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Archive for June, 2011

Los problemas NP-complejos de los abejorros.

 

Los humanos tenemos tendencia a buscarnos problemas. Y a un conjunto de éstos lo llamamos problemas NP-complejos. Pero en la naturaleza los humanos no somos los únicos en enfrentarnos a las situaciones que los generan. Un ejemplo típico de este tipo de problemas es el denominado del viajante de comercio, o quizás deberíamos decir, para no ser tan antropocéntricos, el problema del abejorro recolector. Los abejorros revelan que su inteligencia y memoria van más allá de lo que sospechábamos encontrando soluciones óptimas a problemas con 120 opciones y dos variables empleando un cerebro del tamaño de una cabeza de alfiler.
El problema del viajante de comercio (PVC) se puede expresar en términos matemáticos más formales (así, por ejemplo) pero a nosotros nos bastará con una descripción sencilla para después entender rápidamente el problema del abejorro recolector.
Un viajante de comercio debe viajar entre N ciudades, la suya incluida. El orden en el que las visite no importa siempre que visite cada una durante su viaje y finalice éste en el lugar donde empezó, la sede de su empresa. Cada una de las ciudades, o nodos, está conectada con los otros nodos por distintos medios de transporte (aviones, trenes o carreteras). Cada una de estas conexiones tiene unos costes asociados. En términos más matemáticos diríamos que la dificultad de atravesar esta arista del grafo vendría expresada por el coste, que es monetario (el precio del billete o el combustible) y temporal (tiempo invertido en el traslado). El objetivo del viajante es conseguir que los costes del viaje, en dinero desembolsado y tiempo, sean mínimos.
No parece demasiado difícil si pensamos en 4 ó 5 ciudades. Lo podemos resolver a lo bruto. La dificultad está en que conforme aumenta N la complejidad se dispara, ya que el número de permutaciones es (N-1)!, leído ene-menos-uno-factorial, si no consideramos la sede de la empresa. Un ejemplo numérico nos dará idea de la magnitud del problema: si hay que visitar 12 ciudades el número de opciones a considerar es superior a ¡479 millones! El PVC es un ejemplo típico de un conjunto de problemas de optimización considerados “difíciles” o “complejos” a los que los matemáticos e informáticos llevan dándole vueltas desde hace decenios por sus implicaciones en ciencia e ingeniería (piensa en la fabricación de un circuito integrado y el orden en el que un láser tiene que realizar miles de perforaciones). El uso de la fuerza bruta para resolver uno de estos problemas implica el uso de superordenadores.
Otra característica interesante del PVC es que se considera particularmente difícil de resolver. Si se encuentra una forma de descomponerlo en problemas menores, estos problemas son al menos tan complejos como el original; esto es lo que se llama un problema NP-complejo.
Pero a poco que nos fijemos nos daremos cuenta de que el PVC es idéntico en planteamiento a la situación a la que se enfrentan las abejas, los pájaros y los primates que recolectan su alimento de lugares que están fijos en el espacio y que se recuperan con el tiempo (flores, granos, frutas). Estos animales tienden a visitar estos lugares en secuencias repetitivas. La cuestión es, ¿están optimizadas estas secuencias para conseguir la máxima cantidad de alimento con el menor gasto energético posible? O dicho de otra forma, resuelven estos animales el ¿problema del abejorro recolector?
Para encontrar un indicio de lo que puede ser una respuesta a estas preguntas un grupo de investigadores de la Universidad Queen Mary (Reino Unido) encabezados por Mathie Lihoreau ha estudiado los movimientos de los abejorros (Bombus terrestris) al recolectar néctar de 5 flores artificiales de distinta rentabilidad alimenticia. En un artículo publicado en diciembre de 2010 en The American Naturalist [1], este equipo de investigadores demostró que los abejorros saben encontrar la distancia mínima (óptima) cuando se trata de visitar flores de igual rentabilidad alimenticia. Ahora, han encontrado que resuelven el problema de encontrar la ruta óptima entre 120 posibles y considerando las dos variables. Publican sus resultados en Functional Ecology [2].
El equipo marcó numéricamente los abejorros que se alojaban en un nido artificial para poder diferenciarlos cuando visitaban cinco flores también artificiales dispuestas en los vértices de un pentágono regular. En primer lugar confirmaron sus estudios anteriores con flores de igual rentabilidad alimenticia (definida como la cantidad de néctar que se puede recolectar en una visita). Pero al hacer a una flor mucho más rentable que las demás forzaron en una segunda fase a los abejorros a decidir entre seguir la ruta más corta o visitar la flor más rentable primero, o cualquier combinación intermedia.
Los abejorros después de explorar la nueva disposición unas cuantas veces terminaron ajustándose a distintos patrones en función de la posición de la flor más rentable. Si visitarla primero suponía un incremento en la distancia sobre el óptimo del 18% o menos, los abejorros ponían la flor más rica la primera de la lista. Si la desviación sobre la distancia óptima era superior al 42% los abejorros se ceñían al recorrido más corto. Entre ambas cifras, soluciones intermedias que tendían a maximizar la rentabilidad alimenticia del recorrido.

