En este trabajo se propuso un modelo de crecimiento celular, el cual considera tanto la proliferación como la difusión. A través de experimentos in silico del modelo propuesto, se estudió la dinámica de la interfaz del cultivo creciendo, obteniéndose que ésta pertenece a la clase de universalidad Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) (exponente de rugosidad: α = 0,48(3), α = 0,46(4) y α = 0,51(4), para diferentes valores de la probabilidad de crecimiento; exponente de crecimiento: β = 0,32(3)). Los resultados obtenidos concuerdan con datos experimentales de cultivos in vitro realizados por otros autores. Además, para analizar la velocidad de la interfaz y los perfiles de ocupación de las células, se realizó una comparación de los resultados de los experimentos in silico del modelo con una aproximación de campo medio de una ecuación maestra. Una vez comprendido el comportamiento del modelo, se aplica una modificación, incorporando un ruido congelado en la matriz de crecimiento. Se estudia nuevamente su dinámica de crecimiento y se concluye que para bajos valores de ruido, la dinámica de la interfaz sigue perteneciendo a la clase de universalidad KPZ. A medida que el ruido toma relevancia, la velocidad de la interfaz va disminuyendo hasta que finalmente, en cierto valor crítico, la interfaz se congela experimentando una transición de fase de segundo orden. El exponente del parámetro de orden obtenido es θ = 0, 20(2). En el punto crítico, se verificó que el término no lineal de la ecuación KPZ tiende a cero, obteniendose los exponentes α = 1,03(4) y β = 0,81(3), pertenecientes a la clase de universalidad Edwards-Wilkinson congelado (QEW). En forma complementaria, se estudió la resolución numérica de la ecuación KPZ con ruido congelado para ciertos valores controversiales del término no lineal, es decir λ < 0 y λ = 0.

Orientador: Wilson Castro Ferreira Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-07-23T23:15:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiazRodrigues_LuizAlberto_D.pdf: 4625758 bytes, checksum: e73e2419f22cd68978e3b198a2457e82 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

Orientador : Rodney Carlos Bassanezi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-07-18T03:52:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bald_AtelmoAloisio_M.pdf: 2680822 bytes, checksum: 11988a2810f2126686f8b1aa0c2c2fdf (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Não informado. / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Marcelo Messias / Banca: Luis Fernando de Osório Mello / Banca: Vanessa Avansini Botta Pirani / Resumo: Nesta dissertação fazemos um estudo de modelos biológicos do tipo Lotka-Volterra, utilizando como ferramenta principal a teoria qualitativa das equações diferenciais ordinárias. Abordamos, no plano e no espaço, alguns modelos do tipo predador-presa. Analisamos os comportamentos das soluções sob a variação dos parâmetros e tratamos com detalhes a bifurcação de Hopf, que dá origem a uma órbita periódica isolada (ciclo limite). Estudamos também um teorema devido a Li e Muldowney [16] sobre a estabilidade global de um ponto de equilíbrio para um sistema x˙ = f(x), x ∈ Rn. Aplicamos este resultado no estudo de um modelo de HIV tridimensional, provando a estabilidade global de um ponto de equilíbrio, para certos valores dos parâmetros. Para o mesmo modelo, verificamos a ocorrência de uma dupla bifurcação de Hopf, que leva ao surgimento e posterior desaparecimento de um ciclo limite, ao variarmos um dos parâmetros envolvidos no sistema. As bifurcações de Hopf ocorrem simultaneamente à perda de estabilidade global do ponto de equilíbrio / Abstract: In this work we present a study of biological models of Lotka-Volterra type, using as main tool the qualitative theory of ordinary differential equations. We analyze some two and three dimensional predator-prey models. The behavior of the solutions are studied under the variation of parameters and it is shown that a Hopf bifurcation occurs, leading to the creation of an isolated periodic orbit (limit cycle). We also study a theorem due to Li and Muldowney [16] about the global stability of an equilibrium point of a system x˙ = f(x), x ∈ Rn. We apply this result in the analysis of a three dimensional model of HIV with treatment, showing the global stability of an equilibrium point, for certain parameter values. For the same model, we prove the occurrence of two Hopf bifurcations, leading to the birth and subsequent death of a limit cycle, when we vary one of the parameters of the model. The Hopf bifurcations occurs simultaneously to the lack of global stability of the equilibrium point / Mestre

