Submitted by Rodrigo Andrade (rodrigo.bomfim@fgvmail.br) on 2014-04-24T15:32:00Z No. of bitstreams: 1 diss_RodrigoAndrade.pdf: 591074 bytes, checksum: 533c9582d0fd79341698968896535e09 (MD5) / Approved for entry into archive by ÁUREA CORRÊA DA FONSECA CORRÊA DA FONSECA (aurea.fonseca@fgv.br) on 2014-04-30T19:55:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diss_RodrigoAndrade.pdf: 591074 bytes, checksum: 533c9582d0fd79341698968896535e09 (MD5) / Approved for entry into archive by Marcia Bacha (marcia.bacha@fgv.br) on 2014-05-08T13:35:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diss_RodrigoAndrade.pdf: 591074 bytes, checksum: 533c9582d0fd79341698968896535e09 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-08T13:40:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diss_RodrigoAndrade.pdf: 591074 bytes, checksum: 533c9582d0fd79341698968896535e09 (MD5) Previous issue date: 2014-03-17 / This paper studies cost-sharing rules under dynamic adverse selection. We present a typical principal-agent model with two periods, set up in Laffont and Tirole's (1986) canonical regulation environment. At first, when the contract is signed, the firm has prior uncertainty about its efficiency parameter. In the second period, the firm learns its efficiency and chooses the level of cost-reducing effort. The optimal mechanism sequentially screens the firm's types and achieves a higher level of welfare than its static counterpart. The contract is indirectly implemented by a sequence of transfers, consisting of a fixed advance payment based on the reported cost estimate, and an ex-post compensation linear in cost performance. / Este trabalho estuda regras de compartilhamento de custos sob seleção adversa dinâmica. Apresentamos um modelo típico de agente-principal com dois períodos, fundamentado no ambiente canônico de regulação de Laffont e Tirole (1986). De início, quando da assinatura do contrato, a firma possui incerteza prévia sobre seu parâmetro de eficiência. No segundo período, a firma aprende a sua eficiência e escolhe o nível de esforço para reduzir custos. O mecanismo ótimo efetua screening sequencial entre os tipos da firma e atinge um nível de bem-estar superior ao alcançado pelo mecanismo estático. O contrato é implementado indiretamente por uma sequência de transferências, que consiste em um pagamento fixo antecipado, baseado na estimativa de custos reportada pela firma, e uma compensação posterior linear no custo realizado.

Submitted by Cassiano Breno Machado Alves (cbmachado@fgvmail.br) on 2018-04-20T14:28:38Z No. of bitstreams: 1 Dissertação-v1.pdf: 11957652 bytes, checksum: 78e96faa5f48b92a4d06e05f0e10134b (MD5) / Approved for entry into archive by GILSON ROCHA MIRANDA (gilson.miranda@fgv.br) on 2018-05-17T13:11:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação-v1.pdf: 11957652 bytes, checksum: 78e96faa5f48b92a4d06e05f0e10134b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-18T13:46:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação-v1.pdf: 11957652 bytes, checksum: 78e96faa5f48b92a4d06e05f0e10134b (MD5) Previous issue date: 2017-09-20 / Esta tese coleciona 3 dos projetos por mim desenvolvidos durante meu período de doutoramento na Escola de Pós Graduação em Economia da Fundação Getulio Vargas. No primeiro capítulo apresento um artigo que nasce da percepção que métodos variacionais levam à formulas para a estrutura tributária ótima que podem não ser válidas em ambientes mais complexos. Para ilustrar tal ponto desenvolvemos um modelo no qual a falta de ordenação da característica não observada pelo governo gera uma não validade das condições inerentes à aplicação de métodos variacionais. No segundo capítulo apresento o estudo do desenho ótimo da estrutura tributária em uma economia formada por casais levando em conta o processo decisório dentro do domicílio. Neste artigo mostramos o impacto na estrutura tributária ótima quando o planejador social toma a utilidade de cada indivíduo, ao invés da utilidade agregada do domicílio, como unidade básica na formulação do seu critério de bem-estar. A terceira parte aborda o problema de regulação em um ambiente dinâmico e discute como o fenômeno conhecido como o ratchet effect é afetado ao se permitir tipos randômicos em uma relação entre um regulador (principal) e firma licitante (agent) na qual o primeiro não pode se comprometer a contratos de longo prazo. Neste caso toda informação revelada influencia os novos termos desta relação. / This thesis contains 3 articles developed as a partial requirement for the degree of Doctor in Economics at Escola de P´os Gradua¸c˜ao em Economia from Getulio Vargas Foundation. In the first chapter, I present a paper disscuss situations where the variational method fails to identify the Optmal tax system. This paper is co-authored with my advisors Carlos E. da Costa e Humberto Moreira. In the second chapter, we study the feature of an optimal tax system when we take the family structure in account. This article is also co-authored with my advisors and Felipe Lobel a student in this same department. In the last chapter, we study the problem of regulating a firm in a dinamic environment and we study how the ratchet effect changes when the type of agent is a random variable.

