Nuestro trabajo se ha concentrado en la simulación y el análisis de modelos no-lineales aplicados a las curvas de luz ópticas de estrellas variables de largo periodo. Cuando las estrellas de masa pequeña o intermedia (de 1 a 11 masas solares) llegan a las fases finales de su evolución, tales como la Rama Asintótica de las (Super-)Gigantes, presentan oscilaciones regulares e irregulares de larga duración (i.e. estrellas Miras). Las pulsaciones regulares e irregulares facilitan los episodios de pérdida de masa y hacen que estas estrellas jueguen un papel crucial en la evolución química de las galaxias. Los modelos hidrodinámicos detallados existentes en la literatura proporcionan resultados muy completos, pero a menudo son difíciles de interpretar. Por lo tanto se ha creado la necesidad de entender, a un nivel más básico, los procesos que llevan a pulsaciones irregulares o comportamientos en contradicción con las observaciones. En este sentido, hemos considerado la estrella variable como constituida por un nucleo compacto y una envoltura cuyo movimiento forzado está dado por las ondas de presión originadas en el interior de la estrella. En el presente enfoque, aproximamos la envoltura mediante una sola capa y por lo tanto, los modelos basados en esta aproximación llevan el nombre de modelos de una capa. Entre ellos,los que hemos estudiado a lo largo de los últimos tres años dan cuenta de dichas irregularidades a través de un sistema de ecuaciones diferenciales que incluye, en las versiones más sencillas, la ecuación del movimiento y la conservación de masa, a las cuales hemos añadido a lo largo del estudio, la ecuación de la variación y transporte de energia en la envoltura estelar. En la presente tesis presentamos los resultados obtenidos, asi como una discusión sobre el estado de la modelización de estrellas variables en el contexto de los modelos de una capa. En el primer capítulo hemos introducido los tipos de estrellas variables y los mecanismos que llevan a su variabilidad, mientras que en el segundo capítulo hemos hecho un breve repaso de los modelos de una capa existentes en la literatura. Los modelos mencionados han sido seleccionados por su relación con los modelos que proponemos. En el primer estudio realizado que describimos en el tercer capítulo, hemos utilizado como punto de partida los resultados obtenidos por Icke et al., 1992, A&A, 258, 341, sobre un oscilador forzado que contiene la mínima dinámica necesaria para describir las oscilaciones estelares: la ecuación del movimiento y la conservación de masa. Aunque ideado para la variabilidad de estrellas de masa pequeña, nosotros hemos extendido el modelo para describir también las estrellas variables más masivas, en la fase de la Rama Asintótica de las Super-Gigantes. Hemos llevado a cabo un estudio paramétrico concienzudo a fin de investigar los tipos de com portamiento proporcionados por el modelo, identificando las bifurcaciones que producen dichos comportamientos y los rangos de los parámetros asociados a ellas. Para ello, hemos integrado en nuestro análisis los métodos característicos de la teoria de las bifurcaciones y del análisis tiempo-frecuencia, con el objetivo de determinar los posibles escenarios de transición al caos. Desde un punto de vista matemático, el análisis ha supuesto el estudio del mapa de Poincaré asociado a nuestro sistema, que, como se ha mencionado, está caracterizado por una perturbación periódica. Los resultados incluyen una serie de bifurcaciones locales y globales, entre las cuales la más importante es una triplicación. Entre las consecuencias de esta bifurcación mencionamos la adquisición por parte del mapa de Poincaré de la propiedad de nontwist que conlleva unas características del mapa de Poincaré típicas de los mapas nontwist (e.g. reconexión, meandros). Debido a la particular forma de la perturbación, la dinámica del sistema se diferencia de la del mapa cubico de Hénon, que se considera el prototipo de los mapas nontwist, y hacen del sistema investigado un ejemplo de dinámica prevista teóricamente, pero para la cual no se conocía ningún ejemplo. Desde un punto de vista astrofísico, la comparación con los resultados obtenidos por Icke et al. (1992) nos ha llevado a concluir que las estrellas variables más masivas presentan pulsaciones más irregulares que las estrella de masa pequeña, en acuerdo con las observaciones. El comportamiento irregular lleva a una pronunciada pérdida de masa, resultado comprobado por los datos observacionales. En el cuarto capítulo hemos extendido el modelo descrito anteriormente, añadiendole la ecuación del transporte de energia que permite una mejor comparación con las observaciones. Los resultados proporcionados por el modelo ampliado, entre los cuales destacamos las series temporales asociadas a la fluctuación de la luminosidad estelar, presentan sorprendentes similitudes con algunas de las más estudiadas y peculiares estrellas variables de largo periodo (las estrellas Miras). Adicionalmente, la dinámica encontrada conduce a series temporales en forma de pulsos energéticos a intervalos de tiempo del orden de mil años, que se pueden relacionar con las periodicidades encontradas en las capas circumestelares que rodean a ciertas nebulosas planetarias. En el quinto capítulo de la presente tesis hemos introducido el acoplamiento entre la convección y la pulsación estelar, proceso que se considera en la literatura como indispensable para una correcta modelización de la evolución de estas estrellas. Para ello hemos utilizado el modelo convectivo de una capa introducido en Stellingwerf, R.F., 1986, ApJ, 303, 119. Los resultados de dicho artículo nos han llamado la atención por algunas discrepancias relacionadas con el análisis de la morfologia de las curvas de luz y velocidad para casos en los cuales no existían ciclos límite. Por consiguiente, nuestra investigación se ha concentrado en el estudio parametrico del sistema con la intención de identificar las condiciones necesarias para la existencia de ciclos límite. Una vez identificadas la regiones de ciclos límite en el espacio parametrico, la morfologia de las curvas de luz asociadas ha revelado la existencia de una banda de inestabilidad semejante a la banda de inestabilidad de las variables Cefeidas. Adicionalmente, hemos ampliado el modelo considerando una forma más realista para los factores geometricos que describen el estado evolutivo de la estrella. Los resultados de esta ampliación indican una progresión de las curvas de luz - o para ser más exacto, de sus amplitudes y periodos - que recuerda la llamada Progresión Hertzsprung de las Cefeidas de tipo Bump. Hemos identificado también los tipos de contrapartidas observacionales que son susceptibles de ajustarse al modelo estudiado. Aunque existen muchos trabajos en la literatura basados en el modelo de Stellingwerf et al. (1986), consideramos que todavía muchas facetas e ideas quedan por aclarar y desarrollar.Para concluir, hemos comentado las implicaciones de nuestros resultados y estudios en el contexto de los modelos no lineales de una capa evidenciando sus capacidades y sus límites.