Conexões de ordem mais alta do que dois entre neurônios são estudadas, principalmente para duas regras de aprendizado, a saber, o modelo de Hopfield generalizado e o modelo Truncado. Ambos modelos podem ser considerados como correções ao modelo de Hopfield original, que contém somente interações entre pares de neurônios. Para o modelo Truncado, as regras de aprendizado contêm misturas de memórias, diferentemente de todas prévias generalizações do modelo de Hopfield. As propriedades de equilíbrio são analisadas usando teoria de campo médio (réplicas) e comparadas com simulações numéricas. A dinâmica, no limite de extrema diluição, é também investigada. Nas versões completamente conexas, enquanto o comportamento de um dos modelos qualitativamente se assemelha ao de Hopfield, o outro apresenta um novo e rico comportamento: dependendo da temperatura T e do peso e das conexões de quarta ordem, o sistema apresenta duas regiões distintas de recuperação, separadas por uma lacuna, assim como várias transições de fase. Além disso, aparentemente os estados de vidro de spin desaparecem acima de um certo valor do parâmetro de armazenamento a. Um algoritmo ótimo de aprendizado é introduzido, o qual aumenta a capacidade de armazenamento sem aumentar os pesos dos termos de ordem mais alta. A dinâmica pode apresentar pontos fixos, órbitas periódicas e caóticas, dependendo novamente dos pesos e, do nível de ruído T e da carga da rede a. Como no caso anterior, há um valor ótimo no valor dos pesos que aumenta a capacidade do sistema. / High order connections between neurons are studied, mainly for two different learning rules, the oves from the generalized Hopfield and Truncated models. Both terms may act as corrections to the original, two neuron interaction Hopfield model. In the truncated model, the learning rules contain mixing of memories, differently from ali generalizations of the Hopfield model. Equilibrium properties are analyzed using the replica mean-field theory and compared with numerical simulations. The dynamics, in the extreme dilution limit, is also investigated. In the fully connected versions, while the behavior of one model qualitatively resembles the original Hopfield one, the other presents a new and very rich behavior: depending on temperature and the strength e of the fourth order connections, the system presents two distinct retrieval regions separated by a gap, as well as several phase transitions. Also, spin glass states seems to disappear above a certain value of the load parameter a. An optimal learning algorithm for fourth order connections is given and the storage capacity is improved without increasing the weight of the higher order term. The dynamics may display fixed points, periodic and chaotic orbits depending on the weight of the high order connections e, the noise levei T and the network load. As in the related fully connected case, there is an optimal value of the weight e that improves the storage capacity of the system.

Conexões de ordem mais alta do que dois entre neurônios são estudadas, principalmente para duas regras de aprendizado, a saber, o modelo de Hopfield generalizado e o modelo Truncado. Ambos modelos podem ser considerados como correções ao modelo de Hopfield original, que contém somente interações entre pares de neurônios. Para o modelo Truncado, as regras de aprendizado contêm misturas de memórias, diferentemente de todas prévias generalizações do modelo de Hopfield. As propriedades de equilíbrio são analisadas usando teoria de campo médio (réplicas) e comparadas com simulações numéricas. A dinâmica, no limite de extrema diluição, é também investigada. Nas versões completamente conexas, enquanto o comportamento de um dos modelos qualitativamente se assemelha ao de Hopfield, o outro apresenta um novo e rico comportamento: dependendo da temperatura T e do peso e das conexões de quarta ordem, o sistema apresenta duas regiões distintas de recuperação, separadas por uma lacuna, assim como várias transições de fase. Além disso, aparentemente os estados de vidro de spin desaparecem acima de um certo valor do parâmetro de armazenamento a. Um algoritmo ótimo de aprendizado é introduzido, o qual aumenta a capacidade de armazenamento sem aumentar os pesos dos termos de ordem mais alta. A dinâmica pode apresentar pontos fixos, órbitas periódicas e caóticas, dependendo novamente dos pesos e, do nível de ruído T e da carga da rede a. Como no caso anterior, há um valor ótimo no valor dos pesos que aumenta a capacidade do sistema. / High order connections between neurons are studied, mainly for two different learning rules, the oves from the generalized Hopfield and Truncated models. Both terms may act as corrections to the original, two neuron interaction Hopfield model. In the truncated model, the learning rules contain mixing of memories, differently from ali generalizations of the Hopfield model. Equilibrium properties are analyzed using the replica mean-field theory and compared with numerical simulations. The dynamics, in the extreme dilution limit, is also investigated. In the fully connected versions, while the behavior of one model qualitatively resembles the original Hopfield one, the other presents a new and very rich behavior: depending on temperature and the strength e of the fourth order connections, the system presents two distinct retrieval regions separated by a gap, as well as several phase transitions. Also, spin glass states seems to disappear above a certain value of the load parameter a. An optimal learning algorithm for fourth order connections is given and the storage capacity is improved without increasing the weight of the higher order term. The dynamics may display fixed points, periodic and chaotic orbits depending on the weight of the high order connections e, the noise levei T and the network load. As in the related fully connected case, there is an optimal value of the weight e that improves the storage capacity of the system.

