Matemáticas para la animación de películas y en la lucha contra el crimen


Hace ya unos cuantos meses, una delegación del ICMAT se desplazó a Seúl para asistir al Congreso Internacional de Matemáticos (ICM), que se celebró en 2014 del 13 al 21 de agosto. Jezabel Curbelo, una de las investigadoras que acudió al encuentro, escribió la siguiente reseña sobre Standley Osher, ganador del premio Gauss, a las aplicaciones de las matemáticas, concedido en el ICM. El texto se publicó en el séptimo número del ICMAT Newsletter.

Uno de los premios entregados por la Unión Matemática Internacional es el premio Gauss, a las aplicaciones de las matemáticas. Se entrega cada cuatro años en el Congreso Internacional de Matemáticos (ICM), y este año, en Seúl (Corea del Sur), el seleccionado fue Standley Osher (Universidad de California en los Ángeles). “Osher es un buen ejemplo de matemático aplicado, sus algoritmos se basan en profundos conceptos abstractos y técnicos, prestando atención a su eficacia y sencillez. Con frecuencia, su trabajo ha motivado una posterior investigación en matemáticas” señalaba Chi-Wang Shu (Universidad de Brown), antiguo alumno de doctorado y actual colaborador de Osher.”Para ampliar las aplicaciones, colabora con ingenieros y otros científicos de diferentes ramas”, concluía, en la presentación del ganador del premio Gauss, el pasado 16 de agosto, dentro del programa del ICM.

El premio lo concede la IMU junto con la Sociedad Matemática Alemana (DMV) a aquel científico cuya investigación matemática haya tenido gran impacto fuera de la propia  disciplina: en la tecnología, las finanzas o simplemente en la vida diaria de las personas. El premio se creó debido al superávit del ICM de Berlín (1998), y se anunció el 30 de abril de 2002, coincidiendo con el 225 aniversario del nacimiento de Carl Friedrich Gauss, el Príncipe de los matemáticos, quien da nombre al premio. “Gauss combinó la teoría científica y la práctica como ningún otro había hecho antes” decía el anuncio. Tres matemáticos lo han recibido hasta ahora: Kiyoshi Itō (ICM Madrid 2006), Yves Meyer (ICM India 2010) y este año (ICM Seoul 2014), Stanley Osher.

Osher siempre ha tenido un especial interés en las aplicaciones de las herramientas matemáticas que desarrolla, como él dice “la utilidad hace la belleza de las matemáticas aún más divertida, aunque muchas veces no tienes idea a priori de para qué pueden ser usadas”. Aunque su tesis doctoral, dirigida por Jacob Schwartz, fue en un área de la matemática pura –el análisis funcional-, pronto cambió a un campo más aplicado: el análisis numérico.  En sus primeros trabajos desarrolló esquemas de alta resolución, que han resultado ser tremendamente útiles en el estudio de la dinámica de fluidos y otros campos relacionados.

Sus herramientas matemáticas están detrás de la animación de películas de Pixar, Disney, Warner y Dreamwork como “Piratas del Caribe”, “Star Wars”, “Harry Potter” y “Terminator 3”. Uno  de sus alumnos, Ronald Fedkiw, recibió un Óscar especial de Logros Científicos y Técnicos, por la tecnología derivada del  llamado método del conjunto de nivel. Este método es una forma de determinar cómo se mueven, combinan o funden superficies en 3D, lo que permite la simulación de diferentes fluidos, burbujas o explosiones en el cine.

También ha realizado contribuciones esenciales en el procesamiento de imágenes. Sus técnicas de mejora de las imágenes de video desarrolladas junto con L. Rudin son utilizadas por la policía de todo el mundo con éxito en la captura de criminales. Estas herramientas también han sido importantes en la astronomía, para mejorar la calidad de las fotografías tomadas, que suelen ser tenues o borrosas, y en la medicina, para entender cómo la topología y la forma del cerebro afectan a su función. Stanley Osher es un extraordinario matemático cuyas contribuciones han influido en la vida diaria de las personas y son palpables en el mundo que nos rodea. La próxima vez que vayan al cine y vean una película de animación, piensen en las matemáticas que están detrás de ella, es muy probable que lleven la firma de Osher.

Jezabel Curbelo es investigadora postdoctoral en la Universidad de Lyon (cuando escribió este artículo era miembro del ICMAT).

 

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Inspiraciencia 2015: “Científicas, escritoras, lectoras. En las fronteras de la ciencia y la literatura”


Otro año más (y ya van cinco) vuelve el concurso de relatos científicos del CSIC: Inspiraciencia. El lunes 9 de marzo se abre la convocatoria para presentar los escritos, hasta el próximo 17 de mayo. En torno al certamen, con el objetivo de servir de inspiración y darle contexto al concurso, se celebrará un ciclo de charlas en el que se profundiza en las relaciones entre ciencia y literatura, que este año sigue un hilo conductor femenino, “Científicas, escritoras, lectoras. En las fronteras de la ciencia y la literatura”. La matemática Carme Torras (CSIC-UPC) hablará de “Asistentes robótico(a)s: un punto de confluencia entre tecnociencia y humanidades” el  7 de abril en Barcelona; por su parte, Marta Macho-Standler (UPV-EHU), también matemática, participa el 28 de abril con una conferencia titulada “A través del espejo: la literatura mira a las científicas” en Donostia.