Submitted by Cassiano Breno Machado Alves (cbmachado@fgvmail.br) on 2013-03-25T17:36:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertação-CassianoAlves.pdf: 1625072 bytes, checksum: e0c471a98095069d8e0e991dcf7489cf (MD5) / Approved for entry into archive by Marcia Bacha (marcia.bacha@fgv.br) on 2013-04-03T18:51:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação-CassianoAlves.pdf: 1625072 bytes, checksum: e0c471a98095069d8e0e991dcf7489cf (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-03T18:51:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação-CassianoAlves.pdf: 1625072 bytes, checksum: e0c471a98095069d8e0e991dcf7489cf (MD5) Previous issue date: 2012-05-03 / This paper investigates the introduction of type dynamic in the La ont and Tirole's regulation model. The regulator and the rm are engaged in a two period relationship governed by short-term contracts, where, the regulator observes cost but cannot distinguish how much of the cost is due to e ort on cost reduction or e ciency of rm's technology, named type. There is asymmetric information about the rm's type. Our model is developed in a framework in which the regulator learns with rm's choice in the rst period and uses that information to design the best second period incentive scheme. The regulator is aware of the possibility of changes in types and takes that into account. We show how type dynamic builds a bridge between com- mitment and non-commitment situations. In particular, the possibility of changing types mitigates the \ratchet e ect'. We show that for small degree of type dynamic the equilibrium shows separation and the welfare achived is close to his upper bound (given by the commitment allocation).

[ES] Esta Tesis ha sido dedicada al modelado multiescala considerando al anfitrión celular para el análisis y ajuste de circuitos genéticos sintéticos para bioproducción. Los objetivos principales fueron: 1. El desarrollo de un modelo que considere el anfitrión celular de tamaño reducido enfocado para simulación y análisis. 2. El desarrollo de herramientas de programación para el modelado y la simulación, orientada a la biología sintética. 3. La implementación de un modelo multiescala que considere las escalas relevantes para la bioproducción (biorreactor, célula y circuito sintético). 4. El análisis del controlador antitético considerando las interacciones célula-circuito, como ejemplo de aplicación de las herramientas desarrolladas. 5. El desarrollo y la validación experimental de leyes de control robusto para biorreactores continuos. El trabajo presentado en esta Tesis cubre las tres escalas del proceso de bioproducción. La primera escala es el biorreactor: esta escala considera la dinámica macroscópica del sustrato y la biomasa, y como estas dinámica se conecta con el estado interno de las células. La segunda escala es la célula anfitriona: esta escala considera la dinámica interna de la célula y la competencia por los recursos limitados compartidos para la expresión de proteínas. La tercera escala es el circuito genético sintético: esta escala considera la dinámica de expresión de los circuitos sintéticos exógenos y la carga que inducen en la célula anfitriona. Por último, como <<cuarta>> escala, parte de la Tesis se ha dedicado a desarrollar herramientas de software para el modelado y la simulación. Este documento se divide en siete capítulos. El Capítulo 1 es una introducción general al trabajo de la Tesis y su justificación; también presenta un mapa visual de la Tesis y enumera las principales contribuciones. El Capítulo 2 muestra el desarrollo del modelo del anfitrión celular (los Capítulos 4 y 5 hacen uso de este modelo para sus simulaciones). El Capítulo 3 presenta OneModel: una herramienta de software desarrollada en la Tesis que facilita el modelado y la simulación en biología sintética, en particular, facilita el uso del modelo del anfitrión celular. El Capítulo 4 utiliza el modelo del anfitrión celular para montar el modelo multiescala que considera el biorreactor y analiza el título, la productividad y el rendimiento en la expresión de una proteína exógena. El Capítulo 5 analiza un circuito más complejo, el recientemente propuesto y muy citado controlador biomolecular