Submitted by Mayara Nascimento (mayara.nascimento@ufba.br) on 2016-06-07T13:45:30Z No. of bitstreams: 1 dissertacaodiego.pdf: 404917 bytes, checksum: 6236f80504a54ebb5daf11d5b6a52e3f (MD5) / Approved for entry into archive by Alda Lima da Silva (sivalda@ufba.br) on 2016-06-13T17:04:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertacaodiego.pdf: 404917 bytes, checksum: 6236f80504a54ebb5daf11d5b6a52e3f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-13T17:04:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacaodiego.pdf: 404917 bytes, checksum: 6236f80504a54ebb5daf11d5b6a52e3f (MD5) / Apresentamos uma prova detalhada do limite hidrodinâmico do Processo de Exclusão Simples e Simétrico utilizando o método da Entropia Relativa. Nós provamos este resultado para tal processo evoluindo no toro discreto unidimensional Tn com escala difusiva (n) = n2. O método da Entropia é de grande dificuldade técnica, por isso o estudamos no caso com interação mais simples possível (o Processo de Exclusão Simples e Simétrico).

No presente trabalho, estudamos alguns sistemas de partículas interagentes que podem ser vistos como modelos simples de fluxo de tráfego, a saber: O Processo de Hammersley-Aldous-Diaconis e o Processo de Exclusão. Exploramos suas representações como modelos de crescimento no plano. Ênfase é dada aos casos em que há mais de um tipo de partícula, aos processos multiclasses e às suas relações com modelos de filas. Analogia entre os modelos é usada para provar os resultados. Por fim, damos uma nova prova para o cálculo da variância assintótica reescalonada do fluxo de partículas de segunda classe no processo de Hammersley multiclasse em equilíbrio. / In the present work we study the following interacting particle systems which can be seen as simple models of traffic flow: The Hammersley-Aldous-Diaconis Process and the Exclusion Process. We explore the related growth models in the plane. Focus is given to cases where there are more than one kind of particles, to the multitype processes and to their relations with queue models. Analogy between the models is used to prove the results. At last, we give a new proof for the calculation of the asimptotic flux of second class particles in the Multiclass Hammersley process in equilibrium.

Motores moleculares são proteínas capazes de transportar objetos tais como vesículas, organelas e macromoléculas ao longo do citoesqueleto. Tratam-se de dispositivos bastante interessantes do ponto de vista físico, pois produzem trabalho em um ambiente extremamente ruidoso. Recentemente, diversos experimentos realizados in vivo têm revelado que objetos transportados por motores moleculares ao longo dos microtúbulos apresentam movimento bidirecional. Embora o movimento unidirecional dos motores envolvidos no transporte destes objetos seja bem caracterizado tanto experimentalmente quanto teoricamente, o movimento bidirecional das partículas transportadas pelos motores ainda não é bem entendido. Contudo, acredita-se que este fenômeno seja causado pela cooperatividade dos motores moleculares. Existem na literatura diversos trabalhos que visam descrever o comportamento coletivo de partículas locomovendo-se sobre uma rede unidimensional com interações de volume excluído e taxas de transição assimétricas. Estes modelos são conhecidos como TASEP (Totally asymmetric simple exclusion processes ) ou ASEP (Asymmetric simple exclusion processes ) e fazem parte de uma classe de modelos denominados sistemas difusivos dirigidos_. Embora alguns autores tenham utilizado modelos do tipo ASEP e TASEP para descrever o movimento dos motores moleculares exclusivamente [37], [38], não há ainda nesta visão microscópica, extensões deste modelo para incorporar as partículas cuja dinâmica depende exclusivamente da presença de motores. No presente trabalho propomos um modelo de exclusão, desenvolvido com o intuito de descrever o movimento conjunto de motores moleculares e das partículas carregadas pelos mesmos, as quais por simplicidade denominamos vesículas. Neste modelo, as vesículas não possuem dinâmica própria, ou seja, dependem da interação com os motores moleculares para se movimentarem. Procuramos soluções analíticas para este modelo para o 1 RESUMO 2 caso em que há apenas uma vesícula locomovendo-se sobre a rede. Utilizando o método das matrizes [32], calculamos a velocidade média da vesícula no estado estacionário e analisamos seu comportamento em situações de interesse. / Molecular motors are proteins that transport objects such as vesicles, organelles and macromolecules along the cytoskeletum of cells. For physics, they are very interesting devices because they are able to generate work in an extremely viscous environment. Recently, many in vivo experiments have revealed that objects transported by molecular motors move bidirectionally along microtubules. Although the unidirectional movement of such molecular motors is experimentally and theoretically well characterized, the movement of particles transported by these motors is not well understood yet. However, this fenomenum is believed to be caused by the cooperativity of molecular motors. A great number of works are found in literature, which were formulated to describe the collective behaviour of many particles moving in a one-dimensional lattice with a preferred hop rate and exclusion. These models are known as TASEP (Totally asymmetric simple exclusion processes) or ASEP (Asymmetric simple exclusion processes) and are part of a class of models named _driven di_usive systems_. Although some authors made use of ASEP and TASEP models to describe the movement of molecular motors [37], [38], there is not yet, in this microscopic point of view, extensions of these models capable of incorporate particles which the dynamics depends exclusivaly from the presence of motors. In this work we propose a exclusion model developed to describe the joint movement of molecular motors and particles, generally called vesicles. In this model, vesicles do not have a proper dynamics, that is, they on the interaction with molecular motors to move. We look after analytical solutions of this model when there is only one vesicle moving on the lattice. We use a matrix formulation [32] to obtain the mean velocity of the vesicle and analyse its behaviour in situations of interest.

