AF: Small: Algorithmic Algebraic Methods for Systems of Difference-Differential Equations
AF:小:差分微分方程组的算法代数方法
基本信息
- 批准号:2139462
- 负责人:
- 金额:$ 18.77万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-05-01 至 2025-04-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Differential, difference and difference-differential equations constitute main tools that scientists and engineers use to create mathematical models of real-life phenomena. Whereas continuous-time and discrete-time processes depending on several factors are described by systems of partial differential and difference equations, respectively, processes that include both continuous and discrete components (such as processes with time delay caused by the time required to transport mass, energy or information) are governed by systems of partial difference-differential equations (PDDEs). Furthermore, very often characteristics of physical, chemical or biological processes have certain symmetries, which can be captured mathematically as transformation group actions. Thus, the development of computational methods and algorithms for systems of PDDEs and such systems with group action is of primary importance in applications. Despite the over sixty-year history of constructive methods in differential and difference algebra, there are currently no efficient computational techniques for algebraic PDDEs. This project aims to develop the theory, methods and algorithms to determine the structure of solutions of systems of such equations including algebraic PDDEs with symmetry group actions. The research results will be applied to systems that describe mathematical models in physics, chemistry and biology. The educational goal of the project is to create an interdepartmental program on applications of symbolic computation that will involve undergraduate and graduate majors in computer science, mathematics, physics and biology at the Catholic University of America (CUA). The key research directions of this project are as follows. (1) Development of computational methods and algorithms for difference-differential elimination and for decomposition of solution sets of systems of algebraic PDDEs into unions of simple components. Extension of the obtained techniques to systems with group actions and/or weighted operators. (2) Development of algorithms for building Groebner-type bases in difference-differential modules and algebras. Applications of these algorithms to the computation of dimension functions of algebraic PDDEs that arise in applications. (3) Consistency analysis of finite difference approximations of algebraic differential equations via the techniques of generalized Groebner bases and difference-differential characteristic sets. (4) Application of the obtained methods and algorithms to systems of PDDEs that play fundamental roles in physics, engineering, chemical and biological modeling. The main methods and approaches of the project include the techniques of generalized difference-differential characteristic sets and relative Groebner bases, the use of dimension polynomials and quasi-polynomials, and decomposition methods for systems of algebraic PDDEs and such systems with group action and weighted basic operators. The results will be demonstrated in interdisciplinary research projects at CUA.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
差异,差异和差异方程式构成了科学家和工程师用来创建现实现象数学模型的主要工具。尽管持续时间和离散时间过程取决于多个因素,分别由部分差异方程和差异方程式的系统描述,这些过程包括包括连续和离散组件的过程(例如,由质量,能源或信息所需的时间延迟引起的时间延迟的过程)受部分差异方程式(PDDES)的系统控制。 此外,通常的物理,化学或生物过程的特征通常具有某些对称性,可以在数学上以转化组的作用来捕获它们。 因此,在应用程序中,针对PDDES系统和此类系统系统的计算方法和算法的开发在应用中至关重要。 尽管在差异和差异代数方面有建设性方法的历史超过60年,但目前尚无代数PDDE的有效计算技术。 该项目旨在开发理论,方法和算法来确定包括对称组动作的代数PDDES(包括代数PDDE)的系统解决方案的结构。研究结果将应用于描述物理,化学和生物学中数学模型的系统。该项目的教育目标是针对符号计算的应用创建一个部门间计划,该计划将涉及美国天主教大学(CUA)的计算机科学,数学,物理和生物学的本科和研究生专业。该项目的主要研究方向如下。 (1)开发用于差异差消除的计算方法和算法,以及将代数PDDES系统的解分解为简单组件的工会。将获得的技术扩展到具有小组动作和/或加权操作员的系统。 (2)开发用于在差异差异模块和代数中构建groebner型基础的算法。这些算法在应用中出现的代数PDDE的维数函数计算中的应用。 (3)通过广义groebner碱基和差异差异特征集的技术对代数微分方程的有限差近似值的一致性分析。 (4)将获得的方法和算法应用于在物理,工程,化学和生物学建模中扮演基本角色的PDDES系统。 该项目的主要方法和方法包括广义差异差异特征集和相对groebner碱基的技术,尺寸多项式和准多项式的使用以及代数PDDES系统的分解方法以及具有团体动作和加权基础运营商的系统系统。该结果将在CUA的跨学科研究项目中证明。该奖项反映了NSF的法定任务,并使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准,被认为值得通过评估来获得支持。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Generalized characteristic sets and new multivariate difference dimension polynomials
广义特征集和新的多元差分维多项式
- DOI:10.1007/s00200-023-00628-0
- 发表时间:2024
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Levin, Alexander
- 通讯作者:Levin, Alexander
Reduction with Respect to the Effective Order and a New Type of Dimension Polynomials of Difference Modules
有效阶数的约简及一类新型差分模维数多项式
- DOI:10.1145/3476446.3535497
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Levin, Alexander
- 通讯作者:Levin, Alexander
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Alexander Levin其他文献
New Multivariate Dimension Polynomials of Inversive Difference Field Extensions
逆差分域扩展的新多元维多项式
- DOI:
- 发表时间:
2023 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Alexander Levin - 通讯作者:
Alexander Levin
Estimation of Affine Jump-Diffusions Using Realized Variance and Bipower Variation in Empirical Characteristic Function Method
经验特征函数法中实现方差和双幂方差的仿射跳跃扩散估计
- DOI:
10.2139/ssrn.2389046 - 发表时间:
2015 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Alexander Levin;V. Khramtsov - 通讯作者:
V. Khramtsov
Influence of a Foreign Language on a Cognitive Development of Personality
外语对人格认知发展的影响
- DOI:
- 发表时间:
2020 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
A. Korneeva;T. Kosacheva;O. Parpura;Alexander Levin;T. Dobrydina - 通讯作者:
T. Dobrydina
Short-Rate Term Structure Models
短期利率期限结构模型
- DOI:
10.1002/9781118182635.efm0122 - 发表时间:
2008 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Alexander Levin - 通讯作者:
Alexander Levin
Effective Empirical Characteristic Function Methods for Estimation of Affine Diffusions Using the Realized Variance
使用已实现方差估计仿射扩散的有效经验特征函数方法
- DOI:
10.2139/ssrn.1993301 - 发表时间:
2012 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Alexander Levin;V. Khramtsov - 通讯作者:
V. Khramtsov
Alexander Levin的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Alexander Levin', 18)}}的其他基金
AF: Small: Computational Algebraic Methods for Systems of Partial Difference-Differential Equations
AF:小:偏差分-微分方程组的计算代数方法
- 批准号:
1714425 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 18.77万 - 项目类别:
Standard Grant
AF: Small: Computational Methods for Difference-Differential Equations
AF:小:差分微分方程的计算方法
- 批准号:
1016608 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 18.77万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
员工算法规避行为的内涵结构、量表开发及多层次影响机制:基于大(小)数据研究方法整合视角
- 批准号:72372021
- 批准年份:2023
- 资助金额:40 万元
- 项目类别:面上项目
基于球面约束和小波框架正则化的磁共振图像处理变分模型与快速算法
- 批准号:12301545
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于谱图小波变换算法的2型糖尿病肠道微生物组学网络标志物筛选研究
- 批准号:82204161
- 批准年份:2022
- 资助金额:30.00 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于谱图小波变换算法的2型糖尿病肠道微生物组学网络标志物筛选研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
用于非小细胞肺癌免疫疗效预测的复合传感模式电子鼻构建及智能算法研究
- 批准号:62176220
- 批准年份:2021
- 资助金额:57.00 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
AF: Small: Problems in Algorithmic Game Theory for Online Markets
AF:小:在线市场的算法博弈论问题
- 批准号:
2332922 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 18.77万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: New Directions in Algorithmic Replicability
合作研究:AF:小:算法可复制性的新方向
- 批准号:
2342244 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 18.77万 - 项目类别:
Standard Grant
NSF-BSF: Collaborative Research: AF: Small: Algorithmic Performance through History Independence
NSF-BSF:协作研究:AF:小型:通过历史独立性实现算法性能
- 批准号:
2420942 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 18.77万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: New Directions in Algorithmic Replicability
合作研究:AF:小:算法可复制性的新方向
- 批准号:
2342245 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 18.77万 - 项目类别:
Standard Grant
NSF-BSF: AF: Small: Algorithmic and Information-Theoretic Challenges in Causal Inference
NSF-BSF:AF:小:因果推理中的算法和信息论挑战
- 批准号:
2321079 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 18.77万 - 项目类别:
Standard Grant