Los vínculos entre ciencia y literatura son abundantes y antiguos: por un lado, la ciencia se ha servido de las herramientas literarias para transmitir los avances científicos en extraordinarias muestras de divulgación, además numerosos científicos también han sido, de forma profesional o amateur, escritores de ficción; por otro, la literatura –sobre todo determinados géneros, como la ciencia ficción- se ha empapado de ciencia para tejer las tramas más sorprendentes. Inspiraciencia, el concurso organizado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) trata de fomentar esta relación.

La quinta edición del concurso dará su pistoletazo de salida el próximo lunes 9 de marzo, cuando se abrirá la convocatoria. Los interesados podrán mandar sus relatos científicos hasta el 17 de mayo. Y, si quieren encontrar inspiración o simplemente ampliar su conocimiento sobre el tema, el CSIC ha organizado una serie de conferencias de divulgación que se centrarán en la figura de la mujer como científica y escritora en diversas ciudades españolas. Afirman:

“Cuando pensamos en las grandes figuras de la ciencia, de la literatura y de casi cualquier manifestación cultural, los primeros nombres que vienen a nuestra mente son, demasiado a menudo, masculinos. La tradición, las inercias pesan mucho, todavía hoy. En esta edición, queremos contribuir a reparar la deuda con las mujeres y, por eso, dedicamos este ciclo de charlas a las creadoras, de ciencias, de letras, de ahora y de antes. Las mujeres no han sido pasivas ni indiferentes a la actividad científica ni al papel que debían desempeñar dentro de la sociedad. Ellas han escrito desde tiempos inmemoriales, han creado mitos modernos, han participado en expediciones científicas, han hecho hallazgos importantes, y han divulgado y cuestionado las ideas científicas”.

“Científicas, escritoras, lectoras. En las fronteras de la ciencia y la literatura” explora los territorios fronterizos de las ciencias y las letras por donde ha transitado la mirada atenta de las mujeres. Para ello han contado con la colaboración de numerosas investigadoras, que darán conferencias en diferentes ciudades de España.

Programa de conferencias Inspiraciencia 2015

11 de marzo de 2015. BARCELONA. “Entre el género de la ciencia-ficción y el género femenino: autoras (y lectoras) desde Mary Shelley”.

17 de marzo de 2015. ZARAGOZA. “De la singular Marie Curie a las científicas de hoy”.

18 de marzo de 2015. BARCELONA. “Entre la ficción y la ciencia: Emilia Pardo Bazán y John Tyndall”.

27 de marzo de 2015. PONTEVEDRA. “Isabel Zendala: cuando la literatura rescata a la ciencia”.

7 de abril de 2015. BARCELONA. “Asistent(e)s robótic(a)s: un punto de confluencia entre tecnociencia y humanidades”.

10 de abril de 2015. TENERIFE. “La voz de las mujeres en ciencia”

28 de abril de 2015. DONOSTIA. “A través del espejo: la literatura mira a las científicas”.

6 de mayo de 2015. MADRID. “El proceso de creación literaria, entre la experiencia y la ciencia”.

11 de mayo de 2015. SEVILLA. “De Enheduanna a Agata Christie: 4300 años de ciencia y literatura”

13 de mayo de 2015. MADRID. “Así hablan las mujeres”

Más información

http://www.inspiraciencia.es/es/

Ágata A. Timón es responsable de Comunicación y Divulgación del ICMAT

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El presidente del ERC visita el ICMAT


Jean-Pierre Bourguignon, presidente del Consejo Europeo de Investigación (ERC, por sus siglas en inglés), ha visitado hoy viernes 27 de febrero el ICMAT y el CSIC. Por la mañana, a las 12:00, ha impartido una conferencia en la sede central del CSIC en Serrano, sobre el ERC y la participación española en la institución. Después se ha trasladado  al campus de la UAM para visitar el ICMAT. Le han acompañado el Presidente del CSIC, los vicepresidentes, el Rector de la UAM y la Secretaria de Estado.

El objetivo principal del Consejo Europeo de Investigación (ERC, por sus siglas en ingles) es fomentar la investigación de primer nivel en Europa a través de programas competitivos de financiación. Sus becas, otorgadas a científicos para desarrollar proyectos rompedores, se estructuran en tres niveles de la carrera investigadora: “Starting”, “Advanced” y “Consolidator”. Por el momento, el ICMAT es el centro con más “ERC Grant” en el ámbito de las matemáticas en toda Europa, por delante de instituciones como la Universidad de Oxford. Hasta ahora suma 10 ayudas de este tipo. “El alto número de proyectos ERC es una prueba inequívoca de la calidad de nuestros científicos y de la excelencia del Instituto en el ámbito internacional”, señala Manuel de León, director del ICMAT.

La singularidad del caso del ICMAT ha hecho que el director del Consejo, Jean-Pierre Bourguignon, haya acudido hoy 27 de febrero a conocer el centro. Previamente, por la mañana, Bourguignon ha visitado el Consejo Superior de Investigaciones Científica (CSIC), donde ha impartido una conferencia sobre el ERC y el desempeño de la investigación española en los dierentes programas del Consejo. Junto a otras autoridades de política científica – Carmen Vela, Secretaria de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación; Emilio Lora Tamayo, presidente del CSIC; y José Mª Sanz Martínez, rector de la UAM- se han reunido en el ICMAT para disfrutar de una comida informal. Por la tarde Bourguignon ha visitado el centro y a sus investigadores.

Jean-Pierre Bourguignon

Bourguignon es presidente del ERC desde hace poco más de un año. Parte de su carrera se ha dedicado a la gestión y política científica, principalmente como director (desde 1994 hasta 2013) de una de las más prestigiosas instituciones en matemáticas, el Institut des Hautes Études Scientifiques (IHÉS) francés. También ha sido presidente de la Sociedad Europea de Matemáticas (de 1988 a 2012) y de la Sociedad Matemática de Francia (1990-1992). Recuperaremos en unos días, con motivo de su visita al ICMAT y al CSIC del 27 de febrero, la entrevista que lo hicimos hace unos meses en el Congreso Internacional de Matemáticos de Seúl.