Motores moleculares são proteínas capazes de transportar objetos tais como vesículas, organelas e macromoléculas ao longo do citoesqueleto. Tratam-se de dispositivos bastante interessantes do ponto de vista físico, pois produzem trabalho em um ambiente extremamente ruidoso. Recentemente, diversos experimentos realizados in vivo têm revelado que objetos transportados por motores moleculares ao longo dos microtúbulos apresentam movimento bidirecional. Embora o movimento unidirecional dos motores envolvidos no transporte destes objetos seja bem caracterizado tanto experimentalmente quanto teoricamente, o movimento bidirecional das partículas transportadas pelos motores ainda não é bem entendido. Contudo, acredita-se que este fenômeno seja causado pela cooperatividade dos motores moleculares. Existem na literatura diversos trabalhos que visam descrever o comportamento coletivo de partículas locomovendo-se sobre uma rede unidimensional com interações de volume excluído e taxas de transição assimétricas. Estes modelos são conhecidos como TASEP (Totally asymmetric simple exclusion processes ) ou ASEP (Asymmetric simple exclusion processes ) e fazem parte de uma classe de modelos denominados sistemas difusivos dirigidos_. Embora alguns autores tenham utilizado modelos do tipo ASEP e TASEP para descrever o movimento dos motores moleculares exclusivamente [37], [38], não há ainda nesta visão microscópica, extensões deste modelo para incorporar as partículas cuja dinâmica depende exclusivamente da presença de motores. No presente trabalho propomos um modelo de exclusão, desenvolvido com o intuito de descrever o movimento conjunto de motores moleculares e das partículas carregadas pelos mesmos, as quais por simplicidade denominamos vesículas. Neste modelo, as vesículas não possuem dinâmica própria, ou seja, dependem da interação com os motores moleculares para se movimentarem. Procuramos soluções analíticas para este modelo para o 1 RESUMO 2 caso em que há apenas uma vesícula locomovendo-se sobre a rede. Utilizando o método das matrizes [32], calculamos a velocidade média da vesícula no estado estacionário e analisamos seu comportamento em situações de interesse. / Molecular motors are proteins that transport objects such as vesicles, organelles and macromolecules along the cytoskeletum of cells. For physics, they are very interesting devices because they are able to generate work in an extremely viscous environment. Recently, many in vivo experiments have revealed that objects transported by molecular motors move bidirectionally along microtubules. Although the unidirectional movement of such molecular motors is experimentally and theoretically well characterized, the movement of particles transported by these motors is not well understood yet. However, this fenomenum is believed to be caused by the cooperativity of molecular motors. A great number of works are found in literature, which were formulated to describe the collective behaviour of many particles moving in a one-dimensional lattice with a preferred hop rate and exclusion. These models are known as TASEP (Totally asymmetric simple exclusion processes) or ASEP (Asymmetric simple exclusion processes) and are part of a class of models named _driven di_usive systems_. Although some authors made use of ASEP and TASEP models to describe the movement of molecular motors [37], [38], there is not yet, in this microscopic point of view, extensions of these models capable of incorporate particles which the dynamics depends exclusivaly from the presence of motors. In this work we propose a exclusion model developed to describe the joint movement of molecular motors and particles, generally called vesicles. In this model, vesicles do not have a proper dynamics, that is, they on the interaction with molecular motors to move. We look after analytical solutions of this model when there is only one vesicle moving on the lattice. We use a matrix formulation [32] to obtain the mean velocity of the vesicle and analyse its behaviour in situations of interest.