Conexões de ordem mais alta do que dois entre neurônios são estudadas, principalmente para duas regras de aprendizado, a saber, o modelo de Hopfield generalizado e o modelo Truncado. Ambos modelos podem ser considerados como correções ao modelo de Hopfield original, que contém somente interações entre pares de neurônios. Para o modelo Truncado, as regras de aprendizado contêm misturas de memórias, diferentemente de todas prévias generalizações do modelo de Hopfield. As propriedades de equilíbrio são analisadas usando teoria de campo médio (réplicas) e comparadas com simulações numéricas. A dinâmica, no limite de extrema diluição, é também investigada. Nas versões completamente conexas, enquanto o comportamento de um dos modelos qualitativamente se assemelha ao de Hopfield, o outro apresenta um novo e rico comportamento: dependendo da temperatura T e do peso e das conexões de quarta ordem, o sistema apresenta duas regiões distintas de recuperação, separadas por uma lacuna, assim como várias transições de fase. Além disso, aparentemente os estados de vidro de spin desaparecem acima de um certo valor do parâmetro de armazenamento a. Um algoritmo ótimo de aprendizado é introduzido, o qual aumenta a capacidade de armazenamento sem aumentar os pesos dos termos de ordem mais alta. A dinâmica pode apresentar pontos fixos, órbitas periódicas e caóticas, dependendo novamente dos pesos e, do nível de ruído T e da carga da rede a. Como no caso anterior, há um valor ótimo no valor dos pesos que aumenta a capacidade do sistema. / High order connections between neurons are studied, mainly for two different learning rules, the oves from the generalized Hopfield and Truncated models. Both terms may act as corrections to the original, two neuron interaction Hopfield model. In the truncated model, the learning rules contain mixing of memories, differently from ali generalizations of the Hopfield model. Equilibrium properties are analyzed using the replica mean-field theory and compared with numerical simulations. The dynamics, in the extreme dilution limit, is also investigated. In the fully connected versions, while the behavior of one model qualitatively resembles the original Hopfield one, the other presents a new and very rich behavior: depending on temperature and the strength e of the fourth order connections, the system presents two distinct retrieval regions separated by a gap, as well as several phase transitions. Also, spin glass states seems to disappear above a certain value of the load parameter a. An optimal learning algorithm for fourth order connections is given and the storage capacity is improved without increasing the weight of the higher order term. The dynamics may display fixed points, periodic and chaotic orbits depending on the weight of the high order connections e, the noise levei T and the network load. As in the related fully connected case, there is an optimal value of the weight e that improves the storage capacity of the system.

Orientadores: Rosana Almada Bassani, Jose Wilson Magalhães Bassani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-29T04:04:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZafalonJunior_Nivaldo_M.pdf: 1477869 bytes, checksum: a8b49631cb4b27db43e7230bfbf806b2 (MD5) Previous issue date: 2001 / Mestrado