Sand is an appropriate material to embody and make visible the impulses which may pass through the moving hand and also permeate the universe. Its ability to absorb impressions means it can take on the full range of material states, solid, liquid or vapour, and allows it to speak with the rhythmic language the whole of nature itself uses. Developing a language of forms which more closely speaks this rhythmic language of nature requires an intimate knowledge of the processes of nature. Sand experiments undertaken show the formation a rich array of dazzling patterns. Chaos theory explains this self organizing capacity, and reveals the depth of interdependence of systems within nature. The aspect of self-similarity is also of central significance in appreciating how nature looks and function, and thus how it might be imaged. Drawings from nature were developed using sand as a parameter, starting with the single grain and translating the dynamism of moving sand into mark. Field trips involved looking for waves and repeated lines in nature, and observing how marks form in nature. Chaos theory provides a ground to bring together different spheres of knowledge ?? science, theology and art. It reveals the peculiarities of a material??s behaviour as being of critical importance in the mechanism of evolution. It also provides fresh insight into an incarnational Christian theological perspective, and the relational dynamic within the Trinity. The unity of far and near is also reflected in chaos theory in the self similarity of images. Romantic artists Turner and Van Gogh both engage in the search for a visual language of transcendence through nature using the use of the themes of chaos and order, with an emphasis on physicality and movement. Contemporary artists Goldsworthy, Blanchflower and Kirkeby ground their work in knowledge of material. Changes from solid and rigid to shifting and open show in the development of my work. The immediacy and dynamism of mark making in drawing and staining, ripping and sanding in painting gives process and materiality greater weight. The significance of relationality has reinforced the integrity of horizontal and vertical as expressed in nature and allowed for flexible repositioning of the image within a grid