Neste trabalho definimos o processo de exclusão simples simétrico em tempo discreto sobre grafos por meio de permutações com restrições sobre os índices dos vértices dos grafos. O processo é uma generalização das permutações dos índices do grafo completo. Apresentamos algoritmos de Monte Carlo e de amostragem sequencial por importância para amostrar permutações com restrições inspirados pelo problema análogo de calcular permanentes. Como aplicação, utilizamos esses algoritmos para estimar os tempos de relaxação do processo de exclusão simples simétrico em tempo discreto sobre grafos aleatórios densos de Erdös-Rényi com laços / In this work we define the symmetric simple exclusion process in discrete time over graphs by means of suitably restricted permutations over the labels of the vertices of the graphs. The process is a generalization of the shuffling of labels on the complete graph. Straightforward Monte Carlo and sequential importance sampling algorithms to sample restricted permutations inspired by the related problem of computing permanents are discussed. We illustrate the formalism by estimating the relaxation times of the symmetric simple exclusion process in discrete time over dense loop-augmented Erdös-Rényi random graphs

Neste trabalho definimos o processo de exclusão simples simétrico em tempo discreto sobre grafos por meio de permutações com restrições sobre os índices dos vértices dos grafos. O processo é uma generalização das permutações dos índices do grafo completo. Apresentamos algoritmos de Monte Carlo e de amostragem sequencial por importância para amostrar permutações com restrições inspirados pelo problema análogo de calcular permanentes. Como aplicação, utilizamos esses algoritmos para estimar os tempos de relaxação do processo de exclusão simples simétrico em tempo discreto sobre grafos aleatórios densos de Erdös-Rényi com laços / In this work we define the symmetric simple exclusion process in discrete time over graphs by means of suitably restricted permutations over the labels of the vertices of the graphs. The process is a generalization of the shuffling of labels on the complete graph. Straightforward Monte Carlo and sequential importance sampling algorithms to sample restricted permutations inspired by the related problem of computing permanents are discussed. We illustrate the formalism by estimating the relaxation times of the symmetric simple exclusion process in discrete time over dense loop-augmented Erdös-Rényi random graphs

No presente trabalho, estudamos alguns sistemas de partículas interagentes que podem ser vistos como modelos simples de fluxo de tráfego, a saber: O Processo de Hammersley-Aldous-Diaconis e o Processo de Exclusão. Exploramos suas representações como modelos de crescimento no plano. Ênfase é dada aos casos em que há mais de um tipo de partícula, aos processos multiclasses e às suas relações com modelos de filas. Analogia entre os modelos é usada para provar os resultados. Por fim, damos uma nova prova para o cálculo da variância assintótica reescalonada do fluxo de partículas de segunda classe no processo de Hammersley multiclasse em equilíbrio. / In the present work we study the following interacting particle systems which can be seen as simple models of traffic flow: The Hammersley-Aldous-Diaconis Process and the Exclusion Process. We explore the related growth models in the plane. Focus is given to cases where there are more than one kind of particles, to the multitype processes and to their relations with queue models. Analogy between the models is used to prove the results. At last, we give a new proof for the calculation of the asimptotic flux of second class particles in the Multiclass Hammersley process in equilibrium.