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Kristian Seip en los coloquios UAM-ICMAT


Kristian Seip (Oslo, 1962), catedrático de NTNU (Norwegian University of Science and Technology), es especialista en la teoría de espacios de funciones analíticas y operadores entre ellos. En su próxima visita al ICMAT, dentro del marco del programa de coloquios conjuntos UAM-ICMAT, el viernes 27 de febrero a las 11:30, hablará sobre las llamadas matrices multiplicativas de Hankel, el análogo natural multiplicativo de la matriz de Hilbert. Dragan Vukotic, profesor titular e investigador de la UAM, anfitrión y coautor de Sejp, hace la siguiente presentación.

Kristian Seip en la entrega del premio Abel

Kristian Seip (Oslo, 1962) es catedrático de NTNU (Norwegian University of Science and Technology), Trondheim, Noruega desde 1994. Son conocidas sus importantes contribuciones a la teoría de muestreo e interpolación en espacios de funciones analíticas en relación con las densidades de Beurling-Nyquist, a los marcos de Fourier, así como a los espacios de Hardy de series de Dirichlet que, a su vez, tienen relaciones con la teoría analítica de números, además de muchos otros temas.

El próximo 27 de febrero impartirá el coloquio ICMAT-UAM “Multiplicative Hankel matrices”. Será a las 11:30 en el Aula Naranja del ICMAT. El tema de su coloquio es la continuación de los últimos trabajos del difunto Henry Helson (Universidad de Berkeley) sobre las matrices multiplicativas de Hankel. Después de motivar las preguntas, la charla se centrará en el análogo natural multiplicativo de la matriz de Hilbert. Conviene recordar que la matriz de Hilbert aditiva es un operador clásico que fue  estudiado por numerosos autores en distintos contextos. En este nuevo marco multiplicativo, aparece de forma natural (como núcleo del operador) la función Zeta de Riemann.

Kristian Seip

Entre otras distinciones, Seip recibió el Premio Esso a la mejor tesis en investigación básica en la NTNU en 1989, el Premio Wessel en 1998 y fue elegido Fellow of the American Mathematical Society en 2012. Fue conferenciante invitado (45 minutos) en el ICM de Berlin en 1998 y EMS Lecturer en 2012.

Seip ha sido presidente de la Comisión de los Premios Abel en el periodo 2006—2010, editor de Acta Math. (2003—2012), entre otras numerosas revistas, y presidente de la Sociedad Matemática Noruega, 2003—2007. En la actualidad es editor de Encyclopedia of Mathematics (desde 2011) y miembro del Comité Científico del 7º Congreso de Matemáticos Europeos, Berlin 2016. Ha dirigido siete tesis doctorales en NTNU, además de dos trabajos de tesis en curso, y ha supervisado a nueve jóvenes investigadores posdoctorales.

Ha sido profesor visitante en las Universidades de Michigan (Ann Arbor), Burdeos y Marsella y científico invitado en los institutos como Mittag-Leffler, MSRI Berkeley, CNRS Luminy y CRM Barcelona. Su estancia actual en la UAM forma parte de su contrato como profesor visitante por un mes con los fondos del Programa de Posgrado de Excelencia.

He aquí un breve listado de sus publicaciones más destacadas:

K. Seip: Density theorems for sampling and interpolation in the Bargmann-Fock space. I. J. Reine Angew. Math. 429 (1992), 91–106.

K. Seip: Beurling type density theorems in the unit disk. Invent. Math. 113 (1993), no. 1, 21–39.

H. Hedenmalm, P. Lindqvist, K. Seip: A Hilbert space of Dirichlet series and systems of dilated functions in L2(0,1). Duke Math. J. 86 (1997), no. 1, 1–37.

J. Ortega-Cerdà, K. Seip: Fourier frames. Ann. of Math. (2) 155 (2002), no. 3, 789–806.

Yu. Lyubarskii, K. Seip: Weighted Paley-Wiener spaces. J. Amer. Math. Soc. 15 (2002), no. 4, 979–1006.

Yu. Belov, T.  Mengestie, K. Seip: Discrete Hilbert transforms on sparse sequences. Proc. Lond. Math. Soc. (3) 103 (2011), no. 1, 73–105.

Defant, L. Frerick, J. Ortega-Cerdà, M. Ounaïes, K. Seip: The Bohnenblust-Hille inequality for homogeneous polynomials is hypercontractive. Ann. of Math. (2) 174 (2011), no. 1, 485–497.

Más información

COLOQUIO UAM-ICMAT. “Multiplicative Hankel matrices”, por KRISTIAN SEIP (NTNU, Trondheim). Viernes, 27 de febrero de 2015. 11:30 h., Aula Naranja (ICMat, Campus de Cantoblanco)

Dragan Vukotic es profesor titular e investigador en la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).

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“Espero ser la primera de muchas presidentas de IMU”


Entrevista a Ingrid Daubechies extraída del ICMAT Newsletter #8.

Ingrid Daubechies en el ICM 2014 en Seúl

Ingrid Daubechies (Bélgica, 1954), catedrática de matemáticas en la Universidad de Duke (EE. UU.), ha sido la primera –y por el momento, única- presidenta de la Unión Matemática Internacional. A finales de 2014 finalizó su mandato, aunque fue el Congreso Internacional de Matemáticos fue el broche final a su trabajo de los últimos cuatro años. Allí pudimos hablar de ella la institución, de las matemáticas internacionales y de su investigación, a la que no puede esperar para dedicar todo su tiempo, una vez haya dejado el puesto.