Esto quiere decir que los abejorros intentaban optimizar tanto la distancia recorrida como la recogida de néctar conforme ganaban experiencia con las flores. Pero démonos cuenta de lo que significa cognitivamente además de matemáticamente resolver el problema del abejorro recolector: imagina que quieres recoger lo máximo con el mínimo esfuerzo; para ello necesitas recordar tanto la localización como la rentabilidad de cada flor así como las rutas conocidas en tu intento de resolver un problema NP-complejo. Ahora añade que eres un abejorro con cerebro de abejorro y que no puedes usar un ordenador…

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la Edición 2.5 del Carnaval de Matemáticas que acoge Juegos topológicos, y en la V Edición del Carnaval de Biología que organiza Feelsynapsis.

Referencias:
[1] Lihoreau, M., Chittka, L., & Raine, N. (2010). Travel Optimization by Foraging Bumblebees through Readjustments of Traplines after Discovery of New Feeding Locations The American Naturalist, 176 (6), 744-757 DOI: 10.1086/657042

[2] Lihoreau, M., Chittka, L., & Raine, N. (2011) Trade-off between travel distance and prioritization of high-reward sites in traplining bumblebees Functional Ecology DOI: 10.1111/j.1365-2435.2011.01881.x


Worth the Drive

http://mapsof.net/florida/static-maps/png/florida-regions-map-with-cities

North Florida

St. Augustine Old Florida Charm

 Amelia Island A Coastal Treasure

 Micanopy A Jewel of a Town

 Cedar Key Nature Coast Gem

 Panama City Beach The Esmerald Coast

 Pensacola History Lover’s Spot

Central Florida

 Daytona Beach The World’s Most Famous Beach

 Cocoa Beach / Cape Canaveral Small Wave Capital of the World

 Orlando The Ultimate Playground

 Winter Park Culture and Heritage

 Mount Dora The New England of the South

 Lake Wales Crown Jewel of the Ridge

 Dade City Old World Appeal

 Tampa The Fun Starts Here

South Florida

 Anna Maria Island Island of the Sun

 Punta Gorda Old Florida Style with a Flair

 Boca Grande Tarpon Fishing Capital of the World

 Naples Crown Jewel of the Gulf

 West Palm Beach The Best of Everything

 Fort Lauderdale The Venice of America

 Key West The Last Resort


Magnet Boy of Croatia: gadgets stick to his chest (big photo gallery)

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Young Ivan Stoiljkovic poses for pictures with a Samsung Galaxy Tab stuck to his chest in front of his home near Koprivnica, about 62 miles (100km) north of Croatia’s capital city, Zagreb, on May 12, 2011. Ivan, 6, is purported to posess an extraordinary and seemingly magical talent: the ability to attract metallic objects — from spoons to heavy frying pans — to his body. He is said to be able to carry up to 25 kg of metal stuck to his torso. Ivan’s family also claims that his hands can emit heat and his mysterious ability has also given him healing powers. “Medical checkups so far have reaped inconclusive results,” reports Reuters. More images follow, in which Ivan “attracts” cutlery, cookware, an iron, and other metallic objects. In the image below, his grandfather tosses coins at his chest. Surely this isn’t a hoax! (all photos: Reuters)

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New York City in Black & White

 

34th Street. Note the building with the billboards who wouldn’t sell to Macy’s so they built around it.

There’s something about these old photos of New York that continually draws me back. I actually posted some other images from this collection by Berenice Abbott back in 2009 during the thick of the economic meltdown, which sadly many people are still dealing with. Abbott’s photos — which were commissioned by the WPA and are part of the New York Public Library’s collection — cover a large swath of New York life during the mid-1930s, another very difficult period in our country’s history.

