Este trabalho apresenta uma generalização do modelo mínimo de movimento coletivo de Vicsek-Gregoire adaptado para a descrição da dinâmica celular de organismos pluricelulares de dois tipos de tecidos, como encontrado na Hydra Vulgaris. O trabalho se divide em duas partes. Na primeira é feita uma revisão histórica dos experimentos biológicos sobre o assunto assim como dos principais modelos matemáticos usados para descrever o problema. Ao final é apresentado o novo modelo mínimo de movimento coletivo (modelo de animóides) que será usado no restante da dissertação. Na segunda parte é feita uma exploração dos aspectos do modelo. Primeiro é construído um diagrama de fases para uma população homogênea de animóides (partículas), na qual se encontrou quatro fases distintas: gasosa, líquida, sólida e a de movimento coletivo. Também foi feito um estudo mais detalhado da difusão interna dos animóides dentro de um agregado, incluindo casos heterogêneos, onde se encontrou a existência de uma aparente superdifusão, assim como tempos de confinamento, para certos conjuntos de parâmetros. Finalmente ao final da segunda parte o modelo foi aplicado à simulação da segregação celular a partir de dois tecidos misturados. Além de se obter resultados que concordam perfeitamente com a principal hipótese biológica sobre o fenômeno, também foi estudado o papel que o movimento coletivo das células desempenha na segregação dos tecidos. / This work presents a generalization of the minimal collective movement model of Vicsek-Gregoire adapted for the description of the dynamics of multi-cellular organisms with two kinds of tissues, like Hydra Vulgaris. This work is composed of two main parts. In the first one an historical review is made about the biological experiments concerning the subject and also about the main mathematical models used for de description of the problem. At the end a new minimal collective movement model (boids model), which will be used in the rest of this dissertation, is presented. In the second part the model is explored in a more systematically way. First a phase diagram is build for an homogeneous population of boids (particles) where is found the existence of four distinct phases: gas, liquid, solid and also the collective movement phase. A study of the internal diffusion of boids inside a cluster is also made for both homogeneous and heterogeneous cases. An apparent super-diffusion, as also a trap time, is founded for certain sets of parameters. Finally, at the end of the second part the model is used for the simulation of the tissue segregation phenomena. The results obtained are in perfect agreement with the main biological hypothesis, and a study of the role of the collective movement in the segregation dynamics is also made.

Este trabalho apresenta uma generalização do modelo mínimo de movimento coletivo de Vicsek-Gregoire adaptado para a descrição da dinâmica celular de organismos pluricelulares de dois tipos de tecidos, como encontrado na Hydra Vulgaris. O trabalho se divide em duas partes. Na primeira é feita uma revisão histórica dos experimentos biológicos sobre o assunto assim como dos principais modelos matemáticos usados para descrever o problema. Ao final é apresentado o novo modelo mínimo de movimento coletivo (modelo de animóides) que será usado no restante da dissertação. Na segunda parte é feita uma exploração dos aspectos do modelo. Primeiro é construído um diagrama de fases para uma população homogênea de animóides (partículas), na qual se encontrou quatro fases distintas: gasosa, líquida, sólida e a de movimento coletivo. Também foi feito um estudo mais detalhado da difusão interna dos animóides dentro de um agregado, incluindo casos heterogêneos, onde se encontrou a existência de uma aparente superdifusão, assim como tempos de confinamento, para certos conjuntos de parâmetros. Finalmente ao final da segunda parte o modelo foi aplicado à simulação da segregação celular a partir de dois tecidos misturados. Além de se obter resultados que concordam perfeitamente com a principal hipótese biológica sobre o fenômeno, também foi estudado o papel que o movimento coletivo das células desempenha na segregação dos tecidos. / This work presents a generalization of the minimal collective movement model of Vicsek-Gregoire adapted for the description of the dynamics of multi-cellular organisms with two kinds of tissues, like Hydra Vulgaris. This work is composed of two main parts. In the first one an historical review is made about the biological experiments concerning the subject and also about the main mathematical models used for de description of the problem. At the end a new minimal collective movement model (boids model), which will be used in the rest of this dissertation, is presented. In the second part the model is explored in a more systematically way. First a phase diagram is build for an homogeneous population of boids (particles) where is found the existence of four distinct phases: gas, liquid, solid and also the collective movement phase. A study of the internal diffusion of boids inside a cluster is also made for both homogeneous and heterogeneous cases. An apparent super-diffusion, as also a trap time, is founded for certain sets of parameters. Finally, at the end of the second part the model is used for the simulation of the tissue segregation phenomena. The results obtained are in perfect agreement with the main biological hypothesis, and a study of the role of the collective movement in the segregation dynamics is also made.