Ágata A. Timón.

Voy a disfrutar de disponer de tiempo de nuevo

¿Cuál cree que fue el mayor logro del ICM 2014?

Por un lado, queríamos que las conferencias plenarias fueran accesibles para todos los matemáticos, por lo que ofrecimos algunas herramientas a los ponentes en ese sentido. También tuve la idea de incluir pequeños videos en la conferencia inaugural  de los premiados, que generaron un debate dentro del comité ejecutivo pero que finalmente se han valorado de manera positiva, ya que añaden una dimensión agradable a la ceremonia.

Otra de las novedades es que por primera vez se ha celebrado, un día antes del congreso en sí, en Simposio MENAO, de países en vías de desarrollo. También, gracias a una estupenda iniciativa de los organizadores locales del congreso, se han ofertado becas de viaje para investigadores de países desarrollados. Además se puso en marcha una campaña de recaudación de fondos, DonAuction (http://donauction.org/) para ayudar en la formación de jóvenes matemáticos.

También fue la primera vez que una mujer gana la medalla Fields, ¿qué puede decir al respecto?

Estoy tremendamente feliz. Sabíamos que esto iba a suceder en algún momento, pero ha sido estupendo que haya ocurrido bajo mi mirada. Espero que haya otras pronto.

¿Qué cree que significa para la comunidad matemática?

Creo que la imagen de Maryam Mirzakhani, recibiendo el premio de manos de Park Geun-hye, presidenta de Corea del Sur es una imagen que nunca se olvidará. Pero estoy segura de que la República de Corea no quiere que Park sea su única presidenta mujer, solo la primera. Yo, y toda la comunidad matemática, esperamos lo mismo: que Mirzakhani sea la primera de las muchas medallistas Fields mujeres; de la misma manera que yo espero ser la primera de muchas presidentas de IMU. Ojalá lleguemos al punto de que no nos llame la atención que una mujer gane la medalla Fields.

¿Por qué ha costado tanto –más de un siglo- que una mujer ganara el galardón?

En IMU creemos que el talento matemático está distribuido de manera aleatoria por todo el mundo, y por todos los géneros. Sin embargo, en muchos países el número de mujeres matemáticas es mucho menor que el de hombres, por lo que consideramos que hay cuestiones culturales y de oportunidades incidiendo en la situación. En respuesta a esto, y por otras razones, se han creado organizaciones de mujeres matemáticas en todo el mundo, que quieren promover actividades que ayuden a las mujeres jóvenes a persistir en su carrera como matemáticas.

¿Cuál es el papel del Congreso Internacional de Mujeres Matemáticas (ICWM) al respecto?

Reúne a organizaciones de mujeres matemáticas de todo el mundo para compartir sus experiencias y ver que no están solas. Todas las que vamos al ICWM somos minoría en nuestros lugares de origen, por lo que es agradable juntarnos. Ojalá haya un momento en el que haya tantas mujeres matemáticas que no necesitemos agruparnos de manera específica.

El posicionamiento de la IMU respecto a los derechos de las mujeres parece claro, sin embargo, no se pronunció en el debate de la exculpación del matemático Alan Turing, condenado por prácticas homosexuales por el gobierno inglés ¿cuál es la posición de la institución en este tema?

Se debatió el tema, por un lado nos pareció un tema importante, hay un valor simbólico en restaurar el honor de Alan Turing, pero por otro damos prioridad a luchar por los derechos de la gente viva, y además estuvimos muy ocupados con la organización del ICM en aquel momento. En cualquier caso lamento que se nos pasara.

¿Qué consejo le daría a Shigefumi Mori, el próximo presidente de la IMU?

Él ya ha formado parte del Comité Ejecutivo de IMU antes, pero me comentó que encuentra a la institución muy cambiada. Creo que le recomendaría que fuese muy organizado, pero como el ya ha sido director de un instituto de investigación, sabrá hacerlo; mejor, por tanto, le aconsejo que busque un buen asistente para el próximo ICM. Yo cometí el error de no traer uno, y me arrepiento.

Al finalizar su mandato, ¿seguirá en contacto con la IMU?

Sí, voy a seguir trabajando en las cosas que más me importan del cargo, las que más echaría de menos. Por ejemplo, en la construcción de una librería matemática digital, o en los asuntos de las matemáticas en los países en vías de desarrollo.

He trabajado en herramientas y técnicas útiles para historiadores y conservadores de arte

Por el contrario, ¿qué cree que no echará de menos?

No echaré de menos la falta de tiempo para hacer mis propias matemáticas, voy a disfrutar de disponer de tiempo de nuevo.

Entre sus líneas de trabajo está una colaboración con el Museo del Prado de Madrid, ¿qué nos puede contar al respecto?

En los últimos años he trabajado en análisis de imagen, en concreto en herramientas y técnicas que pueden ser útiles para historiadores y conservadores de arte. En uno de estos proyectos nos dimos cuenta que muchas de las imágenes de rayos X de los cuadros en paneles de madera, tienen barras cruzadas. Nos sorprendió, porque este tipo de barras aparecen en los lienzos, por los bastidores, pero no esperábamos que también aparecieran en los paneles de madera. Entonces nos dimos cuenta de que consistía en un método de preservación muy extendido. El problema es que este tipo de técnica de conservación dificulta su análisis: para poder ver los detalles del estado de un cuadro, los expertos tienen que quitar este artefacto (que se llama cuna), y hay que hacerlo de manera muy sutil. Pensamos que quizás podríamos desarrollar una herramienta para hacerlo de manera digital.

