MATEMATİK VE BAZI UYGULAMA ALANLARImaycalistaylari.comu.edu.tr/maycalistaylari/phoca...1 MATEMATİK...
Transcript of MATEMATİK VE BAZI UYGULAMA ALANLARImaycalistaylari.comu.edu.tr/maycalistaylari/phoca...1 MATEMATİK...
1
MATEMATİK VE BAZI UYGULAMAALANLARI
Prof. Dr. İrfan ŞİAP
Yıldız Teknik Üniversitesi
Matematik Bölümü
PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYIÇANAKKALE – OCAK, 2014
2
SUNUM AKIŞI
� Bilim, Teknoloji ve Matematik nedir?
� Uygulamalı ve Soyut Matematik Nedir?
� Matematik ve Görüntü İşleme
� Ağlar
� Matematik ve Hata Düzelten Kodlar
� Matematik ve Şifreleme
� Matematik ve Tıp Teknolojisi
� Sorular
3
Bilim, Matematik ve Teknoloji
� BİLİM: Gözlem, tanımlama, benzerlikler ve örüntüler yardımıyla çevremizdeki doğal olayları araştırmaktır.
� MATEMATİK: Örüntüleri, düzen ve niceliklerin özelliklerini, ölçümlerini ve ilişkilerini araştıran bilim dalıdır.
� TEKNOLOJİ: Bilgi üretimi ve uygulaması ile problemleri çözen sistemler üretilerek yeniliklerin uygulanmasıdır.
5
Aralarındaki ilişki nedir?
BİLİM: Doğayı anlamaya yardımcı olur.
BİLİM ve TEKNOLOJİDEKİ GELİŞMİŞLİĞİN MATEMATİKSEL TEMELİ Şubat 2010 -TUSSİDE
MATEMATİK: Ölçme, tahminde bulunma, modelleme, bağıntılar ile ifade ...
TEKNOLOJİ: istek ve ihtiyaçlarımızı karşılamak için gerekli yazılım, donanım ve sistemleri sağlar.
Bir göle bırakılan radyoaktif bir maddenin zamanla göl içinde azaldığıgözlemlenir. Bu azalmanın ilk anda bırakılan madde miktarı ve maddeninözelliğine bağlı olarak maddenin değişen miktarı ile ilgili olduğu belirlenir.
t: zaman ise M(t): t anındaki madde miktarı;
0M
dMkM
dt= −
: Başlangıçtaki madde miktarı;
( ) 0ktM t M e−=
Komplike denklemlerin sayısal çözümleri için bilgisayarlar
6
Matematik, Bilim ve Teknoloji arasındaki ilişki:
�Bilim teknoloji için bilgi kaynağı sağlar.
�Matematik hem bilim hem de teknoloji için bir araçtır.
�Teknoloji bilim için araç ve malzeme sağlar.
Toplumda ve Teknolojide Matematik8
Problem/Uygulama Matematiğin Katkısı
MRI veCAT Görüntüleme Integral dönüşümleri, geometri
Đnternet: arama motorları, sıkıştırma Graf (Çizge) Teorisi, Lineer Cebir, dalgacıklar (wavelets)
Finans Olanaklarını Değerlendirme Black-Scholes modeli ve Monte Carlo simülasyonu
Uydu ve Benzeri Görüntü Alma Görüntü işleme, veri derleme
Güvenlik ve Emniyet Sayılar Teorisi, Şifreleme, Kombinatörik
Atmosfer ve Okyanusları Modelleme Dalgacıklar, istatistik, sayısal analiz
Đnsan Genlerin Analizi Veri madenciliği, örüntü tanıma, algoritmalar
Đlaç tasarımı Veri madenciliği, istatistik, optimizasyon
Dijital Eğlence, Animasyon Görüntü işleme, geometrik ve grafik algoritmalar
Aeordinamik Tasarım Diferensiyel denklemler, optimizasyon
Deprem Analizi ve Tahminler Đstatistik, dinamik sistemler
9
MATEMATİK
�Uygulamalı Matematik: Çevremizdeki doğal olayları modelleme ve bu modellerin özelliklerini inceleme ile ilgilenir.
� Soyut Matematik: Aksiyomlar ile belirlenmiş kümeler üzerindeki yapıları inceleme ile ilgilenir.