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper presents the obtaining of electric power consumption curves, from the responses generated by an embedded low-cost Raspberry Pi 2 Model B system running the Linux operating system Raspbian working as a remote access server SSH, which is assessed through different types of access and brute force attacks dictionaries through specialized tools Medusa and Hydra, as well as the tool Metasploit unspecialized. The energy behavior is interpreted by a current consumption measurement system developed by low embedded platform cost Arduino Uno that runs a current sensor based on ACS721ELC-5A Hall effect chip, which has the ability to collect the variations generated by the platform test in response to events produced by the proposed test scenarios, the data is processed by the framework Matlab that collects, parses and normalizes using the Welch method, the current signal which is interpreted by Arduino Uno subsequently presents a standard curve It features a particular event based on scenarios of evidence. The results show the different curves standard patterns, and contextualized on the types of scenarios evaluated subsequently presents a theoretical mathematical model of the proposed power consumption, as well as rules or signatures proposed to identify an attack using the detection method of standards used IDS Snort. These current curves facilitate understanding and obtaining a pattern of current consumption for each access and attack the embedded platform. / Este trabalho apresenta a obtenção de curvas de consumo de corrente elétrica, a partir das respostas geradas por um sistema embarcado de baixo custo Raspberry Pi 2 Model B executando o sistema operacional Linux Raspbian trabalhando como um servidor de acesso remoto SSH, que é avaliado através de diferentes tipos de acessos e ataques de força bruta com dicionários através das ferramentas especializadas Medusa e Hydra, como também a ferramenta não especializada Metasploit. O comportamento energético é interpretado por um sistema de medição de consumo de corrente desenvolvido pela plataforma embarcada de baixo custo Arduino Uno que administra um sensor de corrente baseado no chip ACS721ELC- 5A de efeito Hall, que possui a capacidade de coletar as variações geradas pela plataforma de teste em resposta aos eventos produzidos pelos cenários de provas propostos, os dados são processados pelo Framework Matlab que coleta, analisa e normaliza por meio do método de Welch o sinal de corrente que é interpretado pelo Arduino Uno, posteriormente apresentase uma curva padrão que caracteriza um determinado evento baseado nos cenários de provas. Os resultados apresentam as diferentes curvas padrões normalizadas, e contextualizadas nos tipos de cenários avaliados, seguidamente apresenta-se um modelo matemático teórico do consumo de corrente proposto, como também as regras ou assinaturas propostas para identificar um ataque através do método de detecção por padrões que utilizada o IDS Snort. Essas curvas de corrente facilitam o entendimento e obtenção de um padrão de consumo de corrente para cada acesso e ataque na plataforma embarcada.

Virtual reality is a concept that has existed for some time but the recent advances in the performance of commercial computers has led the development of different commercial head mounted displays, for example the Oculus Rift. With this growing interest in virtual reality, it is important to evaluate existing techniques used when designing user interfaces. In addition, it is also important to develop new techniques to be able to give the user the best experience when using virtual reality applications. This thesis investigates the design of a user interface for a virtual reality using Oculus Rift combined with the Razer Hydra and Leap Motion as input devices. A set of different graphical user interface components were developed and, together with the different input devices, evaluated with a user test to try to determine their advantages. During the implementation of the project the importance of giving the user feedback was shown. Adding both visual and aural feedback when interacting with the GUI increases the usability of the system. According to the conducted user test, people preferred using the Leap Motion even if it was not the easiest input device to use. It also showed that the current implementation of input devices was not precise enough to be able to draw conclusions about the different user interface components.