¿Funcionó?

El primer ejemplo con el que lo probamos sí, pero necesitábamos más. En ese sentido El Prado nos ha ayudado mucho porque nos ha dado acceso a muchas pinturas dañadas por esa práctica de conservación. Ellos están quitando la cuna físicamente de una colección muy pequeña, pero nos vale para comprobar que nuestros resultados son correctos, es decir, que al quitar las líneas de manera digital el resultado es el mismo que al quitarlos realmente.

Hay multitud de campos que se desarrollan de espaldas a las aplicaciones, pero acaban siendo aplicadas

¿En qué estado está el proyecto ahora?

El algoritmo está terminado, ahora la idea es convertirlo en una herramienta de Photoshop. Tenemos que hablar con ellos y ver si es posible hacerlo. Nos gustaría que se convirtiese en una herramienta que todos los conservadores de museos puedan usar, por lo que también queremos desarrollar una versión Open Source: facilitar el análisis matemático y  el desarrollo del algoritmo y permitir que quien quiera pueda adaptarlo, y así animar a los museos a trabajar con los matemáticos e ingenieros locales.

¿En qué otros temas está trabajando?

Estoy colaborando con biólogos para diferenciar superficies y definir distancias entre superficies. Por ejemplo, superficies de huesos o de dientes: necesitas compararlos para clasificarlos.

¿Cuál cree que serán las aplicaciones de las matemáticas más importantes en el futuro?

No sé cual será la siguiente gran aplicación de las matemáticas, por ahora no he encontrado ninguna rama que no se pueda aplicar. Creo que habrá muchas. Una cosa maravillosa de las matemáticas es que hay multitud de campos que se desarrollan de espaldas a las aplicaciones, pero acaban siendo aplicadas. Como ya las idea ya están ahí,  sabemos dónde buscar cuando necesitamos herramientas para problemas concretos. También es importante, por otro lado, que haya gente abierta a escuchar a otras personas que necesitan matemáticas.

Pionera en las matemáticas

Uno de los más destacados logros científicos de Ingrid Daubechies (Houthalen, Bélgica, 1954) es el desarrollo matemático de las waveles u ondículas y sus aplicaciones en numerosos campos, como la compresión de datos, la comunicación digital o el procesado de imagen. Las ondículas permiten descomponer un objeto matemático (o una imagen, una onda, etc.) en paquetes más simples de información, que son más fáciles de transmitir, por lo que ofrecen un nuevo enfoque científico de la comprensión de datos.

Las bases de ondículas que ella construyó se han incorporado en el estándar JPEG 2000 y en multitud de tecnologías, que incluyen la transmisión eficiente de audio y video y la imagen médica.

Por estos trabajos recibió en 2012 el premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA a Ciencias Básicas, compartido con el también matemático David Mumford. Fue la primera mujer en recibirlo, lo que se añade a su personal lista de hitos: fue la primera catedrática en la Universidad de Princeton, es la única mujer que ha recibido el Premio Nacional de la Academia de Ciencias de Matemáticas, y hasta la fecha, ha sido la única presidenta que ha tenido la Unión Matemática Internacional.

Boletín ICMAT

El Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT) lanza este boletín con el que quiere mostrar a la comunidad científica y a todos aquellos interesados en el avance de esta disciplina la actividad investigadora de excelencia que se lleva a cabo en el centro. El boletín quiere ser un reflejo de lo que ocurre en el ICMAT y, de manera más amplia, en un centro de excelencia de investigación matemática. Se presentan temas de interés relacionados con la investigación matemática actual, la actividad científica del centro y algunos de los perfiles desatacados de la comunidad científica, presentados para público general con interés por la ciencia.  Los autores de estos artículos son los propios investigadores del Instituto u otros matemáticos que colaboren con el ICMAT, además de un equipo especial dedicado a la comunicación de las matemáticas.

Puede suscribirse a la lista de distribución en este enlace

Puede descargar el último número en http://www.icmat.es/outreach/newsletter/num8

Y todos los números publicados hasta ahora en http://www.icmat.es/outreach/newsletter

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Presenta tu proyecto de divulgación a Ciencia en Acción


Otro año más, vuelve Ciencia en Acción. La primera fase es escoger los proyectos que disputarán la final, que se celebrará en forma de feria de la ciencia del 2 al 4 de octubre de este año en A Coruña. Si quieres participar, ya puedes presentar tu proyecto, siguiendo las instrucciones de la página web. El plazo de inscripción finaliza el 15 de mayo de 2015.

Ciencia en Acción pretende acercar al gran público la ciencia y la tecnología, en sus diferentes aspectos. Asimismo es una herramienta útil para encontrar ideas innovadoras que hagan la ciencia más atractiva para la ciudadanía y muestren su importancia para el progreso de la sociedad y el bienestar de los ciudadanos. Está organizado por instituciones científicas entre las que se encuentra la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (Fecyt), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), la Real Sociedad Española de Física (RSEF), La Real Sociedad Española de Química (RSEQ), la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM), la Sociedad Geológica de España (SGE) y la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED).

Funciona como un concurso y una feria de la ciencia. En una primera etapa, que empieza ahora, se seleccionan los proyectos de divulgación que disputarán la final los días 2, 3 y 4 de octubre en A Coruña. Los interesados en partipar pueden mandar ya sus propuestas -y hasta el 15 de mayo de 2015- a la organización. La inscripción se realizará a través de la página de Internet y ha de ir acompañada de un resumen de una extensión máxima de 15 líneas, en inglés así como en uno de los idiomas oficiales del estado español o en portugués.

