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Tesis > TEMA

Física [ 418 tesis ]

Dinámica [ 4 tesis ]

Solari, Hernán Gustavo. "Dinámica variacional en el problema de muchos cuerpos : El tratamiento de las simetrías" (1984) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Garbarz, Alan Nicolás. "Gravedad en tres dimensiones y la conjetura AdS/CFT" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En esta tesis son estudiados desarrollos recientes en gravedad en tres dimensiones. Luego de una descripción concisa de los hechos fundamentales de gravedad AdS3, principalmente dentro del marco de AdS/CFT, se presentan los últimos intentos para calcular la función de partición de dicha teoría. En particular, presentamos en gran detalle una novedosa construcción de geometrías con singularidades cónicas, tanto estáticas como rotantes. Estas geometrías darían contribuciones adicionales a la función de partición de gravedad en tres dimensiones. Por otro lado, el rol de la factorización holomorfa es enfatizado con el propósito de motivar la búsqueda de un dual gravitacional a una CFT holomorfa. Explicamos en detalle un posible ejemplo de Li, Maloney, Song y Strominger llamado gravedad quiral, el cual está definido en un punto especial de la gravedad topológicamente masiva con condiciones de contorno de Brown- Henneaux. Comentamos los pros y contras de tal teoría como un dual a una CFT holomorfa y también consideramos la teoría que aparece cuando se imponen condiciones de contorno más relajadas, llamada gravedad logarítmica, que sera dual a una CFT logarítmica. En este contexto, una solución exacta que obedece estas nuevas condiciones de borde, la cual fue encontrada por el autor y colaboradores, es descrita. Finalmente, formulamos en detalle una propuesta original para una nueva gravedad quiral, la cual está dfinida en un punto especial de la teoría de Mielke-Baekler con condiciones de contorno de Brown-Henneaux. Aunque dicha dualidad pueda contenter soluciones con torsión, evita las complicaciones de tener un zoológico de soluciones como es el caso de gravedad quiral: cualquier solución en nuestra propuesta tiene curvatura y torsión constantes. La teoría de Mielke-Baekler genéricamente exhibe un álegbra asintótica dada por dos copias del álgebra de Virasoro. El análisis canónico en el punto quiral donde nuestra propuesta reside es presentado y se muestra como la mitad de los generadores de las simetrías asintóticas desaparecen y la carga central izquierda se anula. Por esto, la quiralidad es manifiesta. Esta tesis está parcialmente basada en resultados que el autor ha publicado en las referencias .

Abstract:
In this thesis, recent developments on three-dimensional gravity are studied. After a concise description of the fundamental facts on AdS3 gravity, mainly within the context of AdS/CFT, recent attempts to compute the partition function of such theory are presented. In particular, we present in great detail a novel construction of geometries with conical singularities, both static and rotating. These are believed to give further contributions to the partition function of three- dimensional gravity. On the other hand, the r^ole played by holomorphic factorization in the dual conformal theory is emphasized in order to motivate the search for a gravitational dual to a holomorphic CFT. We explain in detail one possible example given by Li, Maloney, Song and Strominger, called chiral gravity, which is defined at a special point of topologically massive gravity with Brown- Henneaux boundary conditions. We comment on the pros and cons of such theory as a dual to a holomorphic CFT. We also consider the theory that appears when more relaxed boundary conditions are imposed, dubbed log gravity, presumably being dual to a logarithmic CFT. In this context, an exact solution obeying these new boundary conditions, which was found by the author and collaborators, is described. Finally, we formulate in detail an original proposal for another chiral gravitational theory which is defined at a special point of Mielke-Baekler theory with Brown-Henneaux boundary conditions. Although it may contain solutions with torsion, it avoids the complications of having a wild zoo of solutions as chiral gravity does: Any solution in our proposal is of constant curvature and constant torsion. Mielke-Baekler theory generically exhibits an asymptotic symmetry algebra that can be cast in the form of two copies of the Virasoro algebra. The canonical analysis at the critical point where our proposal takes place is presented and it is shown how half of the generators of asymptotic symmetries disappear and the left central charge vanishes. Thus, chirality is manifest. This thesis is partially based on results that the author has published in references .