10
Matematik ve Teknolojik Uygulamaları
DNA ve Matematik
Üzerinde Durulacak Ana Başlıklar
Dijital Bilgi depolama ve aktarımı
Görüntü işleme
Kodlar- Hata Düzelten Kodlar
Şifreleme
X ışını –Tomografi ve Radon Dönüşümü
13
GÖRÜNTÜ İŞLEME
� Hırsız banka soyar
Araba ile kaçar
Polis tarafından takip edilir.
İyi Haber: Arabanın plakasının fotoğrafı çekilir.
Kötü Haber: Fotoğraf net değildir!
15
Problemin Çözümü
Fotoğraf
f(x)
Etki eden
g(x)
Bozulmuş Foto
h(x) = f(x)*g(x)
Matematik yardımıyla bozulmaya neden olan g(x) fonksiyonu hesaplanarak, fotoğraftaki hata düzeltilebilir!
17
DİJİTAL FOTOĞRAFLARI DEĞİŞTİRME
2001-Yılın Fotoğrafı-Internette
11 Eylül –Internette servis olan bir fotoğraf
Bu fotoğraflar gerçek mi değil mi ? Nasıl Karar verilir?
18
Şekilleri Belirleme ve Bulma
Yöntem: Kenarları renk farklılıklarından belirleme
– şekli basitleştirerek arananı bulma!
Matris bileşenleri arasındaki keskin farkları belirleme!
19
Belirgin şekilleri öne çıkarma
Matris bileşenlerinde
– belli bir sayının üstündekilere ve
altındakilere değer atama!
22
0 1 1 0
0 0 1 0
1 1 0 1
0 0 1 0
MATRİSLER ve AĞLARDA İLETİŞİM –ULAŞIM
SOSYAL AĞ -1
BaharAli
Duru Cem
A B C D
A
B
C
D
23
AĞLARDA İLETİŞİM – ULAŞIMSOSYAL AĞ -2
0 1 1 0
0 0 1 0
1 1 0 1
0 0 1 0
M=
1 1 1 1
1 1 0 1
0 1 3 0
1 1 0 1
M2=
Soru: M matrisin karesi neyi verir?
Cevap: Kişilerin birbiri ile iletişim yollarının sayısını.
Soru: M matrisin karesi modülo 2 aritmetiğine göre neyi verir?
Cevap: Kişilerin birbiri ile iletişiminin var olup olmamasını.
Araştırma konusu: En kısa yolu bulma problemi.
24
Diğer Uygulamalar
Animasyon- PIXAR
Trigonometri: Hareketler
Cebir: Parlaklık
Analiz: Işıklandırma
100 adet süper bilgisayar-
1/24 saniyelik bir film için 5-6 saat gerekli!
25
CD ve İçindeki Matematik-Hata Düzelten Kodlar
CD
Galois
1sn lik müzik yaklaşık:4 321 800 bit (bit: 0 veya 1)
1 CD dijital formda yaklaşık: 5 km bit!
Yeni bir CD: ortalama
500 000 hata olabilir (van Lint)
26
ÖRNEKLERLE KODLAMA HATA KONTROLÜ VE DÜZELTME
� Örnek 1: International Standard Book Number (ISBN)
9-758-64403-3
� � �
Dil Basımevi kontrol hanesi (bit)Kitap numarası
9 - 758 - 64403 - 3���
27
27
( )1 2 3 4 5 6 7 8 9 3 mod 119 7 5 8 6 4 4 0 3× + × + × + × + × + × + × + × + × ≡
� � �
Dil Basımevi kontrol hanesi (bit)Kitap numarası
9 - 758 - 64403 - 3���
Genel olarak: ISBN No:
5 71 2 3 4 6 8 9 10d d d d d d d d d d− − −
( )510 1 2 3 4
76 8 9
1 2 3 4 5
6 7 8 9 mod 11
d d d d d d
d d d d
= × + × + × + × + ×
+ × + × + × + ×
10 10d X= =
ISBN kodlaması bir hata tespit edebilir!
28
Ali, Oya’ın güvenli bir şekilde geçebileceği güzergah yönünü aşağıdaki gibi verir:
KKBKKBBGGBBKKKKBBK
C1 = {00, 01, 10, 11}
000001000001011111010100000000010100
{K, B, G, D}
C2 = {000, 011, 101, 110}
C3 = {00000, 01101, 10110, 11011}
1 hata tespit edilebilir.
1 hata düzeltebilir.
29
BİLGİ TRANSFER ŞEMASI
1011
zararlı
etki
1010010
1011010
1011010
1011
Güncel hayatımızda bu şekilde hataları düzeltme örneğimiz var mı?
30
Örnek 4:"KODLAMA“ sözcüğü
Haberleşme-Depolama Kanalın Özellikleri:
0.1y =hatalı sembol ulaşma olasılığı
0.9d =hatasız sembol ulaşma olasılığı.
Kodlamadan önce:
7 0.48d =doğru bilginin ulaşma olasılığı:
Uzaydan Görüntü İletme:
31
Kodlamadan sonra: ( 5 kez tekrar kodu ile)
“KKKKKOOOOODDDDDLLLLLAAAAAMMMMMAAAAA”
doğru harfi dekodlama olasılığı 5 4 3 25 10 0.99d d y d y+ + =
doğru bilginin ulaşma olasılığı! 7(0.99) 0.94=
(Tekrarlı) Kodlama yapmadan önce doğru bilgi ulaşma olasılığı:
Kodlamadan sonra ise;7(0.99) 0.94=
7 0.48d =
32
ŞİFRELEME - KRİPTOGRAFİ
Sade Metin Şifreleme
(Anahtar kullanılır)
Şifrelenmiş
Metin
Çözümleme
DeşifrelemeSade Metin
Gönderen Alıcı
33
II. Dünya savaşında Almanlar tarafından kullanıldı. 1920 den sonra ilk versiyonları
ticaret alanında kullanılmaktaydı.
ENİGMA
34
Simetrik Şifreleme Örneği
Permütasyon Şifrelemesi:
A B C Ç D E F G Ğ H İ I J K L M N O Ö P R S Ş T U
Ü V Y Z
Z A BC
Ç
D
E
F
G
Ğ H İ IJ K LM NO Ö P RSŞ T U
Ü
V Y
A L İ Ğ S D
29! Şifreleme anahtarı mevcuttur.
Deneme yanılma ile çözme bilgisayar desteği ile yıllar alır!
İstatistik işe yarar mı?
35
Simetrik Şifreleme Örneği-2
A B C Ç D E F G Ğ H İ I J K L M N O Ö P R S Ş T U
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Ü V Y Z
25 26 27 28
A 0 00000
B 1 00001
Y 27 11011
Z 28 11100
İkili Sistemde-5 uzunluğunda
36
Simetrik Şifreleme Örneği-2 devamı
ALİ 0000001001001010
Bir paragraf yaklaşık 200 kelime
Yaklaşık 600 karakter (harf)
Anahtar = Gelişigüzel (Keyfi) 0 ve 1 lerden oluşan bi sıralı dizi olsun.
Örneğin: 011001001110010010111000110P..1001
2600 Durum sözkonusu Çok güvenli
Pratik (kullanışlı) değil! Neden?
Anahtar Değişimi Gizli Yapılmalı!
Yer, Zaman, Olanaklar!
38
The Diffie-Hellman (1976) Anahtar Değişimi(Açık Şifreleme Metodu)
� Zq – özel q seçimi yapılır! Ör: Z11={0,1,2,3,4,…,9,10}� q = | Zq |� g –Zq grubun üreteci
Ayça Kaya
x ← Zqgizli
h1 = gx
y ← Zqgizlih2 = gy
çıktı
kA=(h2)xçıktı
kB=(h1)y
gyx gxyEŞİT!
39
Diffie-Hellman Metodun Güvenirliği
h1 = gx h2 = gyG,g
Bilinmekte- Halka Açık!
gyx bilinmiyor?
gyx ?
40
Anahtar Kırmak için gerekli zaman!