La obra deberá ofrecer una visión atractiva de la ciencia, facilitar su comprensión por parte de estudiantes y públicos no especializados. El concurso de Ciencia en Acción está dirigido a profesores de enseñanza primaria, secundaria y de universidad, a investigadores, divulgadores científicos de los medios de comunicación o pertenecientes a organismos y museos relacionados con la ciencia, así como a cualquier persona interesada en la enseñanza y divulgación de la ciencia en cualquier país de habla hispana o portuguesa.

Más información:

http://www.cienciaenaccion.org/es/2015

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“El análisis estadístico es clave para entender los patrones de contagio y reducir la propagación de epidemias”


Tom Britton es profesor de Estadística Matemática y director del Departamento de Matemáticas en la Universidad de Estocolmo. Sus áreas de interés son los modelos de probabilidad aplicada y la inferencia estadística para ellos, especialmente en los modelos de epidemias, redes y aplicaciones a la genética y a la biología molecular, incluyendo la filogénesis. A finales de octubre de 2014 visitó el ICMAT con motivo del congreso de Biología Matemática organizado por el ICMAT junto al Grupo de Modelización Estocástica de la Universidad Complutense, y pudimos hacerle unas preguntas.

¿En qué problemas trabaja actualmente?

Estoy trabajando en varios problemas, todos ellos relacionados con la modelización de enfermedades infecciosas. Uno de ellos trata de analizar el actual brote de Ébola: en particular, algunos estudios existentes cometen errores por no tener en cuenta que la epidemia se ha observado en las fases tempranas del brote, lo que provoca muchas observaciones “inusualmente” cortas. Algunos otros problemas son de una naturaleza más teórica: por ejemplo, ¿qué ocurre con una epidemia en una red social donde los individuos “abandonan” a los amigos que  han sido infectados?

¿Cómo pueden ayudar las matemáticas a entender y controlar epidemias como la del Ébola?

En mi opinión, desde los modelos teóricos pueden surgir nuevas percepciones incluso si esos modelos son simplificaciones de las epidemias del mundo real: por ejemplo, el efecto dramático que pueden tener los superpropagadores en el contagio de enfermedades. También pueden ser una guía para ver qué medidas preventivas pueden ser más eficientes. Finalmente, cuando surge una epidemia emergente (como está pasando con el Ébola), el análisis estadístico, incluso a través de modelos sencillos, es una herramienta clave para entender los patrones de contagio y cómo reducir la propagación.

También aplican la probabilidad y la estadística en genética y biología molecular, ¿de qué manera?

En algunas enfermedades infecciosas, como el VIH, el virus evoluciona en tiempo real. Entonces, las secuencias de ADN de individuos infectados pueden ayudar para deducir el árbol de transmisión o, al menos, algunas de sus propiedades por el hecho de que individuos cercanos entre ellos en el árbol de transmisión tendrán secuencias de ADN más similares que otros.

¿Cuáles cree que son los grandes retos en estos temas que se pueden abordar con las matemáticas?

Es una pregunta complicada. Quizás incorporar mejor el comportamiento cambiante de los humanos debido al brote de una epidemia en sí mismo, y medirlo con los datos.

La matemática se crea en muchos casos como un lenguaje que después resulta ser útil y aplicable a la realidad. Por ejemplo, las geometrías no-euclidianas se crearon como una construcción abstracta y años después resultaron ser la clave de la teoría de la relatividad de Einstein. ¿Conoce algún caso de este tipo en biología?

La biología se va haciendo más y más matemática, principalmente por la habilidad de secuenciar cosas. Esto ha hecho que surjan nuevos usos de algunos métodos (por ejemplo, MCMC, Monte Carlo Markov chains) y ha inspirado la necesidad de nuevas metodologías (por ejemplo, métodos estadísticos cuando hay muchos parámetros pero muy pocas observaciones).

Los problemas matemáticos en el estudio de las epidemias se han considerado principalmente desde una perspectiva determinista, y mucho menos desde una visión estocástica, ¿cuáles cree que son las ventajas y las desventajas de las herramientas deterministas y estocásticas?

Ambos métodos son útiles, pero para aspectos diferentes. Cuando el foco está en el inicio del brote de una epidemia o en eventos de extinción, entonces son preferibles los modelos estocásticos; mientras que cuando el interés está en R_0, los niveles endémicos y los tamaños finales de la epidemia, entonces los modelos determinísticos son suficientes. Desde un punto de vista estadístico, los modelos estocásticos tienen la gran ventaja de que permiten medidas de incertidumbre de las estimaciones de los parámetros. La ventaja de los modelos determinísticos es que son más fáciles de analizar.

Más información:

http://people.su.se/~tbrit/

Ágata A. Timón es responsable de Comunicación y Divulgación del ICMAT.

 

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Dos nuevos contratos predoctorales La Caixa- Severo Ochoa en el ICMAT


Ya está abierta la convocatoria de contratos predoctorales en el ICMAT dentro del Programa Doctoral Internacional “la Caixa”-Severo Ochoa. Los dos seleccionados, que deberán tener terminado el máster antes de la fecha prevista de incorporación (octubre 2015) disfrutarán de un contrato de cuatro años para realizar su tesis doctoral bajo la dirección de uno de los miembros del ICMAT. Las solicitudes se pueden enviar, siguiendo las instrucciones indicadas, hasta el 30 de abril de 2015.