Goldin, Matías Alejandro. "Enfriamientos de núcleos telencefálicos para testear la relación de escalas temporales en un modelo de canto de aves" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En este trabajo estudiamos los mecanismos neuronales en el cerebro de las aves involucrados en la generación de los gestos motores del canto. Exploramos este sistema utilizando herramientas de análisis experimentales, teóricas y computacionales. La naturaleza del control telencefálico sobre los circuitos premotores y motores se encuentra en debate. Las hipótesis de funcionamiento van desde la usurpación completa de circuitos a los que conecta “río abajo” (downstream en inglés) a mecanismos interactivos de control. En este trabajo, mostramos teórica y experimentalmente, que el control motor telencefálico del canto en canarios (Serinus canaria) es consistente con una estrategia interactiva. Utilizamos predicciones de un modelo teórico de control respiratorio, para mostrar que el enfriamiento leve de un núcleo del telencéfalo (HVC) conlleva al estiramiento en el canto, pero que un enfriamiento adicional causa la reestructuración progresiva del mismo. Esto es consistente con la hipótesis de que los gestos respiratorios son respuestas subarmónicas a una escala de tiempo presente a la salida de HVC. Construimos un dispositivo enfriador que nos permitió realizar un enfriamiento controlado, local y bilateral de la zona del cerebro donde se encuentra el HVC. Logramos medir simultáneamente el canto y la presión dentro de los sacos aéreos, para diferentes temperaturas de enfriamiento de este núcleo bilateral. Como resultado obtuvimos estiramientos y luego rompimientos de las estructuras silábicas del canto, lo cual sugiere la existencia de al menos una escala temporal adicional en la ruta motora, que interactúa con la que se halla en HVC. Encontramos también evidencia en los patrones de presión de canarios de la existencia de bifurcaciones que ocurren naturalmente entre transiciones de distintos tipos de sílabas. Estas pudieron ser interpretadas como modificaciones suaves de dos parámetros que describen la actividad de HVC en nuestro modelo interactivo, y una de ellas pudo ser manipulada con enfriamiento. La interacción entre una función motora vital, como la respiración, y el control motor del telencéfalo sobre el canto sugiere la existencia de mecanismos más generales de cómo la integración no lineal de estructuras cerebrales evolutivamente nuevas con los circuitos preexistentes dan lugar a comportamientos nuevos y diversos. Estos resultados ayudan a construir confianza en un punto de vista que considera la actividad motora generada por el sistema del canto como el resultado de al menos dos escalas de tiempo no lineales interactuando, y sugieren que la diversidad puede surgir de cambios suaves en instrucciones muy sencillas.

Abstract:
In this work we study the neuronal mechanisms in the brain of birds involved in the generation of the motor gestures responsible for singing. We explore this system with experimental, theoretical and computational analytical tools. The nature of telencephalic control over premotor and motor circuits is debated. Hypotheses range from complete usurping of downstream circuitry to highly interactive mechanisms of control. We show theoretically and experimentally, that telencephalic song motor control in canaries is consistent with a highly interactive strategy. Using predictions from a theoretical model of respiratory control, we show that mild cooling of a forebrain nucleus (HVC) led to song stretching, but further cooling caused progressive restructuring of song, consistent with the hypothesis that respiratory gestures are subharmonic responses to a timescale present in the output of HVC. We built a cooling device that allowed us to perform a controlled and local temperature decrease of the bilateral zone of the brain where HVC is. We measured simultaneously the song and the intra air sac pressure for different cooling temperatures of this bilateral nucleus. This allowed us to find stretching and then breaking of the syllabic structure of song, which suggests the existence of at least an additional timescale in the motor pathway, interacting with the one present in HVC. We also found evidence of naturally occurring bifurcations in the transitions between different type of syllables of the pressure patterns of canary song. These could be interpreted as smooth modifications of two parameters that describe the activity of HVC in our interactive model, and one of them could be manipulated by means of cooling. This interaction between a life-sustaining motor function (respiration) and telencephalic song motor control suggests a more general mechanism of how nonlinear integration of evolutionarily new brain structures into existing circuitry gives rise to diverse, new behavior. These results allow to build confidence on a view that considers the motor activity generated by the song system as the result of at least two nonlinearly interacting timescales, and suggests that diversity may arise from slight changes of very simple instructions.