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yes / When fixating on a stationary object, the power of the eye’s lens fluctuates. Studies have suggested that changes in these so-called microfluctuations in accommodation may be a factor in the onset and progression of short-sightedness. Like many physiological signals, the fluctuations in the power of the lens exhibit chaotic behaviour. A breakdown or reduction in chaos in physiological systems indicates stress to the system or pathology. The purpose of this study was to determine whether the chaos in fluctuations of the power of the lens changes with refractive error, i.e. how short-sighted a subject is, and/or accommodative demand, i.e. the effective distance of the object that is being viewed. Six emmetropes (EMMs, non-short-sighted), six early-onset myopes (EOMs, onset of short-sightedness before the age of 15), and six late-onset myopes (LOMs, onset of short-sightedness after the age of 15) took part in the study. Accommodative microfluctuations were measured at 22 Hz using an SRW-5000 autorefractor at accommodative demands of 1 D (dioptres), 2 D, and 3 D. Chaos theory analysis was used to determine the embedding lag, embedding dimension, limit of predictability, and Lyapunov exponent. Topological transitivity was also tested for. For comparison, the power spectrum and standard deviation were calculated for each time record. The EMMs had a statistically significant higher Lyapunov exponent than the LOMs ( 0.64±0.330.64±0.33 vs. 0.39±0.20 D/s0.39±0.20 D/s ) and a lower embedding dimension than the LOMs ( 3.28±0.463.28±0.46 vs. 3.67±0.493.67±0.49 ). There was insufficient evidence (non-significant p value) of a difference between EOMs and EMMs or EOMs and LOMs. The majority of time records were topologically transitive. There was insufficient evidence of accommodative demand having an effect. Power spectrum analysis and assessment of the standard deviation of the fluctuations failed to discern differences based on refractive error. Chaos differences in accommodation microfluctuations indicate that the control system for LOMs is under stress in comparison to EMMs. Chaos theory analysis is a more sensitive marker of changes in accommodation microfluctuations than traditional analysis methods.

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Page iii not included in the thesis and therefore, not included in the page count. / <p> In recent years, some efficient methods have been developed for calculating derivative price sensitivities, or the Greeks, using Monte Carlo simulation. However, the slow convergence, especially for discontinuous payoff functions, is well known for Monte Carlo simulation. In this project, we investigate the Malliavin calculus and its application in computation of the Greeks. Malliavin calculus and Wiener Chaos theory are introduced. The theoretical framework of the Malliavin weighted scheme of computation of the Greeks is explored in details, and the numerical implementation of the one-dimensional case and an example of the two-dimensional case are presented. Finally, the results are compared with those of finite difference scheme.</p> / Thesis / Master of Science (MSc)

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Chaos theory holds that systems act in unpredictable nonlinear ways and that their behavior can only be observed, never predicted. This is an informative model for an organization in crisis. The West Virginia water contamination crisis, which began on January 9, 2014, fits the criteria of a system in chaos. Given the lack of appropriate response from the established organizations involved, many emergent organizations formed to help fill unmet informational and physical needs of the affected population. Crisis researchers have observed these ephemeral organizations for decades, but the recent proliferation of information communication technologies (ICT’s) have made their activities more widespread and observable. In West Virginia, their activities were indispensable to the affected population and helped restore a sense of normalcy. In this chaotic system, the emergent organizations functioned as strange attractors, helping move the system away from bifurcation and towards normalcy. This dissertation uses a qualitative approach to study the emergent organizations and how their presence and efforts were the mechanism that spurred the self-organization process.

In this work methods for performing time series prediction on complex real world time series are examined. In particular series exhibiting non-linear or chaotic behaviour are selected for analysis. A range of methodologies based on Takens' embedding theorem are considered and compared with more conventional methods. A novel combination of methods for determining the optimal embedding parameters are employed and tried out with multivariate financial time series data and with a complex series derived from an experiment in biotechnology. The results show that this combination of techniques provide accurate results while improving dramatically the time required to produce predictions and analyses, and eliminating a range of parameters that had hitherto been fixed empirically. The architecture and methodology of the prediction software developed is described along with design decisions and their justification. Sensitivity analyses are employed to justify the use of this combination of methods, and comparisons are made with more conventional predictive techniques and trivial predictors showing the superiority of the results generated by the work detailed in this thesis.