The zebrafish (Danio rerio) has emerged as a model to study vertebrate development due to rapid ontogenetic processes with external embryonic development. It is also an excellent model to study the mechanisms of regeneration and in this respect, the caudal fin is particularly convenient because it is easily accessible for experimental manipulation. Collection of quantitative data and postulation of theoretical models have become an attractive practice to explain complex biological problems. These models are used to test hypothetical mechanisms and predict results, but they also require calibration and validation with analysis of experimental data. This thesis aims at studying the developmental control of fin joint formation, which determines segment patterns of the rays in the caudal fin of zebrafish, before and after an amputation event, through a computational approach and imaging morpho-dynamics. We used a computational approach based on a quantitative framework developed for the analysis of fish fin development and regeneration and more specifically focused our analysis on the pattern of bone segments forming the ray. This allowed us to generate visual maps of the developing and regenerating caudal fins based on average fin data. The results from our experimental set show that bone segments at the amputation plane are longer after regeneration than segments at the same position in non-amputated fins. We also optimized a previously proposed morphogen driven model for fin growth and regeneration to accurately recreate segment numbers based on experimental data. Finally, we collected segment regression data that could be integrated into a new visual map method to analyse fin bony segment patterns.

Horizontal gene transfer, well characterized as the transfer of genomic material between organisms contributes hugely in the evolution and speciation of bacteria. The transfer of such material brings about bacteria that are virulent and also in possession of genes that render them resistant to antibiotics. This helps to spread about and recombine genes of their kind to other bacteria. Horizontally acquired genomic elements exhibit compositional features that are deviant from the rest of the other genes in a recipient genome. They possess features such as unusual GC%, atypical codon usage, oligonucleotide usage bias and direct repeats at their flanks that can be used to distinguish them from native genes in a genome. This work focused on the developments of statistical and computational methods to aid with the detection of genes that have undergone horizontal transfer, to help track down genes that could be of medical and environmental importance. Therefore, SeqWord Gene Island Sniffer (SWGIS), a statistically driven computational tool for the prediction of genomic islands, and GEI-DB, a comprehensive database of horizontally transferred genomic elements were established. The SWGIS tool allows the precise predictions of precise inserts of horizontally acquired gene clusters in prokaryotic genomic sequences. Thus, the GEI-DB stores all the foreign genomic inserts that have been detected in the study, together with their annotations and evolutionary measures, such as groups of genomic islands that share similarities in DNA and amino acids features. Copyright / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2009. / Biochemistry / unrestricted

Esta dissertação constitui um experimento na aplicação de ferramentas computacionais para análise de uma rede empírica de parentesco do povo indígena Kraho. A rede é formada por relações de filiação, casamento, onomástica e amizade formal. O experimento se baseia amplamente em dados etnográficos sobre os Kraho e os discute no contexto de teorias antropológicas do campo de estudos do parentesco, em especial da Teoria da Aliança. / This dissertation is an experiment in the application of computational tools for the analysis of a empiric kinship network of the Kraho indigenous people. The network is formed by relations of filiation, marriage, name-giving and formal friendship. The experiment is largely based in ethnographic data about the Kraho and discusses them in light of anthropological theories of the kinship studies field, especially the Alliance Theory.

Esta tese de doutoramento trata da integração da teoria piagetiana com a Ciência da Computação, mais especificamente, a análise de ferramentas computacionais do ponto de vista da lógica operatória. Para isso, foi preciso investigar, em primeiro lugar, a teoria do sujeito individual, no que se refere a função simbólica e reinterpretar estes conceitos no objeto. Neste caso, o objeto e a ferramenta computacional de uso individual. Portanto, somente a partir deste estudo foi possível construir o modelo geral de interação de um sujeito qualquer com uma ferramenta computacional, para depois analisá-la operatoriamente. Em um segundo momento, introduziu-se a teoria do sujeito coletivo que, para caracterizá-lo, foi necessária a compreensão de alguns conceitos relevantes da teoria em questão envolvidos nas noções de interação interindividual e cooperação. A partir de então, foram construídos os modelos interativos mais simples de um sujeito coletivo com três tipos de ferramentas computacionais de uso cooperativo. Para isso, foram abordados alguns aspectos relativos a Computação Cooperativa ou CSCW - Computer Supported Cooperative Work. Da mesma forma que ocorre no nível individual, foram analisadas operatoriamente ferramentas computacionais de uso cooperativo. / This thesis integrates the piagetian theory with Computer Science, more specifically, the computational tools analysis, from an operatory-logical point of view. For that, it was necessary to investigate, in a first step, the individual subject theory, in relation to the symbolic function and to interpret this concept in the object. In that case, the "object" is a computational tool for individual use. After this study it was possible to construct the general interaction model of any subject with a computational tool and to analyse it in an operatory form. In a second step, we introduce the collective subject theory. For that it was necessary to comprehend some relevant concepts of the theory in question involved in the notions of interindividual interaction and cooperation. After that, it was constructed the simplest interactive model of a collective subject in interaction with three types of computational tools for cooperative use. For that, some concepts related to CSCW or Computer Supported Cooperative Work were reported. In the same way that occurred in the individual level, the computational tools for cooperative use were analysed in an operatory form.

