Frame mechanics: Dynamical principles for optimal redundant expansions

框架力学:最佳冗余扩展的动力学原理

基本信息

  • 批准号:
    1109545
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-15 至 2015-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

BodmannDMS-1109545 The concept of frame mechanics addresses the need for constructing an abundance of optimal redundant, stable expansions with frames, which have become central to applications of mathematics in remote sensing or wireless transmissions, in analog-digital conversion such as audio and video encoding, in packet-based network communications, noise-insensitive quantum computing and recently also in compressive sensing. Despite its popularity, the search for near-optimal frames has been successful mostly in small dimensions, or it had to rely on specific group-representation properties, or the use of randomization principles. In frame mechanics, the investigator is studying an alternative to the conventional, structured or random design methods by letting frames evolve under flows which drive them towards optimality, instead of constructing them directly. The general objectives are to find (1) appropriate frame dynamics, (2) suitable initializations, and to obtain (3) deterministic control of the approximation error. The envisioned outcome of the project includes leveraging recently established numerical results on the construction of equiangular tight frames for the verification of Zauner's conjecture (the existence of maximal Gabor frames in all finite-dimensional Hilbert spaces), constructing controlled approximations of Grassmannian frames and fusion frames for loss-insensitive transmissions in wireless or packet-based network communications, and the design of matrices for compressive sensing based on quantum chaotic dynamics which improve the restricted isometry properties of sensing matrices. The mathematics of redundant signal representations is called frame theory. For practical purposes, a frame is a tool which incorporates or removes repetitive information when data is stored, transmitted or received. Frames have become essential in many data-intensive areas of modern technology, because the repetitive information helps compensate errors of transmission devices and sensors. However, over the last decades, progress in the optimal design of frames has been outpaced by the rapid growth of data generated by our hardware. In frame mechanics, the investigator and his students explore a fundamentally new strategy to overcome this problem: The burden of constructing such optimal frames is put on the computer, which lets frames evolve in a way that drives them towards optimality. The goal of this project is to demonstrate that this dynamic design strategy is mathematically guaranteed to find many optimal frames where previous attempts failed. Frame mechanics allows us to maximize performance in remote sensing, seismic and medical imaging, wireless and fiber-optic communications, and to make internet transmissions robust to network outages.
BodmannDMS-1109545 帧力学的概念解决了构建大量最佳冗余、稳定的帧扩展的需求,这已经成为遥感或无线传输、音频和视频编码等模数转换、基于分组的网络通信、噪声不敏感的量子计算以及最近的压缩传感中的数学应用的核心。 尽管它很受欢迎,但寻找接近最优的帧大多在小维度上是成功的,或者它必须依赖于特定的组表示属性,或者使用随机化原则。 在框架力学中,研究人员正在研究一种替代传统的,结构化的或随机的设计方法,通过让框架在驱动它们走向最优的流动下进化,而不是直接构建它们。 一般的目标是找到(1)适当的框架动力学,(2)适当的初始化,并获得(3)近似误差的确定性控制。 该项目的预期成果包括利用最近建立的关于等角紧框架的构造的数值结果来验证Zauner猜想(在所有有限维希尔伯特空间中存在最大Gabor帧),构造用于无线或基于分组的网络通信中的丢失不敏感传输的格拉斯曼帧和融合帧的受控近似,以及基于量子混沌动力学的压缩传感矩阵设计,改善了传感矩阵的约束等距性。 冗余信号表示的数学称为框架理论。 在实际应用中,帧是一种在存储、传输或接收数据时合并或删除重复信息的工具。 在现代技术的许多数据密集型领域,帧已经变得至关重要,因为重复的信息有助于补偿传输设备和传感器的误差。 然而,在过去的几十年里,我们的硬件产生的数据的快速增长已经超过了帧的优化设计的进展。 在框架力学中,研究者和他的学生探索了一种全新的策略来克服这个问题:构建这种最优框架的负担放在计算机上,这使得框架以一种驱使它们走向最优的方式进化。 该项目的目标是证明这种动态设计策略在数学上可以保证找到许多以前尝试失败的最佳帧。 框架力学使我们能够最大限度地提高遥感、地震和医学成像、无线和光纤通信的性能,并使互联网传输对网络中断具有鲁棒性。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ 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 }}