Even though you may have seen these before, these photos are never a let down. To me it is interesting to see how much the city has changed and of course, how it hasn’t. You can see the complete set here and can own the book too, should you desire.

Under the elevated train. Beautiful.

The bread was warm. Note the fog on the glass.

 

Brooklyn to Manhattan.

Blossom Restaurant, 103 Bowery, Manhattan.

Penn Station.

What a damn shame they destroyed the old Penn Station.

Likely not easy to get to then either.

This could be my favorite image from the lot. Fulton Fish Market.

Downtown Skyport. That’s the Woolworth Tower in the background.

Union Square.

The tin man.


Web Standards Update for Visual Studio 2010 SP1

The Web Platform and Tools team is very pleased to announce the first Web Standards Update for Visual Studio SP1. It updates the HTML5 intellisense and validation to reflect the latest W3C specifications and fixes some bugs bugs in the current SP1 support for HTML5. Also JavaScript intellisense it updated to reflect many of the new browser capabilities such as Geolocation and DOM storage. Finally, this update adds comprehensive CSS3 intellisense and validation based on the latest specifications from W3C.

As the HTML5 and CSS3 specifications mature we will make updates available accordingly to ensure that ASP.NET web developers always have the latest standards to work with. This is at the same time an invitation to report any bugs or features you would like to see in future updates. Please write a comment with any bugs or suggestions.

Now let’s take a look at some of the features.

HTML 5

WAI-ARIAThe WAI-ARIA standard enables web developers to make their websites more accessible to e.g. screen readers. This update contains a rather comprehensive support for WAI-ARIA by adding all the aria-* attributes along with new intellisense for the role attribute.

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The aria-* attributes shows up in the intellisense list as well as the values.

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Microdata

HTML 5 has an additional way of adding meaning to the markup called Microdata. This allows web developers to mark different elements with meta data that is readable by e.g. search engines. Bing, Google and Yahoo are all supporting Microdata and more specifically the schema.org vocabularies. This update will therefore add intellisense to the most popular vocabularies including schema.org and data-vocabulary.org.

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If you are interested in search engine optimization you might find this Microdata support particularly useful.

CSS 3

If you don’t get intellisense after installing the update, you might have to select the CSS 3.0 schema manually on the Style Sheet toolbar.

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Multi-columns

It is much easier to read lines of text that aren’t too long. Newspapers have always kept their columns rather narrow and with CSS 3 this becomes possible very easily on websites as well. This update brings full intellisense for both properties names and values for multiple columns.

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For more info on multi-columns, check out this introduction to to the CSS3 Multi-Column Module.

Border-radius

There is no way around this. It’s impossible to talk about CSS3 without giving The Rounded Corners™ example because it is the quintessential CSS3 feature. The CSS3 support brought by this update does of course contain full support for rounded corners aka. border-radius.

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Animation, transitions and transforms

CSS3 introduces some new and features that could seem a little complicated to learn. With both validation and intellisense to guide you through all these new features, it has never been easier to explore what CSS3 has to offer.

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JavaScript

The update to JavaScript is very comprehensive. You will immediately start noticing a lot more values in the intellisense.

Geolocation

One of the most talked about features of modern web browsers is their location awareness. In JavaScript you can hook into this knowledge by using the geolocation API. This is also supported in all newer browsers.

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DOM storage

Using the DOM storage mechanisms you can eliminate the need for cookies to persist user data and settings. Both localStorage and sessionStorage are fully supported by this udpate.

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Read an introduction to DOM storage.

Also notice…

The HTML 5 support included in SP1 added intellisense and validation for a lot of new elements such as the and elements. However, there were bugs and one of them were the error you would see when adding elements inside elements. This is being fixed by this update so you now also get intellisense for the element. The type attribute is also no longer required in <script> elements.

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We also added missing elements such as <bdi>, <s> and <u> and a lot of new attributes such as dropzone for drag ‘n drop.

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Known issues

Though this update contains a lot of new CSS3, HTML5 and JavaScript support, there are certain things that we haven’t been able to do. Since we don’t make any changes to the running code of Visual Studio, we are not able to change the way CSS, HTML and JavaScript gets parsed and validated. That means that even though we are continuing to bring you updates as the W3C standards changes, we will not be able to get it 100% right in Visual Studio 2010.