Esta tese de doutoramento trata da integração da teoria piagetiana com a Ciência da Computação, mais especificamente, a análise de ferramentas computacionais do ponto de vista da lógica operatória. Para isso, foi preciso investigar, em primeiro lugar, a teoria do sujeito individual, no que se refere a função simbólica e reinterpretar estes conceitos no objeto. Neste caso, o objeto e a ferramenta computacional de uso individual. Portanto, somente a partir deste estudo foi possível construir o modelo geral de interação de um sujeito qualquer com uma ferramenta computacional, para depois analisá-la operatoriamente. Em um segundo momento, introduziu-se a teoria do sujeito coletivo que, para caracterizá-lo, foi necessária a compreensão de alguns conceitos relevantes da teoria em questão envolvidos nas noções de interação interindividual e cooperação. A partir de então, foram construídos os modelos interativos mais simples de um sujeito coletivo com três tipos de ferramentas computacionais de uso cooperativo. Para isso, foram abordados alguns aspectos relativos a Computação Cooperativa ou CSCW - Computer Supported Cooperative Work. Da mesma forma que ocorre no nível individual, foram analisadas operatoriamente ferramentas computacionais de uso cooperativo. / This thesis integrates the piagetian theory with Computer Science, more specifically, the computational tools analysis, from an operatory-logical point of view. For that, it was necessary to investigate, in a first step, the individual subject theory, in relation to the symbolic function and to interpret this concept in the object. In that case, the "object" is a computational tool for individual use. After this study it was possible to construct the general interaction model of any subject with a computational tool and to analyse it in an operatory form. In a second step, we introduce the collective subject theory. For that it was necessary to comprehend some relevant concepts of the theory in question involved in the notions of interindividual interaction and cooperation. After that, it was constructed the simplest interactive model of a collective subject in interaction with three types of computational tools for cooperative use. For that, some concepts related to CSCW or Computer Supported Cooperative Work were reported. In the same way that occurred in the individual level, the computational tools for cooperative use were analysed in an operatory form.

Esta tese de doutoramento trata da integração da teoria piagetiana com a Ciência da Computação, mais especificamente, a análise de ferramentas computacionais do ponto de vista da lógica operatória. Para isso, foi preciso investigar, em primeiro lugar, a teoria do sujeito individual, no que se refere a função simbólica e reinterpretar estes conceitos no objeto. Neste caso, o objeto e a ferramenta computacional de uso individual. Portanto, somente a partir deste estudo foi possível construir o modelo geral de interação de um sujeito qualquer com uma ferramenta computacional, para depois analisá-la operatoriamente. Em um segundo momento, introduziu-se a teoria do sujeito coletivo que, para caracterizá-lo, foi necessária a compreensão de alguns conceitos relevantes da teoria em questão envolvidos nas noções de interação interindividual e cooperação. A partir de então, foram construídos os modelos interativos mais simples de um sujeito coletivo com três tipos de ferramentas computacionais de uso cooperativo. Para isso, foram abordados alguns aspectos relativos a Computação Cooperativa ou CSCW - Computer Supported Cooperative Work. Da mesma forma que ocorre no nível individual, foram analisadas operatoriamente ferramentas computacionais de uso cooperativo. / This thesis integrates the piagetian theory with Computer Science, more specifically, the computational tools analysis, from an operatory-logical point of view. For that, it was necessary to investigate, in a first step, the individual subject theory, in relation to the symbolic function and to interpret this concept in the object. In that case, the "object" is a computational tool for individual use. After this study it was possible to construct the general interaction model of any subject with a computational tool and to analyse it in an operatory form. In a second step, we introduce the collective subject theory. For that it was necessary to comprehend some relevant concepts of the theory in question involved in the notions of interindividual interaction and cooperation. After that, it was constructed the simplest interactive model of a collective subject in interaction with three types of computational tools for cooperative use. For that, some concepts related to CSCW or Computer Supported Cooperative Work were reported. In the same way that occurred in the individual level, the computational tools for cooperative use were analysed in an operatory form.