antitético, utilizando el modelo del anfitrión celular. El Capítulo 6 muestra el diseño de estrategias de control no lineal que permiten controlar la concentración de biomasa en un biorreactor continuo de forma robusta. El Capítulo 7 resume y presenta las principales conclusiones de la Tesis. En el Apéndice A se muestra el desarrollo teórico del modelo del anfitrión celular. Esta Tesis destaca la importancia de estudiar la carga celular en los sistemas biológicos, ya que estos efectos son muy notables y generan interacciones entre circuitos aparentemente independientes. La Tesis proporciona herramientas para modelar, simular y diseñar circuitos genéticos sintéticos teniendo en cuenta estos efectos de carga y permite el desarrollo de modelos que conecten estos fenómenos en los circuitos genéticos sintéticos, que van desde la dinámica intracelular de la expresión génica hasta la dinámica macroscópica de la población de células dentro del biorreactor. / [CA] Aquesta Tesi tracta del modelat multiescala considerant l'amfitrió ce\lgem ular per a l'anàlisi i ajust de circuits genètics sintètics per a bioproducció. Els objectius principals van ser: 1. El desenvolupament d'un model de grandària reduïda que considere l'amfitrió ce\lgem ular, enfocat al seu ús en simulació i anàlisi. 2. El desenvolupament d'eines de programari per al modelatge i la simulació, orientada a la biologia sintètica. 3. La implementació d'un model multiescala que considere les escales rellevants per a la bioproducció (bioreactor, cè\lgem ula i circuit sintètic). 4. L'anàlisi del controlador antitètic considerant les interacciones cè\lgem ula-circuit, com a exemple d'aplicació de les eines desenvolupades. 5. El desenvolupament i la validació experimental de lleis de control robust per a bioreactors continus. El treball presentat en aquesta Tesi cobreix les tres escales del procés de bioproducció. La primera escala és el bioreactor: aquesta escala considera la dinàmica macroscòpica del substrat i la biomassa, i com aquestes dinàmiques es connecten amb l'estat intern de les cè\lgem ules. La segona escala és la cè\lgem ula amfitriona: aquesta escala considera la dinàmica interna de la cè\lgem ula i la competència pels recursos limitats compartits per a l'expressió de proteïnes. La tercera escala és la del circuit genètic sintètic: aquesta escala considera la dinàmica d'expressió de circuits sintètics exógens i la càrrega que indueixen en la cè\lgem ula amfitriona. Finalment, com a <<quarta>> escala, part de la Tesi s'ha dedicat a desenvolupar eines de programari per al modelatge i la simulació. Aquest document es divideix en set capítols. El Capítol 1 és una introducció general al treball de la Tesi i la seua justificació; també presenta un mapa visual de la Tesi i enumera les principals contribucions. El Capítol 2 mostra el desenvolupament del model de l'amfitrió ce\lgem ular (els Capítols 4 i 5 fan ús d'aquest model per a les seues simulacions). El Capítol 3 presenta OneModel: una eina de programari desenvolupada en la Tesi que facilita el modelatge i la simulació en biologia sintètica, en particular, facilita l'ús del model de l'amfitrió ce\lgem ular. El Capítol 4 utilitza el model de l'amfitrió ce\lgem ular per a muntar el model multiescala que considera el bioreactor i analitza el títol, la productivitat i el rendiment en l'expressió d'una proteïna exògena. El Capítol 5 analitza un circuit més complex, el recentment proposat i molt citat controlador biomolecular antitètic, utilitzant el model de l'amfitrió ce\lgem ular. El Capítol 6 mostra el disseny d'estratègies de control no lineal que permeten controlar la concentració de biomassa en un bioreactor continu de manera robusta. El Capítol 7 resumeix i presenta les principals conclusions de la Tesi. En l'Apèndix A es mostra el desenvolupament teòric del model de l'amfitrió ce\lgem ular. Aquesta Tesi destaca la importància d'estudiar la càrrega ce\lgem ular en els sistemes biològics, ja que aquests efectes són molt notables i generen interaccions entre circuits aparentment independents. La Tesi proporciona eines per a modelar, simular i dissenyar circuits genètics sintètics tenint en compte aquests efectes de càrrega i permet el desenvolupament de models que connecten aquests fenòmens en els circuits genètics sintètics, que van des de la dinàmica intrace\lgem ular de l'expressió gènica fins a la dinàmica macroscòpica de la població de cè\lgem ules dins del bioreactor. / [EN] This Thesis was devoted to the multi-scale host-aware analysis and tuning of synthetic gene circuits for bioproduction. The main objectives were: 1. The development of a reduced-size host-aware model for simulation and analysis purposes. 