The thesis focuses on the analysis of the processing informational system MES Hydra used by automotive company Jopp Automotive s. r. o.. Since the company does not use full potential of the described system, emphasis will be placed especially on the modules involved in the production process. The analysis will be carried out by user's perspective and also the actual implementation and suggestions about possible improving of user´s interface or potential application of additional options of the system will be considered. The integral part of the thesis are production schemes, on that facts and ideas for process optimalization controlled by the system will be discussed.

This thesis attempts to provide new insight into some population-dynamical problems and also proposes a new perspective on certain models of ecological communities. Following a short introduction into the field of mathematical modelling of population dynamics, the first chapter investigates the paradoxical Hydra Effect, the increase of mean population size as a response to an increase in mortality rate, in a class of simple predator-prey models. The main result is that a Hydra Effect occurs if and only if the system dynamics are oscillatory, which has interesting implications for the theory of optimal harvesting and biocontrol of invasive species. The second chapter discusses how coordinate transformations change the structure of intraguild predation food webs, establishing a close connection of certain cases of intraguild predation to simpler community modules such as exploitative competition and food chains. These results and possible generalizations of them could have wide-ranging implications for the question of how structural properties of food webs determine population-dynamical properties such as ecological stability and persistence. The last chapter presents numerical investigations of how random environmental fluctuations affect the spatiotemporal dynamics of oscillatory reaction-diffusion models, such as classical predator-prey and simple lambda-omega systems. These results in particular question whether travelling waves arising from these models can explain similar spatiotemporal waves found in natural populations.

We studied regenerating bilayered tissue toroids dissected from Hydra vulgaris polyps and relate our macroscopic observations to the dynamics of force-generating mesoscopic cytoskeletal structures. Tissue fragments undergo a specific toroid–spheroid folding process leading to complete regeneration towards a new organism. The time scale of folding is too fast for biochemical signalling or morphogenetic gradients, which forced us to assume purely mechanical self-organization. The initial pattern selection dynamics was studied by embedding toroids into hydro-gels, allowing us to observe the deformation modes over longer periods of time.We found increasing mechanical fluctuations which break the toroidal symmetry, and discuss the evolution of their power spectra for various gel stiffnesses. Our observations are related to singlecell studies which explain the mechanical feasibility of the folding process. In addition, we observed switching of cells from a tissue bound to a migrating state after folding failure as well as in tissue injury. We found a supra-cellularactin ring assembled along the toroid’s inner edge. Its contraction can lead to the observed folding dynamics as we could confirm by finite element simulations. This actin ring in the inner cell layer is assembled by myosin-driven length fluctuations of supra-cellular F-actin bundles (myonemes) in the outer cell layer.

Foram realizados testes de toxicidade ao longo de dois anos, com amostras de água e sedimento do rio Corumbataí, entre Novembro de 2004 e Setembro de 2006, com o objetivo de avaliar a qualidade da água e do sedimento. Os testes de toxicidade aguda realizados com os organismos Chironomus xanthus, Daphnia magna, Hydra attenuata, Lactuca sativa e Pseudokirchneriella subcapitata indicaram variados graus de toxicidade nos diferentes pontos de coleta do rio Corumbataí, com maior ocorrência de toxicidade nos pontos de coleta mais próximos à foz do rio, principalmente devido à afluência do Ribeirão Claro. Todas as amostras de sedimento se mostraram mais tóxicas do que as amostras de água dos mesmos locais, para todos os organismos utilizados, em todas as coletas realizadas. Para todos os organismos, foram realizados testes de sensibilidade, com substância de referência (NaCl), mensalmente, a fim de garantir a qualidade dos cultivos em laboratório e dos bioensaios realizados, com resultados regulares e satisfatórios. Os efeitos produzidos pelas amostras ambientais sobre as sementes de alface (Lactuca sativa) foram bastante variáveis e irregulares, não possibilitando os cálculos de CI50. Decidiu-se por bem suspender a realização deste teste após um ano. Dentre todos os endpoints avaliados, os dos testes de Hydra attenuata e Pseudokirchneriella subcapitata se mostraram mais sensíveis, e o de Daphnia magna o menos sensível às amostras testadas. A avaliação da toxicidade através de efeitos subletais em H. attenuata se mostrou um bom parâmetro de avaliação das condições ambientais do rio Corumbataí, sendo um dos endpoints mais sensíveis utilizados. Outros testes de toxicidade foram realizados em algumas das oito coletas realizadas neste estudo, em caráter complementar: teste de toxicidade crônica com D. magna, teste de toxicidade LuminoTox, que utiliza sistemas enzimáticos vegetais, e o teste de genotoxicidade com Allium cepa, com o objetivo de avaliar suas sensibilidades e contribuições ao estudo. Estes bioensaios adicionaram informações a respeito dos níveis de poluição e toxicidade do rio Corumbataí, contribuindo com os bioensaios principais. Informações como parâmetros físicos e químicos, quantificação de elementos químicos e herbicidas ofereceram subsídios para a interpretação dos resultados obtidos com os testes de toxicidade. São apresentados também resultados das atividades referentes ao estágio de doutorado realizado no exterior (doutorado-sanduíche), no período de Setembro a Dezembro de 2007, na agência de proteção ambiental Environment Canada, no qual foi aplicado um teste de toxicidade com linhagens microbianas (MARA assay) em amostras de água e sedimento, juntamente com nanomateriais / Toxicity tests were conducted for two years with water and sediment samples from Corumbataí River, between November 2004 and September 2006, in order to assess the water and sediment quality. Acute toxicity tests conducted with Chironomus xanthus, Daphnia magna, Hydra attenuata, Lactuca sativa and Pseudokirchneriella subcapitata showed varying degrees of toxicity along the river course, with more toxic results in the sampling sites near the river mouth, due mainly to the inflow of Ribeirão Claro. All sediment samples were more toxic than the water samples (from the corresponding sites), for all test organisms, and for all samplings. Sensitivity tests were performed monthly, with NaCl as the reference toxicant, in order to guarantee both the laboratory culture quality and the bioassays conducted with these organisms. Results with NaCl were regular and satisfactory. The effects of the samples on lettuce seeds (L. sativa) were irregular, thus not allowing the estimative of IC50. It was decided to suspend the performance of this bioassay after one year of testing. Among all studied tests and endpoints, the tests with H. attenuata and P. subcapitata had the most sensitive endpoints, and the acute toxicity test with D. magna had the less sensitive one. Toxicity assessment of Corumbataí River based on Hydra sub-lethality endpoint was one of the most sensitive among the tested ones. Other bioassays were conducted at least once as part of this study, as a complementary assessment: the 21-day chronic toxicity test with D. magna, the LuminoTox bioassay, and the genotoxicity test with Allium cepa, in order to assess their sensitivity and contribution to the present study. These bioassays added information about the contamination levels and toxicity of Corumbataí River, contributing with the main bioassays performed. Data such as physical and chemical parameters, metals and herbicides determinations had a contribution to bioassay results interpretation. Results from a research project developed during a four-month stay (from September 2007 to December 2007) at Environment Canada Protection Agency are further described, regarding the application of the MARA bioassay, (conducted with 11 microbial strains), testing water and sediment samples, along with nanomaterials

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Foram realizados testes de toxicidade ao longo de dois anos, com amostras de água e sedimento do rio Corumbataí, entre Novembro de 2004 e Setembro de 2006, com o objetivo de avaliar a qualidade da água e do sedimento. Os testes de toxicidade aguda realizados com os organismos Chironomus xanthus, Daphnia magna, Hydra attenuata, Lactuca sativa e Pseudokirchneriella subcapitata indicaram variados graus de toxicidade nos diferentes pontos de coleta do rio Corumbataí, com maior ocorrência de toxicidade nos pontos de coleta mais próximos à foz do rio, principalmente devido à afluência do Ribeirão Claro. Todas as amostras de sedimento se mostraram mais tóxicas do que as amostras de água dos mesmos locais, para todos os organismos utilizados, em todas as coletas realizadas. Para todos os organismos, foram realizados testes de sensibilidade, com substância de referência (NaCl), mensalmente, a fim de garantir a qualidade dos cultivos em laboratório e dos bioensaios realizados, com resultados regulares e satisfatórios. Os efeitos produzidos pelas amostras ambientais sobre as sementes de alface (Lactuca sativa) foram bastante variáveis e irregulares, não possibilitando os cálculos de CI50. Decidiu-se por bem suspender a realização deste teste após um ano. Dentre todos os endpoints avaliados, os dos testes de Hydra attenuata e Pseudokirchneriella subcapitata se mostraram mais sensíveis, e o de Daphnia magna o menos sensível às amostras testadas. A avaliação da toxicidade através de efeitos subletais em H. attenuata se mostrou um bom parâmetro de avaliação das condições ambientais do rio Corumbataí, sendo um dos endpoints mais sensíveis utilizados. Outros testes de toxicidade foram realizados em algumas das oito coletas realizadas neste estudo, em caráter complementar: teste de toxicidade crônica com D. magna, teste de toxicidade LuminoTox, que utiliza sistemas enzimáticos vegetais, e o teste de genotoxicidade com Allium cepa, com o objetivo de avaliar suas sensibilidades e contribuições ao estudo. Estes bioensaios adicionaram informações a respeito dos níveis de poluição e toxicidade do rio Corumbataí, contribuindo com os bioensaios principais. Informações como parâmetros físicos e químicos, quantificação de elementos químicos e herbicidas ofereceram subsídios para a interpretação dos resultados obtidos com os testes de toxicidade. São apresentados também resultados das atividades referentes ao estágio de doutorado realizado no exterior (doutorado-sanduíche), no período de Setembro a Dezembro de 2007, na agência de proteção ambiental Environment Canada, no qual foi aplicado um teste de toxicidade com linhagens microbianas (MARA assay) em amostras de água e sedimento, juntamente com nanomateriais / Toxicity tests were conducted for two years with water and sediment samples from Corumbataí River, between November 2004 and September 2006, in order to assess the water and sediment quality. Acute toxicity tests conducted with Chironomus xanthus, Daphnia magna, Hydra attenuata, Lactuca sativa and Pseudokirchneriella subcapitata showed varying degrees of toxicity along the river course, with more toxic results in the sampling sites near the river mouth, due mainly to the inflow of Ribeirão Claro. All sediment samples were more toxic than the water samples (from the corresponding sites), for all test organisms, and for all samplings. Sensitivity tests were performed monthly, with NaCl as the reference toxicant, in order to guarantee both the laboratory culture quality and the bioassays conducted with these organisms. Results with NaCl were regular and satisfactory. The effects of the samples on lettuce seeds (L. sativa) were irregular, thus not allowing the estimative of IC50. It was decided to suspend the performance of this bioassay after one year of testing. Among all studied tests and endpoints, the tests with H. attenuata and P. subcapitata had the most sensitive endpoints, and the acute toxicity test with D. magna had the less sensitive one. Toxicity assessment of Corumbataí River based on Hydra sub-lethality endpoint was one of the most sensitive among the tested ones. Other bioassays were conducted at least once as part of this study, as a complementary assessment: the 21-day chronic toxicity test with D. magna, the LuminoTox bioassay, and the genotoxicity test with Allium cepa, in order to assess their sensitivity and contribution to the present study. These bioassays added information about the contamination levels and toxicity of Corumbataí River, contributing with the main bioassays performed. Data such as physical and chemical parameters, metals and herbicides determinations had a contribution to bioassay results interpretation. Results from a research project developed during a four-month stay (from September 2007 to December 2007) at Environment Canada Protection Agency are further described, regarding the application of the MARA bioassay, (conducted with 11 microbial strains), testing water and sediment samples, along with nanomaterials