Neurotransmitter Diffusion

Die Gram-Schmidt-Orthogonalisierung ist ein Verfahren, um aus einer gegebenen Menge von linear unabhängigen Vektoren eine orthogonale (oder orthonormale) Basis zu erzeugen. Ähnlich wie bei der Basisumformung in einem Vektorraum wird jeder Vektor sukzessive modifiziert, um sicherzustellen, dass er orthogonal zu den bereits erzeugten Vektoren ist. Der Prozess umfasst folgende Schritte:

1. Beginne mit einem Satz von linear unabhängigen Vektoren $\{v_1, v_2, \ldots, v_n\}$.
2. Setze den ersten orthogonalen Vektor $u_1 = v_1$.
3. Für jeden weiteren Vektor $v_k$ (mit $k > 1$) berechne:

Hierbei ist $\langle \cdot, \cdot \rangle$ das innere Produkt, das den Vektoren ihre orthogonale Beziehung verleiht.
4. Optional kann man die Vektoren normalisieren, um eine orthonormale Basis zu erhalten, indem man jeden $

Die Phonon Dispersion Relations beschreiben die Beziehung zwischen der Frequenz $\omega$ eines Phonons und seinem Wellenvektor $k$ in einem Kristallgitter. Diese Beziehungen sind entscheidend für das Verständnis der dynamischen Eigenschaften von Festkörpern, da sie zeigen, wie phononische Zustände, die quantisierten Schwingungen des Kristallgitters, sich mit der Wellenzahl verändern. Die Dispersion kann durch die Gleichung

dargestellt werden, wobei $f(k)$ die spezifische Beziehung ist, die von den Materialeigenschaften abhängt. Die Form der Dispersion gibt Aufschluss über die Stabilität des Materials und seine thermischen Eigenschaften, wie die Wärmeleitfähigkeit. In einem einfachen Modell können verschiedene phononische Modi, wie akustische und optische Phononen, identifiziert werden, die unterschiedliche Frequenzen und Wellenlängen aufweisen. Diese Beziehungen sind fundamental für das Verständnis von Phänomenen wie Wärmeleitung, spezifischer Wärme und den allgemeinen mechanischen Eigenschaften von Materialien.

Tobin's Q ist ein wichtiges wirtschaftliches Konzept, das die Entscheidung über Investitionen in Bezug auf den Marktwert eines Unternehmens und die Kosten seiner Vermögenswerte analysiert. Es wird definiert als das Verhältnis des Marktwerts der Unternehmensvermögen zu den Wiederbeschaffungskosten dieser Vermögenswerte. Mathematisch ausgedrückt lautet die Formel:

Ein Q-Wert von größer als 1 signalisiert, dass der Marktwert der Vermögenswerte höher ist als die Kosten ihrer Erneuerung, was Unternehmen dazu anregt, mehr zu investieren. Umgekehrt bedeutet ein Q-Wert von weniger als 1, dass die Investitionskosten die Marktwerte übersteigen, was die Unternehmen von weiteren Investitionen abhalten kann. Diese Theorie hilft, die Dynamik zwischen Marktbedingungen und Unternehmensentscheidungen zu verstehen und zeigt, wie Investitionen durch externe Marktbedingungen beeinflusst werden können.

Die Fresnel-Reflexion beschreibt das Phänomen, bei dem Licht an der Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex reflektiert wird. Der Betrag der reflektierten und durchgelassenen Lichtwelle hängt von dem Einfallswinkel und den optischen Eigenschaften der beiden Medien ab. Die Fresnel-Gleichungen geben präzise an, wie viel Licht reflektiert wird, und lassen sich in zwei Hauptfälle unterteilen: den senkrechten und den waagerechten Fall.

Für den senkrechten Fall lautet die Reflexionskoeffizienten-Formel:

Für den waagerechten Fall gilt:

Hierbei bezeichnet $n_1$ den Brechungsindex des ersten Mediums und $n_2$ den des zweiten Mediums. Dieses Konzept ist nicht nur in der Optik bedeutend, sondern findet auch Anwendung in der Telekommunikation, Fotografie und bei der Beschichtung von Linsen, um Reflexionen zu minimieren.

Resistive Ram (ReRAM oder RRAM) ist eine nicht-flüchtige Speichertechnologie, die auf der Änderung des elektrischen Widerstands eines Materials basiert, um Daten zu speichern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Speichertechnologien wie DRAM oder Flash, die auf Ladungsspeicherung beruhen, nutzt ReRAM die Fähigkeit bestimmter Materialien, ihre Leitfähigkeit durch Anwendung eines elektrischen Stroms zu verändern. Diese Veränderungen im Widerstand können in zwei Zustände unterteilt werden: einen hohen Widerstandszustand (HRS) und einen niedrigen Widerstandszustand (LRS).

Die Vorteile von ReRAM umfassen hohe Geschwindigkeit, geringen Energieverbrauch und hohe Dichte, was es zu einem vielversprechenden Kandidaten für zukünftige Speicherlösungen macht. Zusätzlich ermöglicht die Technologie eine potenzielle Integration in neuromorphe Systeme, die auf der Nachahmung von neuronalen Netzwerken basieren, was die Entwicklung von intelligenten Speichersystemen fördert.

Der PageRank-Algorithmus basiert auf der Idee, dass die Wichtigkeit einer Webseite durch die Anzahl und Qualität der Links, die auf sie verweisen, bestimmt wird. Der Algorithmus nutzt eine iterativen Methode zur Berechnung der Rangordnung, wobei er eine stochastische Matrix verwendet, die die Verlinkung zwischen den Seiten darstellt. Der Beweis für die Konvergenz des PageRank-Algorithmus zeigt, dass die Iterationen des Algorithmus letztendlich zu einem stabilen Wert konvergieren, unabhängig von den ursprünglichen Startwerten.

Die mathematische Grundlage hierfür beruht auf der Tatsache, dass die zugehörige Matrix $M$ der Verlinkungen irreduzibel und aperiodisch ist, was bedeutet, dass jede Seite von jeder anderen Seite erreicht werden kann und es keine zyklischen Abfolgen gibt, die die Konvergenz verhindern. Formal ausgedrückt, konvergiert die Folge $PR^{(k)}$ der PageRank-Werte, wenn die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Iterationen, gemessen durch die 1-Norm oder eine andere geeignete Norm, gegen null gehen:

Dies beweist, dass der PageRank-Wert für jede Webseite