Anahtar Uzunluğu(bits)
Olası Anahtar Seçeneklerin sayısı
106 çözümleme/ µshızında gerekli zaman
32 232 = 4.3 x 109 2.15 mili saniye
56 256 = 7.2 x 1016 10 saat
128 2128 = 3.4 x 1038 5.4 x 1018 yıl
168 2168 = 3.7 x 1050 5.9 x 1030 yıl
41
Anahtarı Bulmak için Gerekli Zaman
128 bits AES standardı olarak kullanılmakta (2001’den günümüze.)256 bits ABD Çok Gizli İletişim için kullanılmakta
42
p,q n=pq
de=1 (mod (p-1)(q-1))
p,q ve d gizli
m: mesaj
c =me (mod n)
n ve eyayınlanır
cşifreli metin
m=cd (mod n)
deşifrelenir
RSA
Ahmet Ali
Ali Ahmet’e gizli bir mesaj gönderecek
43
RSA – AÇIK ŞİFRELEME ÖRNEĞİ
� Bu metodun güvenliği bir sayının (yeterince büyük) çarpanlarına ayrılışının güç (zaman alması) üzerine kuruludur.
� 77 nin asal çarpanları?
� 7 ve 11
� 70058167 nin asal çarpanları nedir?
� 8867 ve 7901
44
� Mesaj şifreleme için kullanılacak küçük sayılan bir anahtar örneği:
� 27997833911221327870829467638722601621070446786955428537560009929326128400107609345671052955360856061822351910951365788637105954482006576775098580557613579098734950144178863178946295187237869221823983
� Asal çarpanları nelerdir?
45
Çarpanlara Ayırma – Bir Örnek
N=pq ve
p = 3532461934402770121272604978198464368671197400197625023649303468776121253679 423200058547956528088349
q = 792586995447833303334708584148005968773797585736421996 0734330341455767872818 152135381409304740185467
N= 279978339112213278708294676387226016210704467869 55428537560009929326128400107609345671052955360856061822351910951365788637105954482006576775098580557613579098734950144178863178946295187237869221823983
RSA-200 challenge, 5/9/05 tarihinde çarpanlarına Jens Franke’in ekibi tarafından BonnÜniversitesi (Almanya) da ayrıldı. Ödül 20,000 A.B.D $.
Çanakkale’de sonunda bir araya geldik. Anlaşılan çok verimli günlergeçirmek için hep birlikte sabırsızlanıyoruz. Lakin, evlerimizden vesevdiklerimizden uzak olmanın burukluğunu atmak çok zamanalmayacağını önceki çalıştaylar’daki deneyimlerimden söyleyebilirim.Isınabilmek için çeşitli etkinliklerin planlandığını bildiğimden, bu etkinliğinbir aile sıcaklığı içinde geçeceğinden eminim. Şimdilik yazımı kısatutmaya çalışacağım. Türkiye’mizin bu tür etkinliklere çok ihtiyacıolduğunu ve bu ve benzeri etkinliklerde başrol oynayan sayın Prof. Dr.Mehmet AY gibi hocalarımıza teşekkür ediyorum. Ancak bu etkinliklerinverimli ve hedefine ulaşması için sizlerin özverili olacağınızdan daşüphem yok. Yarınlarımızı inşa da önemli rol oynayacak bu etkinliklerinhayırlı olması dileğiyle başarılarP
Prof. Dr. İrfan ŞİAP
SİZLERE BİR MESAJ
Çanakkale’de sonunda bir araya geldik. Anlaşılan çok verimli günler geçirmekiçin hep birlikte sabırsızlanıyoruz. Lakin, evlerimizden ve sevdiklerimizdenuzak olmanın burukluğunu atmak çok zaman almayacağını öncekiçalıştaylar’daki deneyimlerimden söyleyebilirim. Isınabilmek için çeşitlietkinliklerin planlandığını bildiğimden ve bu etkinlikte bir aile sıcaklığı içindegeçeceğinden eminim. Şimdilik yazımı kısa tutmaya çalışacağım.Türkiye’mizin bu tür etkinliklere çok ihtiyacı olduğunu ve bu ve benzerietkinliklerde başrol oynayan sayın Prof. Dr. Mehmet AY gibi hocalarımızateşekkür ediyorum. Ancak bu etkinliklerin verimli ve hedefine ulaşması içinsizlerin özverili olacağınızdan da şüphem yok. Yarınlarımızı inşa da önemli roloynayacak bu etkinliklerin hayırlı olması dileğiyle başarılarP
Prof. Dr. İrfan ŞİAP
ŞİFRE: ÇALIŞTAY
49
Dijital Fotoğraflarda Bilgi Saklama(Steganography)
Her bir rengi temsil eden sayı grubunun sonuna iki hane eklenmiştir.