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-02-09T10:36:22Z No. of bitstreams: 1 igordeoliveiraknop.pdf: 9278336 bytes, checksum: 3ba3e63654031ff0b2d334733fcd215b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-02-09T13:54:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 igordeoliveiraknop.pdf: 9278336 bytes, checksum: 3ba3e63654031ff0b2d334733fcd215b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T13:54:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 igordeoliveiraknop.pdf: 9278336 bytes, checksum: 3ba3e63654031ff0b2d334733fcd215b (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / A biologia sistêmica é uma das áreas emergentes mais poderosas no terceiro milênio por combinar de forma interdisciplinar conhecimentos e ferramentas da biologia, ciência da computação, medicina, química e engenharia. Entretanto, o contínuo desenvolvimento de experimentoscomputacionaiséacompanhadoporproblemascomoaintegraçãomanualde ferramentas para simulação e análise; a perda de modelos pela obsolescência de software; e a dificuldade para reprodução dos experimentos devido à falta de detalhes do ambiente de execução utilizado. A maioria dos modelos quantitativos publicados em biologia são perdidos porque eles, ou não estão mais disponíveis, ou porque são insuficientemente caracterizados para permitir sua reprodução. Este trabalho propõe uma abordagem para guiaroregistrodeexperimentosin silico comfoconasuareprodução.Aabordagemprevê a criação de uma série de anotações durante um trabalho em modelagem computacional, amparado por um ambiente de software, onde o pesquisador realiza as etapas de integração de ferramentas, descrição de processos e execução de experimentos. O objetivo é capturaroprocessodemodelagemdeformanãoinvasivaparaaumentaratrocadeconhecimento, permitir repetição e validação dos resultados e diminuir o retrabalho em grupos depesquisainterdisciplinares.Umambientecomputacionalprotótipofoiconstruídoedois fluxos de trabalho de ferramentas diferentes foram integradas como estudos de caso. O primeiro usa modelos da eletrofisiologia cardíaca para se construir novas aplicações sobre o ambiente. O segundo apresenta um novo uso para os metamodelos de dinâmica de sistemas para simular a resposta do sistema imune inato em uma seção planar de tecido. Foi observada a completa captura dos workflow de simulação e tratamento dos dados de saída nos dois experimentos de controle. O ambiente permitiu a reprodução e adaptação dos experimentos em três níveis diferentes: a criação de novos experimentos utilizando a mesma estrutura do original; a definição de novos aplicativos que utilizam variações da estrutura do experimento original; reaproveitamento do fluxo de trabalho para alterações nos modelos e condições originais. / Systems Biology is one of the most powerful emerging areas in the third millennium that combines, in an interdisciplinary way, knowledge and tools of Biology, Computer Science, Medicine, Chemistry and Engineering. However, the continued development of computational experiments is accompanied by problems such as manual integration of tools to simulation and analysis; loss of models due software obsolescence; and the difficulty to reproduce the experiments due to lack of details of the execution environment used. Most quantitative models published in Biology are lost because they, or are no longer available or are insufficiently characterized for reproduction. This work proposes an approach to guide the registration of in silico experiments focused on its reproduction. The approach involvesthecreationofaseriesofannotationsduringcomputationalmodeling,supported by a software environment where the researcher conducts the tool integration steps, process description and execution of experiments. The goal is to noninvasively capture the modelingprocesstoincreasetheexchangeofknowledge,allowrepetitionandvalidationof the results and reduce rework in interdisciplinary research groups. A prototype was built and two different workflows have been integrated as case studies. The first uses models and tools of cardiac electrophysiology to build new applications on the environment. The secondpresentsanewuseforthesystemdynamicsmetamodelingtosimulatetheresponse of the innate immune system in a planar section of tissue. The complete capture of workflow, consisting of simulation and processing of output data, in two control experiments, was observed. The environment allowed the reproduction and adaptation of experiments at three different levels: the creation of new experiments using the same structure as the original one; the definition of new applications that use variations of the structure of the original experiment; the reuse of workflow to change models and original condition.

A pressão positiva contínua nas vias aéreas(CPAP) é a forma mais simples de ventilação não invasiva. O objetivo deste estudo é comparar o desempenho de dois modelos de gerador de fluxo com um ventilador projetado especificamente para ventilação não invasiva no modo CPAP, através de um modelo mecânico de pulmão e em voluntários sadios, em três diferentes alimentações de pressão e em CPAP de 5, 10 e 15 cm H2O. Conclui-se que os geradores de fluxo têm capacidade similar ao ventilador específico para manter o nível de CPAP, se ajustados para sua melhor pressão de alimentação, que foi ao redor de 100 L/min / Continuous positive airway pressure (CPAP) is the simplest form of noninvasive ventilation. Mechanical ventilators designed to invasive ventilation, ventilators specifically designed to noninvasive ventilation (NIV-Ventilator) and continuous flow generators can provide CPAP. The objectives of this study is compare the performance of two continuous flow generators with a ventilator designed to NIV to deliver continuous positive airway pressure (CPAP) and compare flow generators using different oxygen pressure supplies in lung model and healthy subjects, in CPAP of 5, 10 and 15 cm H2O. It was observed that flow generators had similar performance to noninvasive ventilator if they were adjust in their best output flow, that was around 100 L/min