Esta dissertação constitui um experimento na aplicação de ferramentas computacionais para análise de uma rede empírica de parentesco do povo indígena Kraho. A rede é formada por relações de filiação, casamento, onomástica e amizade formal. O experimento se baseia amplamente em dados etnográficos sobre os Kraho e os discute no contexto de teorias antropológicas do campo de estudos do parentesco, em especial da Teoria da Aliança. / This dissertation is an experiment in the application of computational tools for the analysis of a empiric kinship network of the Kraho indigenous people. The network is formed by relations of filiation, marriage, name-giving and formal friendship. The experiment is largely based in ethnographic data about the Kraho and discusses them in light of anthropological theories of the kinship studies field, especially the Alliance Theory.

Para estudar os chamados Sistemas a Eventos Discretos (SEDs), existe uma variedade de tipos de modelos, mas, entretanto, estes acabam tratando de aspectos sistêmicos específicos, da mesma forma que suas análises. Para ter uma visão mais completa de tais sistemas, é importante lidar com esses tipos heterogêneos de modelos e com as técnicas desenvolvidas para sua integração. Este trabalho foca na questão da representação computacional desses modelos e de como adequá-la à heterogeneidade e à integração desses modelos. No que diz respeito à heterogeneidade, é proposta uma descrição matemática das ferramentas computacionais de modelagem e análise de SEDs, com a qual se pode visualizar as interações entre a heterogeneidade dos modelos, o poder de expressão e de montagem de representações de modelos e os processamentos de análise. Baseado nesta descrição e considerando-se os diversos custos envolvidos, diversas características são analisadas, de modo que, ao final, determina-se quais aquelas que são favoráveis para o caso de heterogeneidade e integração de modelos. Porém, existe ainda a heterogeneidade inerente aos modelos que não pode ser eliminada e isso constitui um obstáculo no caso de ter de lidar com modelos heterogêneos, representando um custo adicional para o aproveitamento de sua integração. Em relação a este caso, a proposta deste trabalho é de representar as informações semânticas associadas aos diversos modelos como forma de obter uma descrição integrada da dinâmica sendo modelada. Desde que as condições de consistência dessas representações sejam atendidas, com tal descrição, é possível visualizar os relacionamentos entre os diversos modelos e realizar análises sem ter que lidar com as diferenças estruturais dos vários tipos de modelos. Além disso, tais informações são úteis na construção de representações de modelos de SEDs e no estabelecimento de relacionamentos entre modelos de dinâmicas diferentes. Dessa discussão fica claro que tais representações têm papel fundamental para um efetivo processamento computacional das informações que a modelagem e análise oferecem. / Discrete Event Dynamic Systems (DEDS) can be approached by a variety of types of models, but each one deals with specific system aspects and whose analysis provides a limited set of information.For a more comprehensive understanding of DEDS, it is important to deal with these heterogeneous types of models and with techniques that integrate them. This work focus on the issue of computational representation of such models and of how to handle their heterogeneity and integration. In the case of the heterogeneity, a mathematical description of computational tools for modeling and analysis of DEDS is developed, based on which it is possible to visualize the interactions involving model heterogeneity, the capability of expressing and building model representations, and analysis processing. Based on this description and considering the various costs involved in the adoption of such tools, several characteristics are assessed, so that guidelines for configurations favourable to heterogeneity and integration of models are established. However, handling the heterogeneity of models does not eliminate it, remaining as a major obstacle when dealing with models of different types, representing an additional cost in their integration. Related with this issue, an approach based on the representation of the semantic information associated to the models as a means to generate an integrated description of the dynamics being modeled is introduced. As long as this representation presents consistency features, it is possible to visualize the various relationships between models and execute analysis without dealing, directly, with the structural differences observed in models of different types. Besides, the information being represented is helpful in the construction of representations of DEDS models and in establishing relationships between models referring to different dynamics. From all this discussion, it is clear that the proposed computational representation of information plays a fundamental role in the effective processing of the information provided by modeling and analysis.