(Şifreleyen kişi bilmektedir!)
Son iki haneler kullanılarak yukarıdaki gizlenmiş resim elde edilir!
U Kasım ayında makas kullanma. U
U Kasım ayında makas kullanma. U Şifre: masa
52
CAT = Computerised axial tomography
Roentgen tarafından icat edilen X-Ray tabanlıdır.X-Ray: Gölge!
İYİ Kemik (sert doku) incelemesi
KÖTÜ Yumuşak doku incelemesi
Roentgen’in kendi eli.
Ultrasonografi (1960) Kemik ve katı kısımları görüntüler. Küçük ve yumuşak
dokularda iyi neticeler vermeyebilir.
53
MODERN MATEMATİK İLE DAHA İYİSİ YAPILABİLİR
Modern CAT Tarayıcıları
CAT Tarayıcıları: Çeşitli sayı ve açılarda X – ışınları göndererek elde edilen verileri matematik yardımıyla fotoğrafa çevirirler!
Bilgisayar Tomografisi (1970) 2B – 3Boyutlu görüntü elde edilir. Radon Transformu:
54
X ışının ölçülmesi ile Nesnenin Şeklinin Belirlenmesi
X-Işın Kaynağı
Nesne
Detektör
X
Detektör deki X ışının yoğunluğu nesnenin
kalınlığına bağlıdır.
Kalınlığı ölçebiliyoruz P Şekli çizebilir miyiz?
Yoğunluk
X
55
CAT’ in Çalışması
Kaynak ve Detektörleri hareket ettirerek, Nesnenin gölgeleri farklı açılardan elde edilir ve X-ışın yoğunlukları ölçülür
56
nesne
kaynak
detektör
X-ışınıρ : Nesnenin merkezinden olan uzaklık
θ : X-ışının açısı
X-Işının Sönümü R(ρ, θ) yi hesaplayalım:
59
R(ρ, θ)’nın hesaplanması
R(ρ, θ)’nin hesaplanması = nesnenin f(x,y) yoğunluk fonksiyonun hesaplanması
•Radon (1917) tarafından Matematik formül keşfedildi
• Bu formülü kullanacak bilgisayar ve
makinaların icatı için 60 yıl geçmesi gerekiyordu!
• Cormack cihazı keşfetti ve Nobel ödülü aldı!
• Radon ödül almadı!
64
Radon Formülü
Radon dönüşümü
Geri Dönüşüm (projeksiyon)
Bir çok farklı uygulamalar:
•X-ışını ve mumyalar
•Isıyı gözlemek
•Uzaktan Algılama P
65
Radon Dönüşümü - Mayınlar
Mayınlar kırsal (orman, vsP) alanlarda yaprak veya benzeri doğal bitkiler ile örtülüdür. Tetikleyici tel gibi tuzaklar gözle kolayca tespit edilememektedir.
67
Dijital Foto ile görüntü ve Radon Dönüşümü
••
•
•
x
y
θ
f(x,y)
Radon dönüşümü
ρ
R(ρ,θ)
R(ρ,θ) deki yüksek yoğunluklu noktalar fotoğraftaki tel tuzaklarını göstermektedir!
Noktaları tespit ettikten sonra geri dönüşüm (ters fonksiyon) ile teller tespit edilir!
JPEG Fotoları ve Matematik69
Joint Photographic Experts Group (“JPEG”) 1983
Amaç: Dijital fotoğraflarda gözle görülür kaliteden
fazla ödün vermeden daha az bileşen
(tekrarlı) temsil etme
DNA VE MATEMATİK73
…ACGTGACTGAGGACCGTG
CGACTGAGACTGACTGGGT
CTAGCTAGACTACGTTTTA
TATATATATACGTCGTCGT
ACTGATGACTAGATTACAG
ACTGATTTAGATACCTGAC
TGATTTTAAAAAAATATT…
DNA DİZİLİMİ E.Coli bakterisi: 5 Milyon Bazı var!
İnsan:1 çekirdek3 Milyar
74DNA Dizilimi (shotgun)
Gelişigüzel kesitler
Bilinen uzaklık Đleri-geri okumalar
~500 bp~500 bp
hedef DNA
Kesitlerden-DNA Dizlimi Tek değildir!