El ICMAT ofrece formación en matemáticas en un entorno científico internacional del más alto nivel. Como centro Severo-Ochoa, entra dentro del Programa Doctoral Internacional la Caixa-Severo Ochoa, que ofrece contratos de cuatro años para realizar la tesis doctoral.  En 2015 son dos los contratos ofrecidos.

Los candidatos ya pueden hacer su solicitud, hasta el 30 de abril de 2015. Deberán poseer un currículum académico excepcional, un sólido conocimiento de inglés, alguna experiencia previa y las certificaciones académicas exigidas por la convocatoria. Las instrucciones para realizar los trámites están disponibles en la web del ICMAT.

La Fundación “La Caixa” promueve carreras científicas desde 1982, ofreciendo becas para estudiantes de excelencia que deseen desarrollar su trabajo predoctoral en los centros de investigación más prestigiosos en el mundo.  El 29 de octubre de 2012, La Fundación “la Caixa” y el Ministerio de Economía y Competitividad decidieron aunar esfuerzos en el Programa Internacional de Doctorado de “la Caixa” con los centros de investigación españoles distinguidos con el galardón Severo Ochoa. El ICMAT recibió este galardón en 2011 y en 2015 recibe la ayuda para 2 contratos predoctorales.

Más información:

http://www.icmat.es/es/lacaixa-predoc-2015

Esther Fuentes, gestora del programa Severo Ochoa, predoc@icmat.es
912999705

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“Hoy en día los matemáticos y los biólogos se necesitan los unos a los otros”


Antonio Gómez Corral es Profesor Titular de Universidad en el Departamento de Estadística e Investigación Operativa I de la Universidad Complutense de Madrid y miembro del ICMAT. Sus actuales áreas de investigación se centran en la biología matemática y, en particular, en el uso de modelos estocásticos en epidemias y dinámica de poblaciones. Fue uno de los organizadores del congreso “A Two-day Meeting on Mathematical Biology”, que tuvo lugar en octubre de 2014, donde se señaló la biomatemática como una línea de investigación con un futuro prometedor. Hablamos con él sobre esta joven disciplina.  

¿Cuáles diría que son los grandes retos en biología matemática actualmente?

Es posible nombrar grandes retos en muy diversos ámbitos, por ejemplo, en biología de celdas, neurobiología, genética, biología y genética de poblaciones, ecología, epidemiología, inmunología, biología molecular, estructuras de proteínas y ADN, fluidos biológicos, biología del comportamiento, evolución, etc. Por su especial impacto en medicina, puedo destacar la necesidad de entender las dinámicas del cáncer desde una variedad de perspectivas morfológicas, genómicas y matemáticas, entre otras, y de trasladar los modelos y datos a la práctica clínica. En epidemiología, uno de los nuevos retos está asociado a las redes sociales como Facebook o Twitter, que requieren el uso de herramientas computacionales y aproximaciones de networks o redes complejas, con un número muy elevado de individuos (o nodos) y aristas para reflejar los contactos entre individuos, permitiendo  heterogeneidades.

¿Qué aportan los matemáticos a la investigación en biología?

La biología matemática es un campo multidisciplinar, donde los matemáticos aportan modelos deterministas y estocásticos que se ajustan a problemas con una clara relevancia práctica. En concreto, el uso de redes complejas en epidemiología requiere ideas de la teoría de grafos; el álgebra combinatoria tiene aplicaciones en el control de sistemas en ecología; la investigación en genética molecular del DNA necesita de una amplia variedad de procesos estocásticos, como son las cadenas y los procesos de Markov, branching processes, movimiento Browniano, y los procesos de difusión, entre otros; las técnicas de Monte Carlo (Monte Carlo Markov chains) y los métodos numéricos basados en la teoría de large deviations están presentes en la simulación de eventos raros en modelos biológicos; y los modelos lineales y no-lineales en neurobiología emplean ecuaciones diferenciales parciales deterministas y estocásticas. Además, los datos medidos o muestreados conducen a los procedimientos de ajuste y estimación estadísticos.

¿Cómo cree que es la relación entre matemáticos y biólogos?

Hoy en día los matemáticos y los biólogos se necesitan los unos a los otros. Por una parte, los matemáticos se sienten fuertemente atraídos por los problemas en biología y justifican buena parte de sus investigaciones con potenciales aplicaciones en biología. Cuando se desarrolla una colaboración efectiva entre matemáticos y biólogos, lo importante son las características del problema biológico. Dentro de un grupo multidisciplinar, los matemáticos, siendo quienes aportan las herramientas analíticas o numéricas de resolución, deben adaptarse a las pautas marcadas por los biólogos.

¿Qué dificultades aparecen en este tipo de investigaciones multidisciplinares?

Las principales dificultades están vinculadas al hecho de que matemáticos y biólogos habitualmente no hablan el mismo idioma. Para el matemático inmerso en un grupo multidisciplinar es fundamental tener una cultura biológica básica que le ayude a entender la terminología usada por los biólogos y a enriquecer su percepción del problema. Para entender esta dificultad, tengamos presente que, según el caso, los biólogos, médicos y veterinarios definen el problema a estudiar, y los matemáticos, junto a físicos y estadísticos, son quienes construyen y estudian analítica y numéricamente los modelos. La estrecha interacción de estos dos grupos se extiende a lo largo de todos los pasos del proceso de investigación, sin olvidar la transferencia de las conclusiones de la investigación. En mi opinión, no es sencillo traducir las características biológicas y definir los objetivos biológicos en términos matemáticos, pero tampoco es inmediato seleccionar las técnicas matemáticas, ni estudiar analítica o numéricamente el problema y trasladar los resultados matemáticos al problema biológico.