Assaneo, María Florencia. "Modelado del sistema vocal humano y su aplicación a estudios de percepción y producción de habla" (2014-09-09) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Desde el punto de vista biológico el proceso del habla puede separarse en dos etapas moduladas entre sí: la producción y la percepción. En este trabajo nos ocupamos de ambas, concentrándonos especialmente en la primera. El sistema vocal humano está formado por dos grandes bloques: las cuerdas vocales y el tracto vocal. Las cuerdas vocales constituyen la fuente acústica, determinando la entonación del discurso, mientras que el contenido fonético (los sonidos propios de la lengua) es definido por la dinámica del tracto vocal. En esta tesis presentamos un modelo completo de producción vocal, incluyendo el estudio dinámico de un modelo detallado de cuerdas vocales y su adaptación a un modelo de baja dimensión del tracto vocal. Para evaluar la calidad de la voz sintetizada con el modelo, utilizamos una combinación de test perceptuales y de resonancia magnética funcional, cuyos resultados muestran que la voz sintética es indistinguible de segmentos de voz real. Los sintetizadores basados en la física de la producción de voz permiten además el estudio de la percepción de voz controlando parámetros biológicos. En particular, en este trabajo mostramos que la identidad de la voz está codificada en términos de las dimensiones relativas entre las cuerdas vocales y el tracto vocal. Usamos este modelo de voz verificado experimentalmente para responder preguntas de la biolingüística y la biomimética. En primer lugar, investigamos el rol de la física del aparato vocal en la formación de las onomatopeyas. A pesar de considerarse palabras vinculadas directamente con la imitación, es difícil establecer qué se preserva acústicamente entre los sonidos y sus onomatopeyas. Utilizamos el modelo vocal para mostrar que las configuraciones del tracto vocal que producen los sonidos más parecidos a los originales corresponden a consonantes co-articuladas. Estos pares vocal-consonante se corresponden, además, con las sílabas más estables de las onomatopeyas en distintos idiomas, sugiriendo un mecanismo por el cual la imitación vocal permite asociar sonidos simples a estructuras de habla más complejas. Por otra parte, nos preguntamos cuál es la dimensionalidad del espacio motor que gobierna la producción de habla. Para abordar este problema diseñamos un dispositivo experimental que permite monitorear tres puntos de la cavidad oral durante el discurso. Con esta herramienta, logramos una descripción discreta para las coordenadas motoras de las vocales y consonantes oclusivas del español, mostrando además la viabilidad de controlar el modelo de producción vocal con variables anatómicas para la síntesis de voz en tiempo real a partir de los gestos anatómicos producidos durante el habla.

Abstract:
From a biological point of view the ability of speaking can be split in two intermodulated processes: production and perception. In this work we investigated both of them from a physical perspective, focusing on the first one. The physical process associated with the production of voice rely on the vocal anatomy, composed of two main blocks: the vocal folds and the vocal tract. The folds are the acoustic source that specify the intonation of the speech, while the phonetic content is determined by the vocal tract dynamics. In this thesis we developed a complete model of voice production, we studied the different dynamic regimes of a detailed mathematical model of the folds, and adjusted it to a low dimensional model of the tract. This model allows to synthesize voice by controlling physical parameters of the vocal system. In order to evaluate the quality of the synthetic voices, we carried out a combination of perceptual and fMRI tests, showing that synthetic voices are indistinguishable from real ones. Such an articulatory synthesizer, based on the physics processes involved in the voice production, allows to study the perceptual effects of precise variations in the anatomical parameters. We used it to show that the voice identity is encoded in the relative dimensions of the tract and the folds. Using this validated model, we addressed two specific questions. First, we investigated the role of imitation within the generation of onomatopoeias. Despite it is widely know that onomatopoeias are based on imitation, it remains unclear which are the acoustic features shared between the sounds and their onomatopoeias. Using our vocal model we show that co-articulated consonants are the sounds that best fit the original noises. This pairs of vowel-consonant also are the more stable syllables within the onomatopoeias across languages, suggesting a mechanism through which vocal imitation associates simple sounds with more complex speech structures. We also inquire about the dimension of the vocal motor space controlling the production of speech, in order to study this problem we designed an experimental device that allows monitoring 3 points of the upper vocal tract while speaking. Making use of this novel tool, we reach a discrete description for the motor coordinates of Spanish vowels and occlusive consonants. This results show the plausibility to control the vocal model with direct anatomical measures, synthesizing speech in real time from simple motor gestures produced during the vocalization.

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