We do encourage you to report any bugs you find to us directly as a comment here on this blog post. We do take this very seriously and want to get as close to 100% as we possibly can.

Read more

More demos and run trough’s can be found at Scott Hanselman’s blog post and a behind-the-scenes story can be found at Mads Kristensen’s blog


Stand by me:)


A 3D animation of the Djedi Robot Mission in Giza can be seen below. Take a look:

<object style="height: 390px; width: 640px”>


TGH

This slideshow requires JavaScript.


Una nueva forma de plasticidad neuronal.

Ya hemos dejado claro en este blog que la idea de que el encéfalo humano adulto no cambia es un mito. De hecho, hace ya años que se sabe que la neurogénesis tiene lugar a lo largo de toda la vida adulta en el hipocampo del encéfalo de los mamíferos. Ahora, un equipo de investigadores encabezado por Alex Dranovsky, de la Universidad de Columbia (EE.UU.), ha encontrado que, en condiciones de estrés, las células madre neuronales no sólo pueden producir neuronas sino también más células madre. El hipocampo almacenaría estas nuevas células madre que más tarde producirían más neuronas cuando las condiciones sean favorables. Esta respuesta a las condiciones del entorno representa una nueva forma de plasticidad neuronal. Los resultados se publican en Neuron.
El hipocampo interviene en la memoria, el aprendizaje y la emoción. El equipo de investigadores comparó la generación de células madre neuronales y neuronas en el hipocampo en dos grupos de ratones, uno mantenido en aislamiento y otro en un entorno rico en estímulos. El equipo siguió mediante linaje las células madre desde su formación hasta su diferenciación en tipos celulares concretos, con el objeto de comprobar qué porcentaje de las células madre producía neuronas.
Los distintos entornos tuvieron efectos opuestos. Los cerebros de los ratones socialmente aislados acumularon células madres neuronales pero no neuronas. Los cerebros de los ratones expuestos a entornos ricos en estímulos produjeron muchas más neuronas, pero no más células madre. Para darnos una idea de lo que hace un entorno enriquecedor consideremos que el giro dentado promedio de un ratón, el área del hipocampo donde tiene lugar la neurogénesis, tiene alrededor de 500.000 neuronas; los ratones del ambiente enriquecedor tenían de media 570.000.
Pongamos estos resultados en contexto. Ya se sabía que los entornos ricos son neurogénicos, pero este es el primer estudio en el que se constata que las células madre se pueden acumular en un animal vivo. Dado que esto ha ocurrido simplemente cambiando el entorno en el que vive el animal, los investigadores creen que es una adaptación a ambientes estresantes. Cuando las condiciones se vuelvan más favorables estas células madres acumuladas tendrían su oportunidad de convertirse en nuevas neuronas. Sería un mecanismo para producir neuronas según la demanda.
Pero este estudio también aporta más datos interesantes que nos invitarían a buscar entornos estimulantes desde el punto de vista intelectual, lo que incluye charlar con amigos, dominar un videojuego de estrategia o aprender algo que ofrezca alguna dificultad.
Los investigadores también encontraron que el aislamiento no causaba una disminución en la supervivencia neuronal. Por otro lado, ya se sabía, y Dranovsky et al. confirman, que los entornos ricos incrementan la supervivencia neuronal, lo que incrementa más la población de neuronas.
La edad también afecta a los resultados. Tras tres meses, los cerebros de los ratones aislados dejaron de acumular células madre neuronales. Pero los ratones de los ambientes ricos continuaron produciendo más neuronas.
Como es habitual, este trabajo genera más preguntas de las que responde. ¿Es la respuesta del hipocampo específica al aislamiento? ¿O es una respuesta general al estrés?¿Todas las células madre neuronales tienen/mantienen la misma capacidad de generar neuronas?¿Cómo influye su antigüedad? Serían algunas. Los investigadores ya están en ello.
Referencia:

Dranovsky A, Picchini AM, Moadel T, Sisti AC, Yamada A, Kimura S, Leonardo ED, & Hen R (2011). Experience dictates stem cell fate in the adult hippocampus. Neuron, 70 (5), 908-23 PMID: 21658584


Tashi Wada for Stephan Mathieu

World premiere of “Revenant” (June 9, 2011), a piece for Virginal by Tashi Wada, commissioned and performed by Stephan Mathieu.

The concert was held as part of the “Alterminimalismes” concert series at the Collège des Bernardins (Paris).