Bernhard Bodmann其他文献

Bernhard Bodmann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('Bernhard Bodmann', 18)}}的其他基金

Frames as dictionaries in inverse problems: Recovery guarantees for structured sparsity, unstructured environments, and symmetry-group identification
逆问题中的框架作为字典:结构化稀疏性、非结构化环境和对称群识别的恢复保证
  • 批准号:
    2308152
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
ATD: Pop-Flow: Spatio-Temporal Modeling of Flows in Mobility Networks for Prediction and Anomaly Detection
ATD:Pop-Flow:用于预测和异常检测的移动网络中的流时空建模
  • 批准号:
    1925352
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Frame Compatibility: Discrete Versus Continuous Redundant Expansions, Strategies for Narrowing the Digital-Analog Gap
框架兼容性:离散扩展与连续冗余扩展、缩小数模差距的策略
  • 批准号:
    1715735
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Frame builder: Greedy construction principles for near-optimal signal sparsification, transmission and recovery
框架生成器:用于近乎最优信号稀疏、传输和恢复的贪婪构造原理
  • 批准号:
    1412524
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Frames as codes and classifiers
框架作为代码和分类器
  • 批准号:
    0807399
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

疲劳荷载作用下沥青路面粘结层力学响应特性及破坏机理研究
  • 批准号:
    51308060
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Science China-Physics, Mechanics & Astronomy
  • 批准号:
    11224804
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
分级超级碳纳米管及分级轻质结构的性能研究
  • 批准号:
    10972111
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
孔隙介质中化学渗流溶解面非稳定性的理论分析与数值模拟实验研究
  • 批准号:
    10872219
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
天然生物材料的多尺度力学与仿生研究
  • 批准号:
    10732050
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    200.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目

相似海外基金

Collaborative Research: Statistical mechanics of dense suspensions - dynamical correlations and scaling theory
合作研究:稠密悬浮液的统计力学 - 动力学相关性和标度理论
  • 批准号:
    2228680
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Statistical mechanics of dense suspensions - dynamical correlations and scaling theory
合作研究:稠密悬浮液的统计力学 - 动力学相关性和标度理论
  • 批准号:
    2228681
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Dynamical Systems Methods for Fluid Mechanics and Hamiltonian Mechanics
流体力学和哈密顿力学的动力系统方法
  • 批准号:
    1813384
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Statistical Mechanics of soft low dimensional structures and dynamical phases of neuronal networks
软低维结构的统计力学和神经元网络的动态阶段
  • 批准号:
    1709785
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Applications of entropy compression algorithms to dynamical systems and fluid mechanics
熵压缩算法在动力系统和流体力学中的应用
  • 批准号:
    15K04986
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Mechanical and Dynamical Regulation of Protein Kinases
蛋白激酶的机械和动态调节
  • 批准号:
    8409855
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
Mechanical and Dynamical Regulation of Protein Kinases
蛋白激酶的机械和动态调节
  • 批准号:
    8588944
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
Mechanical and Dynamical Regulation of Protein Kinases
蛋白激酶的机械和动态调节
  • 批准号:
    8199019
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
New Methods for Incorporating Quantum Mechanics in the Treatment of Complex Reactive Dynamical Systems
将量子力学纳入处理复杂反应动力系统的新方法
  • 批准号:
    0956776
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Quantum wavepacket ab initio dynamical studies of hydrogen transfer catalysis in
氢转移催化的量子波包从头算动力学研究
  • 批准号:
    8114978
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了