Para estudar os chamados Sistemas a Eventos Discretos (SEDs), existe uma variedade de tipos de modelos, mas, entretanto, estes acabam tratando de aspectos sistêmicos específicos, da mesma forma que suas análises. Para ter uma visão mais completa de tais sistemas, é importante lidar com esses tipos heterogêneos de modelos e com as técnicas desenvolvidas para sua integração. Este trabalho foca na questão da representação computacional desses modelos e de como adequá-la à heterogeneidade e à integração desses modelos. No que diz respeito à heterogeneidade, é proposta uma descrição matemática das ferramentas computacionais de modelagem e análise de SEDs, com a qual se pode visualizar as interações entre a heterogeneidade dos modelos, o poder de expressão e de montagem de representações de modelos e os processamentos de análise. Baseado nesta descrição e considerando-se os diversos custos envolvidos, diversas características são analisadas, de modo que, ao final, determina-se quais aquelas que são favoráveis para o caso de heterogeneidade e integração de modelos. Porém, existe ainda a heterogeneidade inerente aos modelos que não pode ser eliminada e isso constitui um obstáculo no caso de ter de lidar com modelos heterogêneos, representando um custo adicional para o aproveitamento de sua integração. Em relação a este caso, a proposta deste trabalho é de representar as informações semânticas associadas aos diversos modelos como forma de obter uma descrição integrada da dinâmica sendo modelada. Desde que as condições de consistência dessas representações sejam atendidas, com tal descrição, é possível visualizar os relacionamentos entre os diversos modelos e realizar análises sem ter que lidar com as diferenças estruturais dos vários tipos de modelos. Além disso, tais informações são úteis na construção de representações de modelos de SEDs e no estabelecimento de relacionamentos entre modelos de dinâmicas diferentes. Dessa discussão fica claro que tais representações têm papel fundamental para um efetivo processamento computacional das informações que a modelagem e análise oferecem. / Discrete Event Dynamic Systems (DEDS) can be approached by a variety of types of models, but each one deals with specific system aspects and whose analysis provides a limited set of information.For a more comprehensive understanding of DEDS, it is important to deal with these heterogeneous types of models and with techniques that integrate them. This work focus on the issue of computational representation of such models and of how to handle their heterogeneity and integration. In the case of the heterogeneity, a mathematical description of computational tools for modeling and analysis of DEDS is developed, based on which it is possible to visualize the interactions involving model heterogeneity, the capability of expressing and building model representations, and analysis processing. Based on this description and considering the various costs involved in the adoption of such tools, several characteristics are assessed, so that guidelines for configurations favourable to heterogeneity and integration of models are established. However, handling the heterogeneity of models does not eliminate it, remaining as a major obstacle when dealing with models of different types, representing an additional cost in their integration. Related with this issue, an approach based on the representation of the semantic information associated to the models as a means to generate an integrated description of the dynamics being modeled is introduced. As long as this representation presents consistency features, it is possible to visualize the various relationships between models and execute analysis without dealing, directly, with the structural differences observed in models of different types. Besides, the information being represented is helpful in the construction of representations of DEDS models and in establishing relationships between models referring to different dynamics. From all this discussion, it is clear that the proposed computational representation of information plays a fundamental role in the effective processing of the information provided by modeling and analysis.

nÃo hà / The present work has for objective to use a model of analysis of computational tools and tabular georeferencing as instruments to diagnose and analyze the water balance of the whole system which meets the Port Complex of PecÃm â CPP, In order to provide support in decision making forward the critical events and to give guarantees of supply of raw water in quantity and quality for the multiple users already signed and with a forecast of new concessions within the Port Complex PecÃm. Through computational analysis and geo spatial, both of water sources as well as of the users connected to the water resources of the CPP, and with the measurement of some hydraulic information, mainly flow effectively consumed and flow grantee, you can draw as well, a diagram that shows the vulnerability or not this water system and the possible alternatives for solutions to avoid the undersupply of the Port Complex of Pecem, as well as show the prospect of water supply for the care of future water demand from the strategic planning and the study and projects of socio economic development for this important region. Thus, it is expected to develop an efficient network that holds the most different hydraulic structures, to allow the generation of more various scenarios involving the water balance and the security of supply of water to the Port Complex PecÃm. / O presente trabalho tem por objetivo utilizar um modelo de anÃlise de ferramentas computacionais tabulares e georreferenciamento como instrumentos para diagnosticar e analisar o balanÃo hÃdrico de todo o sistema que atende ao Complexo PortuÃrio do PecÃm â CPP, de forma a proporcionar suporte na tomada de decisÃo frente a eventos crÃticos e para dar garantias de abastecimento de Ãgua bruta em quantidade e qualidade para os mÃltiplos usuÃrios jà outorgados e com previsÃo de novas outorgas no Complexo PortuÃrio do PecÃm. AtravÃs anÃlise computacional e geo espacial, tanto das fontes hÃdricas bem como dos usuÃrios ligados aos recursos hÃdricos do CPP, e com a mensuraÃÃo de algumas informaÃÃes hidrÃulicas, principalmente vazÃo efetivamente consumida e vazÃo outorgada, pode-se traÃar assim, um esquema que mostre a vulnerabilidade ou nÃo desse sistema hÃdrico e as possÃveis alternativas de soluÃÃes para evitar o desabastecimento do Complexo PortuÃrio do PecÃm, bem como mostrar a perspectiva de oferta hÃdrica para atendimento de demanda hÃdrica futura a partir do planejamento estratÃgico e do estudo e projetos de desenvolvimento socioeconÃmico para este importante regiÃo. Sendo assim, espera-se elaborar uma eficiente rede que seja comporta dos mais diferentes estruturas hidrÃulica, para possibilitar a geraÃÃo dos mais diversos cenÃrios envolvendo o balanÃo hÃdrico e a seguranÃa do fornecimento de Ãgua para o Complexo PortuÃrio do PecÃm.