¿Cómo cree que se podría potenciar este trabajo en colaboración entre diferentes disciplinas?

Una colaboración mejor entre matemáticos y biólogos podría potenciarse mediante dos tipos de iniciativas: en primer lugar, la mejora de la formación específica del matemático en el ámbito biológico donde desarrolla su trabajo; y, en segundo lugar, una adaptación dinámica del grupo de trabajo, que permita la incorporación de personal que aporte nuevas técnicas o habilidades matemáticas, estadísticas y computacionales. Una de las iniciativas para mejorar la formación de los matemáticos es la organización de escuelas de verano orientadas a investigadores en formación y post-doctorales en biología cuantitativa.

¿Podría destacar algún ponente y algún tema del congreso “A Two-day Meeting on Mathematical Biology”, que tuvo lugar los días 29 y 30 de octubre de 2014 en el ICMAT, y describirlo con brevedad?

Es difícil destacar a un solo ponente, prefiero resumir las temáticas de las charlas. En concreto, fueron invitados 11 investigadores. Sus conferencias, de una hora de duración, trataron sobre un buen número de conceptos y herramientas analíticas de utilidad en diferentes problemas en biología matemática, como el uso de epidemias estocásticas en redes sociales (Tom Britton, Universidad de Estocolmo, Suecia),  problemas en ecología y biología de celdas analizados desde caminos aleatorios (Martín López García, Universidad de Leeds, Reino Unido), la incorporación del comportamiento humano en epidemias (Joan Saldaña, Universidad de Girona), estrategias de caos en dinámica de poblaciones (Daniel Franco Leis, UNED), modelos de poblaciones estructurados por su tamaño (Óscar Angulo y Miguel Ángel López-Marcos, Universidad de Valladolid), entornos aleatorios y periódicos en modelos de epidemias (Nicolás Bacaër, Institut de Recherche pour le Dèveloppement, Francia), cadenas de Markov en la propagación de una epidemia (María Jesús López-Herrero, UCM), redes de contacto complejas (Romualdo Pastor-Satorras, Universidad Politécnica de Cataluña) y modelos estocásticos en epidemias en granjas (Benjamín Ivorra y Ángel M. Ramos, UCM).

Ágata A. Timón es responsable de Comunicación y Divulgación en el ICMAT

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Ciclo de divulgación: historia del conocimiento sobre la luz


¿Qué es la luz? ¿Cómo ha sido concebida por la ciencia a lo largo de la historia? Estas preguntas serán el punto de partida del ciclo de conferencias sobre el conocimiento de la luz a lo largo de la historia que organiza la Sociedad Española de Óptica y el Instituto de Óptica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, en colaboración con el Museo Nacional de Ciencia y Tecnología, que acogerá el ciclo. Serán ocho fechas que se extienden de febrero a junio de este año, que se celebra el Año Internacional de la Luz. Manuel de León, director del ICMAT, aportará la visión geométrica de la luz.

 

El 26 de febrero empieza el ciclo de conferencias sobre el conocimiento de la luz a lo largo de la historia que organiza la Sociedad Española de Óptica y el Instituto de Óptica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, en colaboración con el Museo Nacional de Ciencia y Tecnología, para conmemorar el Año Internacional de la Luz 2015. Manuel de León impartirá la segunda de las charlas, que tratará sobre la interpretación geométrica de los rayos de luz.

La entrada a la conferencias es libre, y la Universidad Complutense de Madrid reconoce la asistencia a sus alumnos con créditos de Libre Elección. La primera conferencia, que sirve de presentación del ciclo, es “¿Qué es la luz?” de Carmen Carreras Béjar. Todas las charlas tendrán lugar a las 19:00 en el Museo Nacional de Ciencia y Tecnología de Alcobendas (C/Pintor s/n (Alcobendas) Marqués de la Valdavia). El programa completo de conferencias es el siguiente:

Más información

Año Internacional de la Luz. El 20 de diciembre de 2013, la Organización de las Naciones Unidas (ONU), en su 68ª Asamblea Anual proclamó 2015 como el Año Internacional de la Luz y las Tecnologías basadas en la Luz. El Año Internacional de la Luz pretende comunicar a la sociedad la importancias de la luz, y sus tecnologías asociadas, en el mundo actual en áreas tan importantes como la energía, la educación, la salud, la comunicación, etc. http://www.luz2015.es/

Sociedad Española de Óptica. La Sociedad Española de Óptica se constituyó en marzo de 1968. La creación de la Sociedad se realizó para estimular el desarrollo de la Óptica y, en particular, la investigación y las aplicaciones industriales de sus distintas ramas. La Sociedad está bajo el patrocinio del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, a través de su Centro de Fisica “Miguel A. Catalán”, y cuenta con el apoyo de las Universidades, los Centros de Investigación y otras Entidades, tanto públicas como privadas, relacionadas con la Óptica. http://www.sedoptica.es/SEDO/index.html

Instituto de Óptica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. La investigación desarrollada en éste instituto abarca múltiples áreas, entre las que se incluyen la óptica visual, la biofotónica, las ciencias de la imagen, la metrología óptica, la dinámica no lineal de sistemas ópticos, los sistemas fotónicos de fibra óptica, la nanofotónica, la fotónica con iones de altas energías, la fotónica de nanoestructuras y la ciencia ultrarrápida. http://www.io.csic.es/


Ágata A. Timón es responsable de Comunicación y Divulgación del ICMAT.

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