nuevo modelo matemático que ayuda a predecir con mayor precisión el riesgo de desaparición de especies amenazadas como la ballena azul, el tigre de Bengala o la tortuga verde.

Su propuesta se ha publicado en la revista Ecology Letters, de la editorial Wiley.

El riesgo de extinción varía de una especie a otra en función de cómo se reproducen los individuos en sus poblaciones y cuánto tiempo sobrevive cada animal. Comprender la dinámica de la supervivencia y la reproducción puede respaldar las acciones de gestión para mejorar las posibilidades de supervivencia de una especie.   

Los modelos matemáticos y estadísticos se han convertido en herramientas poderosas para ayudar a explicar estas dinámicas.

La investigación recrea matemáticamente la dinámica de la población mediante una mejor comprensión de la demografía de la especie. Trabaja en la construcción y exploración de modelos de población estocásticos que predicen cómo una especie cambia con el tiempo. Estos modelos incluyen factores matemáticos, como el entorno de la especie, las tasas de supervivencia y la reproducción, para describir cómo determinan el tamaño y el crecimiento de la población.

En el trabajo, se han empleado estadísticas, derivaciones matemáticas y simulaciones informatizadas con datos de poblaciones silvestres de 24 especies de vertebrados. El resultado ha sido un modelo significativamente mejorado que obtenía predicciones más precisas para el crecimiento de la población de una especie.

Este modelo puede tener implicaciones prácticas, ya que proporciona explicaciones calificadas de los motivos subyacentes de la extinción. Esto permitirá tomar acciones para prevenir la desaparición de especies en peligro.

Fuente:

https://www.tendencias21.net/Un-modelo-matematico-puede-salvar-a-las-especies-amenazadas_a44971.html

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ele.13195

Dos investigadores de la Universidad de Vigo reciben un premio internacional de biología matemática

Begoña Cid y Eduardo Liz Marzán, del departamento de Matemática Aplicada II de la Universidad de Vigo, son los ganadores de la última edición Premio Bellman, uno de los galardones más prestigiosos a nivel internacional en el campo de la biología matemática y concedido cada dos años por la editorial Elsevier.

El trabajo  analiza un modelo matemático aplicable a poblaciones que se reproducen durante una época concreta del año, como e el caso de los recursos pesqueros. Su utilidad está en determinar el impacto que pueden tener las capturas según la época en la que tengan lugar.

Fuente:

https://www.farodevigo.es/gran-vigo/2018/10/25/investigadores-campus-reciben-premio-internacional/1985776.html

Según modelo matemático, el olivo más viejo de la Península Ibérica tiene más de 3.000 años

Mouchão, el olivo más viejo de la Península Ibérica con 3.350 años

El árbol, situado en Mouriscas (centro de Portugal) ha sido datado con 3.350 años en el marco de un proyecto de la Universidad Tras-os-Montes e Alto Douro (UTAD) en colaboración con la empresa portuguesa “Oliveiras Milenares”.

El responsable de la iniciativa es el investigador de la UTAD Jose Luis Lousada.

El pueblo tiene como principal reclamo turístico el propio árbol, con una altura de 3,2 metros y un tronco con un perímetro de 11,1 metros.

Para poner en valor este patrimonio natural, la UTAD está datando los olivos milenarios más relevantes mediante un método matemático que el propio Lousada ha patentado.

En función de diferentes parámetros, como la dimensión que ha ido adquiriendo y su ubicación, permite establecer la edad del árbol. El método fue validado mediante un ensayo con 600 olivos y en los últimos meses ha permitido datar otros olivos de Portugal, Francia y España.

Leer más:

https://www.elidealgallego.com/content/print/olivo-mas-viejo-peninsula-iberica-tiene-3350-anos/20181013234900387020

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