2. The development of a software toolbox for modeling and simulation, oriented to synthetic biology. 3. The implementation of a multi-scale model that considers the scales relevant to bioproduction (bioreactor, cell, and synthetic circuit). 4. The host-aware analysis of the antithetic controller, as an example of the application of the developed tools. 5. The development and experimental validation of robust control laws for continuous bioreactors. The work presented in this Thesis covers the three scales of the bioproduction process. The first scale is the bioreactor: this scale considers the macroscopic substrate and biomass dynamics and how these dynamics connect to the internal state of the cells. The second scale is the host cell: this scale considers the internal dynamics of the cell and the competition for limited shared resources for protein expression. The third scale is the synthetic genetic circuit: this scale considers the dynamics of expressing exogenous synthetic circuits and the burden they induce on the host cell. Finally, as a <<fourth>> scale, part of the Thesis was devoted to developing software tools for modeling and simulation. This document is divided into seven chapters. Chapter 1 is an overall introduction to the Thesis work and its justification; it also presents a visual map of the Thesis and lists the main contributions. Chapter 2 shows the development of the host-aware model (Chapters 4 and 5 make use of this model for their simulations). Chapter 3 presents OneModel: a software tool developed in the Thesis that facilitates modeling and simulation for synthetic biology---in particular, it facilitates the use of the host-aware model---. Chapter 4 uses the host-aware model to assemble the multi-scale model considering the bioreactor and analyzes the titer, productivity (rate), and yield in expressing an exogenous protein. Chapter 5 analyzes a more complex circuit, the recently proposed and highly cited antithetic biomolecular controller, using the host-aware model. Chapter 6 shows the design of nonlinear control strategies that allow controlling the concentration of biomass in a continuous bioreactor in a robust way. Chapter 7 summarizes and presents the main conclusions of the Thesis. Appendix A shows the theoretical development of the host-aware model. This Thesis emphasizes the importance of studying cell burden in biological systems since these effects are very noticeable and generate interactions between seemingly unconnected circuits. The Thesis provides tools to model, simulate and design synthetic genetic circuits taking into account these burden effects and allowing the development of models that connect phenomena in synthetic genetic circuits, ranging from the intracelullar dynamics of gene expression to the macroscopic dynamics of the population of cells inside the bioreactor. / This research was funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 grant number PID2020-117271RB-C21, and MINECO/AEI, EU grant number DPI2017-82896- C2-1-R. The author was recipient of the grant “Programa para la Formación de Personal Investigador (FPI) de la Universitat Politècnica de València — Subprograma 1 (PAID-01-2017)”. The author was also a grantee of the predoctoral stay “Ayudas para Movilidad de Estudiantes de Doctorado de la Universitat Politècnica de València 2019”. The Control Theory and Systems Biology Lab of the ETH Zürich is acknowledged for accepting the author in their facilities as predoctoral stay and their valuable collaboration sharing knowledge. / Santos Navarro, FN. (2022). Multi-Scale Host-Aware Modeling for Analysis and Tuning of Synthetic Gene Circuits for Bioproduction [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/183473 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales