Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Architecture, 2012. / Cataloged from PDF version of thesis. Page 74 blank. / Includes bibliographical references (p. 72-73). / This work presents experimentation with design and fabrication methods, using biological systems either indirectly (as a source of inspiration and information for design) or directly (as a material production for fabrication). The focus is on "bioconstructs"- design methods and processes that are invented and developed under the influence of biological systems. Two projects are presented. The Polypterus project examines the unique design principles of the armor of an ancient fish and possible ways to use these principles in the design of synthetic protective and flexible applications (bio-inspired design). The project deals with the correlation between geometrical data (units' shape and rules of their composition on a surface) and functional data (anisotropic flexibility of the surface) to formulate a parametric design system. The Xylinus project focuses on the adaptation of material production by bacteria to a fabrication process (biofabrication). This fabrication method combines digital tools and technologies with material production by a living biological system. The long-term objective is to use cellulose-producing bacteria to develop an additive manufacturing technique for architecture and product design. Both projects suggest methods to utilize biological systems for innovative design and fabrication methods. / by Katia Zolotovsky. / S.M.

A aplicação de sistemas de múltiplos robôs é desejável em várias tarefas. Algumas delas são: exploração de ambientes, mineração, detecção de minas terrestres, segurança e operações de resgate. Uma estratégia eficiente de coordenação é decisiva para alcançar melhoras no desempenho. Neste projeto, duas novas estratégias são propostas para a coordenação de sistemas de múltiplos robôs, aplicadas para as tarefas de exploração, vigilância e formação. Elas são distribuídas, descentralizadas e ocorrem em tempo de execução. A inspiração para ambas advém de mecanismos biológicos que definem uma organização social de sistemas coletivos. Especificamente, considerou-se nesta tese uma versão modificada do sistema de colônia de formigas. As estratégias são adaptáveis para cenários em que o número de robôs e a estrutura do ambiente mudam. Em relação à primeira estratégia, os experimentos consideram dois critérios de desempenho: a média de ciclos de vigilância e a média de iterações em cada intervalo de segurança. Os resultados de simulação confirmam que a exploração e vigilância emergem da sinergia dos comportamentos individuais dos robôs. Os dados obtidos mostram que a estratégia de coordenação é eficiente e satisfatória para realizar as tarefas de exploração e vigilância. Quanto à segunda estratégia, o sistema apresenta as características desejáveis para que a formação seja mantida: separação, alinhamento e coesão. Evidências empíricas mostraram que o sistema possui boa habilidade dispersiva, o que promoveu o aumento da cobertura, e que o mesmo foi capaz de se adaptar a novas topologias de grupo e configurações de ambiente / The application of systems of multiple robots is desirable in various tasks. Some of them include: exploration, mining, land mine detection, security and rescue operations. An effective strategy for coordination is crucial to achieve performance improvements. In this project, two new strategies are proposed for the coordination of multiple robot systems, applied to the tasks of exploration, surveillance and formation. They are distributed, decentralized and performed in real time. The inspiration for both of them comes from the biological mechanisms that define a social organization of collective systems. Specifically, it was considered in this thesis a modified version of the Ant Colony System. The strategies are adaptable for scenarios where the number of robots and structure of the environment change. Regarding the first strategy, the experiments consider two performance criteria: average surveillance cycles and average iterations for each patrolling interval. Simulation results confirm that the exploration and surveillance emerge from the synergy of individual behaviors of robots. The data obtained show that the coordination strategy is efficient and and suitable to perform the tasks of exploration and surveillance. Regarding the second strategy, the system presents the characteristics desirable to maintain the formation: separation, alignment and cohesion. Empirical evidence showed that the system has good dispersive ability, which promoted an increase in coverage, and that it was able to adapt to new group topologies and environment settings

Electronic Thesis or Dissertation.

Orientador: Roberto Vilarta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Fisica / Made available in DSpace on 2018-08-05T04:49:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rauch_AxcelHerbertshLuhr_M.pdf: 353882 bytes, checksum: 36f1c45ff637d81bf0ec53fe90c62601 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo conhecer através de um estudo comparativo, os níveis de adequação nutricional dos estudantes chilenos, especificamente os que cursam o primeiro ano do ensino médio. No Chile o controle da adequação nutricional da população é realizado aproximadamente até os seis anos de idade através do programa ¿Controle das Crianças Sadias¿, nesse programa as crianças são medidas e pesadas, o diagnóstico é feito e informado aos pais. Atualmente no Chile não há um programa que de continuidade a esse controle nutricional dos escolares, sendo assim estudos como esse ajudam a identificar o estado nutricional de crianças e jovens chilenos. A literatura científica mundial através de diversos meios, nos indica que os níveis de inadequação nutricional para o excesso alimentar (Obesidade), são a cada dia mais catastróficos, chegando a ser considerada por alguns autores como a ¿Epidemia do Século XXI¿. A presente pesquisa tomou como estudo os primeiros anos do ensino médio de Los Angeles, VIII região de Bio-Bio Chile, são três tipos de estabelecimentos educacionais como: Educação Particular Subsidiada, Educação Municipalizada e Educação Particular Paga. São cinco escolas, Escola Alemã, Escola Camilo Henríquez, Escola Industrial, Escola Técnica e Escola de Meninas. Foram selecionados 15 alunos por curso de cada Escola num total de 45 alunos por escola e 225 alunos no total do estudo, essa amostra representou 15% do total de alunos do primeiro ano do ensino médio da comunidade de Los Angeles. Para se determinar o nível de adequação nutricional de cada aluno usou-se: Perímetro Braquial Prega Cutânea Triciptal, Indicador Pondoestatural (peso para idade/estatura e índice de massa corporal - IMC). Foram considerados com excesso de peso os alunos que apresentaram três ou mais indicadores para a inadequação nutricional, pode-se constatar uma evidência científica indicando um aumento dos níveis de adequação nutricional nos estudantes do primeiro ano do ensino médio da cidade de Los Angeles no período de 1991-2000, confirmando a hipótese principal desse estudo que foi a existência de um significativo aumento nos níveis de adequação nutricional em excesso nos estudantes do primeiro ano da educação do ensino médio da cidade de Los Angeles VIII Região de Bio-Bio, Chile, considerando uma hipótese de nulidade (H0) / Mestrado / Mestre em Educação Física

Orientadores: Fernando Jose Von Zuben, Leandro Nunes de Castro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T19:14:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franca_FabricioOlivettide_M.pdf: 2824607 bytes, checksum: 3de6277fbb2c8c3460d62b4d81d14f73 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Esta dissertação propõe algoritmos bio-inspirados para a solução de problemas de otimização dinâmica, ou seja, problemas em que a superfície de otimização no espaço de busca sofre variações diversas ao longo do tempo. Com a variação, no tempo, de número, posição e qualidade dos ótimos locais, as técnicas de programação matemática tendem a apresentar uma acentuada degradação de desempenho, pois geralmente foram concebidas para tratar do caso estático. Algoritmos populacionais, controle dinâmico do número de indivíduos na população, estratégias de busca local e uso eficaz de memória são requisitos desejados para o sucesso da otimização dinâmica, sendo contemplados nas propostas de solução implementadas nesta dissertação. Os algoritmos a serem apresentados e comparados com alternativas competitivas presentes na literatura são baseados em funcionalidades e estruturas de processamento de sistemas imunológicos e de colônias de formigas. Pelo fato de considerarem todos os requisitos para uma busca eficaz em ambientes dinâmicos, o desempenho dos algoritmos imuno-inspirados se mostrou superior em todos os critérios considerados para comparação dos resultados dos experimentos. / Abstract: This dissertation proposes bio-inspired algorithms to solve dynamic optimization problems, i.e., problems for which the optimization surface on the search space suffers several changes over time. With such variation of number, position and quality of local optima, mathematical programming techniques may present degradation of performance, because they were usually conceived to deal with static problems. Population-based algorithms, dynamic control of the population size, local search strategies and an efficient memory usage are desirable requirements to a proper treatment of dynamic optimization problems, thus being incorporated into the solution strategies implemented here. The algorithms to be presented, and compared with competitive alternatives available in the literature, are based on functionalities and processing structures of immune systems and ant colonies. Due to the capability of incorporating all the requirements for an efficient search on dynamic environments, the immune-inspired approaches overcome the others in all the performance criteria adopted to evaluate the experimental results. / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_tatiane_lotufo_leite.pdf: 2051891 bytes, checksum: e4c441e2609b224ad75ff5b6b7b0d609 (MD5) Previous issue date: 2010-11-22 / The growing demand for energy and attempt to replace the energy matrix based on fossil fuels causes exist multiple searches in the search for alternative fuels. Hydrogen gas, which has potential energy 2.5 times larger than any hydrocarbon, and when burned releases only water, being their combustion free greenhouse gas potentializing. Several processes have been used for the production of biohydrogen. Of these processes is based on anaerobic degradation of waste, especially rich in carbohydrates. The parboiling is a process hydrothermal treatment of rice in the husk, which aims to improve the nutritional quality of the product. The rice parboiling generates approximately 4 L of effluent per kilogram of rice. This effluent presents a high content of organic substances and nutrients such as nitrogen and phosphorus, showing significant concentrations of carbohydrates also. The potential of hydrogen production from the effluent of parboiling rice was tested on reactors with anaerobic sludge of UASB heat-treated with sludge acidogenic hydrogen producer. Also studied the need for addition of nutrients to effluent parboiled for hydrogen production. The pH of the experiment was kept 5.5 to avoid growth of arquea metanogenic, that consume hydrogen. The temperature of the reactor was maintained at 20 ± 5 ºC. The experiment was mounted in batch of 48 hours, using sucrose as substrate control. The effluent from parboiled rice presents an average concentration of COD gross 4988.6 mg L-1 and carbohydrate 1030.0 mg L-1. Of the UASB anaerobic sludge heat-treated produced hydrogen with maximum rate of 62, 3 mL. g-1 COD removed, while the slime acidogenic produced 217.5 mL g-1 COD removed. The acidogenic reactor fed with effluent from parboiling presented removing 32.9% COD and 77.8% carbohydrates. Maximum production of hydrogen from the effluent was 9, 61 mL. Hydrogen gas production per gram of SSV in acidogenic reactor fed with sucrose was superior to reactor fed with effluent from parboiling. Reactors with three different gradients of addition of nutrients have been tested, showing that the hydrogen production was not significantly increased with increasing concentration of nutrient solution, indicating that the effluent from parboiling has potential for hydrogen production by anaerobic processes without the need for addition of nutrients tested. / A crescente demanda por energia e a tentativa de substituir a matriz energética baseada nos combustíveis fósseis faz com que existam várias pesquisas na busca de combustíveis alternativos. O gás hidrogênio, que possui potencial energético 2,5 vezes maior que qualquer hidrocarboneto, e que quando queimado libera somente água, sendo sua combustão livre de gases potencializadores do efeito estufa. Vários processos têm sido utilizados para a produção de biohidrogênio. Um desses processos é baseado na degradação anaeróbia de resíduos, principalmente os ricos em carboidratos. A parboilização é um processo hidrotérmico do arroz com casca, que tem por objetivo melhorar a qualidade nutritiva do produto. A parboilização do arroz gera cerca de 4L de efluente por quilo de arroz produzido. Esse efluente apresenta taxas elevadas de substâncias orgânicas e nutrientes como nitrogênio e fósforo, apresentando também concentrações consideráveis de carboidratos. O potencial de produção de hidrogênio do efluente da parboilização do arroz foi testado em reatores com lodo anaeróbio de UASB tratado termicamente e com lodo acidogênico produtor de hidrogênio. Também se estudou a necessidade de adição de nutrientes ao efluente de parboilizado para produção de hidrogênio. O pH do experimento foi mantido a 5,5 para evitar o crescimento de árqueas metanogênicas, consumidoras de hidrogênio. A temperatura do reator foi mantida a 20± 5°C. O experimento foi montado em batelada de 48 horas, utilizando sacarose como substrato controle. O efluente da parboilização do arroz apresenta uma concentração média de DQO bruta de 4988,6 mg.L-1 e de carboidratos de 1030,0 mg L-1. O lodo anaeróbio de UASB tratado termicamente produziu hidrogênio com taxa máxima de 62,3mL.g-1 DQO removida, enquanto o lodo acidogênico produziu 217,5 mL.g-1 DQO removida. O reator acidogênico alimentado com efluente da parboilização apresentou remoção de 32,9% de DQO e de 77,8% de carboidratos. A produção máxima de hidrogênio do efluente foi de 9,61mL. A produção de gás hidrogênio por grama de SSV no reator acidogênico alimentado com sacarose foi superior ao reator alimentado com efluente da parboilização. Os reatores com três diferentes gradientes de adição de nutrientes foram testados, mostrando que a produção de hidrogênio não foi aumentada significativamente com o aumento da concentração da solução de nutrientes, indicando que o efluente da parboilização tem potencial de produção de hidrogênio por processos anaeróbicos, sem a necessidade de adição dos nutrientes testados.

A aplicação de sistemas de múltiplos robôs é desejável em várias tarefas. Algumas delas são: exploração de ambientes, mineração, detecção de minas terrestres, segurança e operações de resgate. Uma estratégia eficiente de coordenação é decisiva para alcançar melhoras no desempenho. Neste projeto, duas novas estratégias são propostas para a coordenação de sistemas de múltiplos robôs, aplicadas para as tarefas de exploração, vigilância e formação. Elas são distribuídas, descentralizadas e ocorrem em tempo de execução. A inspiração para ambas advém de mecanismos biológicos que definem uma organização social de sistemas coletivos. Especificamente, considerou-se nesta tese uma versão modificada do sistema de colônia de formigas. As estratégias são adaptáveis para cenários em que o número de robôs e a estrutura do ambiente mudam. Em relação à primeira estratégia, os experimentos consideram dois critérios de desempenho: a média de ciclos de vigilância e a média de iterações em cada intervalo de segurança. Os resultados de simulação confirmam que a exploração e vigilância emergem da sinergia dos comportamentos individuais dos robôs. Os dados obtidos mostram que a estratégia de coordenação é eficiente e satisfatória para realizar as tarefas de exploração e vigilância. Quanto à segunda estratégia, o sistema apresenta as características desejáveis para que a formação seja mantida: separação, alinhamento e coesão. Evidências empíricas mostraram que o sistema possui boa habilidade dispersiva, o que promoveu o aumento da cobertura, e que o mesmo foi capaz de se adaptar a novas topologias de grupo e configurações de ambiente / The application of systems of multiple robots is desirable in various tasks. Some of them include: exploration, mining, land mine detection, security and rescue operations. An effective strategy for coordination is crucial to achieve performance improvements. In this project, two new strategies are proposed for the coordination of multiple robot systems, applied to the tasks of exploration, surveillance and formation. They are distributed, decentralized and performed in real time. The inspiration for both of them comes from the biological mechanisms that define a social organization of collective systems. Specifically, it was considered in this thesis a modified version of the Ant Colony System. The strategies are adaptable for scenarios where the number of robots and structure of the environment change. Regarding the first strategy, the experiments consider two performance criteria: average surveillance cycles and average iterations for each patrolling interval. Simulation results confirm that the exploration and surveillance emerge from the synergy of individual behaviors of robots. The data obtained show that the coordination strategy is efficient and and suitable to perform the tasks of exploration and surveillance. Regarding the second strategy, the system presents the characteristics desirable to maintain the formation: separation, alignment and cohesion. Empirical evidence showed that the system has good dispersive ability, which promoted an increase in coverage, and that it was able to adapt to new group topologies and environment settings