Kesitler: ACT, CTA, TAC
Farklı dizimler aynı kesitlere sahip olabilir!
TTT
TTT
TTA
TAC
ACG
CGC
İdeal durum
HEDEF: ……TTTTACGC……
TTT
TTT
TTA
TAC
ACG
CGC
TGA
Hatalı Durum
DNA 1: ACTACDNA 2: TACTA
EULER- Konigsberg Köprüleri (1736)78
Köprülerden en fazla bir kez geçmek koşuluyla tüm köprüleri kullanmak üzere başlangıç noktasına dönecek şekildeki seyahat
yolunu bulma.
Hamilton Problemi - NP Zor
� Köprülerden en fazla bir kez geçmek koşuluyla tüm köprüleri kullanmak üzere başlangıç noktasına dönecek şekildeki seyahat yolunu bulma.
� Köprüler Köşe, Yollar Kenar ise: Tüm köşelerden geçmek üzere an az kenar kullanma problemine Hamilton Problemi denir.
81
Euler (1736) bu problemi denk olan: Köprüleri yol, yolları köşe olmak üzere değiştirdi .Soru (Euler Yolu): Her köşeden tam bir kez geçmek üzere tüm köşeleri içeren, başlangıç noktasına dönmek koşuluyla en kısa seyahat!
ÖRNEK- 4 lü kesitlerden dizilim elde etme
� Kesitler:
� {ATAG, TAGG, AGGC, GGCA, GCAG, CAGG, AGGA}
82
AGGA
CAGG
AGGC
GCAG
ATAG
GGCA
TAGG
ÖRNEK- 4 lü kesitlerden dizilim elde etme83
AGGA
CAGG
AGGC
GCAG
ATAG
GGCA
TAGG
ATAG
TAGG
AGGC
GGCA
GCAG
CAGG
AGGA
ATAGGCAGGA
ÇÖZÜM: HAMİLTON YOLU
DNA DİZİMİ İLE İLGİLİ LİTERATÜR
� Bilinen en iyi uygulamalar:
� Tabu arama algoritması: Blazewicz et al., 2000
� Overlapping windows heuristic: Blazewicz et al., 2002
� SOPAS – Genetik algoritma: Endo, 2004
84
DİZİLİMİ BULMA PROBLEMİ85
İdeal Durum (tekrar ve hata olmaksızın)� Duruma karşılık gelen çizgede Eulerian yol bulma
problemine denktir. (Pevzner, 1989)
� Lineer zamanlı bir algoritma (Fleischner, 1990)
Genel durum: NP-zorluğunda bir problem
DNA İLE ÇALIŞAN BİLGİSAYARLAR86
DNA computers, tomorrow’s realityLila Kari
L.Adleman. Molecular computation of solutions to combinatorial problems.
Science v.266, Nov.1994, 1021– 1024.
L.Adleman. On constructing a molecular computer,ftp: /ftp/pub/csinfo/papers/adleman/molecular computer.ps
87
Matematiğin Diğer Uygulama Alanları
•Modelleme (Doğal olaylar, vs.)•Hızlı Hesaplamalar (Bilgisayar, Animasyon-Filmler, Quantum!)•Yaklaşık Hesaplamalar (Modeller, Hesap
makinaları)•İstatistik ve Olasılık (Bankacılık, Sosyal olaylar,vs.)•Veri Düzenleme (Bilgisayar, vs.)•Optimizasyon (Ulaştırma, internet, vs.)• Kombinatöriyel Matematik, Algoritmalar (DNA)
88
MATEMATİK VAZGEÇİLMEZDİR!
� Matematik alanındaki gelişmeler Teknolojide kullanılacak olan araçların inşası ve geliştirilmesi için olanaklar (denklemlerP) sağlar.
� Dolayısıyla, Matematik Teknolojinin gelişmesi için vazgeçilmez bir araçtır.
GALILEO GALILEI (1600)
DOĞA KİTABI MATEMATİK DİLİYLE YAZILMIŞTIR
Kaynakça
� Kaıley Bolles, Mathematics Of Medical Imaging Inverting The Radon Transform, Bitirme Tezi.
� Image Compression:How Math Led to the JPEG2000 Standard, 2011 Society for Industrial and Applied Mathematics.
89