<p> </p><p>In a time when the amount of biological data present in the public domain is becoming increasingly vast, the need for good classification systems has never been greater. In the field of glycoscience the necessity of a good classification for the enzymes involved in the biosynthesis, modification and degradation of polysaccharides is even more pronounced than in other fields. This is due to the complexity of the substrates, the polysaccharides, as the theoretical number of possible hexa-oligosaccharides from only hexoses exceeds 10¹² isomers! </p><p>An initiative to classify enzymes acting on carbohydrates began around 1990 by the French scientist Bernard Henrissat. The resulting database, the Carbohydrate Active enzymes database (CAZy), classifies enzymes by sequence similarity into families allowing the inference of structure and catalytic mechanism. What CAZy <em>does not </em>provide however, are means to understand how members of a family are related, and in what way they differ from each other. The top-down approach used in this thesis, combining phylogenetic analysis of whole CAZy families, or sub-families, with structural determinations and detailed kinetic analysis allows for exactly that.  </p><p>Finding determinants for transglycosylation <em>versus </em>hydrolysis within the <em>xth </em>gene product family of GH16 as well as restricting the hydrolytic enzymes to a well defined clade are integral parts of paper I. In paper II a new bacterial sub-clade within CE8 was discovered. The structural determination of the<em>Escherichia coli </em>outer membrane lipoprotein YbhC from from the new sub-clade explained the difference in specificity. The information provided in the two papers of this thesis gives a better understanding of the development of different specificities of diverse CAZY families as well as it aids in future gene product annotations. Furthermore this work has begun to fill the white spots uncovered in the phylogenetic trees.</p><p> </p><p> </p>

<p>Macrophages are an important key effector cell in the immune system which can practically be found in every tissue. Macrophages have for a long time been considered a population of cells only responsible for pro-inflammatory responses and anti-microbial activities. But over the past decade, many have come to realize the amazing plasticity of macrophages in response to different stimulations. The anti-microbial and pro-inflammatory macrophage is known as classically activated macrophages but newly discovered phenotypes have been revealed named wound-healing macrophages and regulatory macrophages. Through systematic screening we have identified an inducible macrophage activation state which has both wound-healing and regulatory capabilities activated by the novel cytokine combination IL-4/IL-10 with or without TGF-β.</p>

<p>Molecular modelling strategies for evaluation of enzyme selectivity wereinvestigated with a focus on principles of how molecular interactionscould be evaluated to provide information about selectivity. Althoughmolecular modelling provides tools for evaluation of geometrical andenergy features of molecular systems, no general strategies for evaluationof enzyme selectivity exist. Geometrical analyses can be based uponinspection and reasoning about molecular interactions, which provide aneasily accessible way to gain information, but suffer from the risk of biasput in by the modeller. They can also be based on geometrical features ofmolecular interactions such as bond lengths and hydrogen-bond formation.Energy analyses are appealing for their modeller independenceand for the possibility to predict not only stereopreference, but also itsmagnitude.In this thesis, four examples of enantio- or regioselective serinehydrolase-catalysed reaction systems are presented together with developedmodelling protocols for explanation, prediction or enhancement ofselectivity. Geometrical as well as energy-based methodology were used,and provided an understanding of the structural basis of enzymeselectivity. In total, the protocols were successful in making qualitative explanationsand predictions of stereoselectivity, although quantitative determinationswere not achieved.</p>