Submitted by Gabriela Colovati de Almeida null (gabriela_cda@hotmail.com) on 2017-04-10T22:11:56Z No. of bitstreams: 1 dissertação_biometria.pdf: 2213048 bytes, checksum: f963dd06573d06d3cd2f1b1b6b00280a (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-17T18:47:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 almeida_gc_me_bot.pdf: 2213048 bytes, checksum: f963dd06573d06d3cd2f1b1b6b00280a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T18:47:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 almeida_gc_me_bot.pdf: 2213048 bytes, checksum: f963dd06573d06d3cd2f1b1b6b00280a (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, a dinâmica de transmissão da dengue é analisada por intermédio de simulações numéricas do sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares, considerando a mobilidade humana como fator de interesse para descrever a persistência e difusão dessa enfermidade. O sistema de equações é composto pela interação dos compartimentos da população de humanos e vetores para um modelo de k espaços discretos bem definidos (patches). Em particular, o número básico de reprodução para o caso de dois patches é obtido pela construção da Matriz de Próxima Geração e sua influência na dinâmica da doença é analisada. Os resultados atingidos mostram que o patch inicialmente livre da doença, passou a ser afetado pela mobilidade humana. / In this work, the dynamics of dengue fever transmission is analyzed through numerical simulations of the system of nonlinear ordinary differential equations, considering human mobility as a factor of interest to describe the persistence and diffusion of this disease. The system of equations is composed of the interaction of the human population compartments and vectors for a model of k well-defined discrete spaces (patches). In particular, the basic reproduction number for the case of two patches is obtained by constructing the Next Generation Matrix and its influence on disease dynamics is analyzed. The results attained show that the initially disease-free patch was affected by human mobility.

O presente trabalho tem por objetivo obter uma metodologia para a simulação do escoamento no interior da bifurcação da artéria carótida. Como a análise completa deste tipo de fluxo não é uma tarefa óbvia. simplificações quanto ao fluido e método numérico são necessárias. Desta forma, o escoamento analisado no presente trabalho, no interior da artéria carótida, é considerado como sendo bidimensional, incompressível, viscoso, em regime permanente, com paredes rígidas e newtoniana com viscosidade e massa específ'ica um pouco superiores a da água. Estas hipóteses são baseadas no fato de que o sangue para altas taxas de cisalhamento, como as encontradas na artéria carótida, comporta-se como um fluido newtoniana incompressível semelhante a água; o que não ocorre para baixas taxas de cisalhamento como em algumas outras artérias ou veias do corpo humano. Adota-se, neste caso, o método de diferenças finitas para a formulação incompressível, onde as equações de conservação da quantidade de movimento são utilizadas para obter os componentes do vetor velocidade e a equação da continuidade juntamente com a quantidade do movimento para obter a pressão, baseado no processo de integração temporal de Runge-Kutta de três estágios e com aproximação espacial de segunda ordem. Emprega-se ainda coordenadas generalizadas devido à forma geométrica da carótida ser complexa. Cuidados adicionais são tomados na aplicação das condições de contorno. Resultados numéricos são apresentados para três geometrias: um duto simples, uma artéria carótida e um duto com obstrução (ressalto). O escoamento no interior do duto visa a verificação do código confeccionado pois este problema possui solução analítica. Com o mesmo código analisa-se regiões que apresentam distúrbios do fluxo, com a presença de recirculação e aumento da tensão de cisalhamento, no interior da artéria carótida, e por fim analisa-se a influência do número de Reynolds, variando entre 100 e 500, para um modelo de estenose (estreitamento) no interior de um duto. Observações importantes como redução da velocidade na região de bifurcação e na região do sinus da artéria carótida são verificadas podendo auxiliar a prática da medicina na detecção e/ou prevenção de doenças como aterosclerose que são causas de morte principalmente em adultos. / The goal o f the present work is to obtain a numerical methodology for the tlow simulatíon through a carotid artery bifurcation. As the complete numerical flow analysis is not easy and obvious, simplifications related to the tluid and the numerical method are necessary (or indispensable). In this way, the tlow situation ts considered to be two-dimensionaL incompressible, viscous. steady state, with rigid walls and for a Newtonian fluid with density and viscosity slightly greater than for the water. These hypothesis are based on the fact that the blood. submitted to high strain deformations. as in the carotid artery, behaves as a Newtonian incompressible fluid (it seems like water); what does not occur at many other parts ofthe human body. ln order to solve this flow problem the finite difference method based on the incompressible formulation is employed. In this method the momentum equations are used to obtain the velocity vector components and the continuity equation, together with the momentum equations, to obtain the pressure. This numerical technique is based on the three stages Runge-Kutta time stepping scheme for a second order spatial discretization. Body fitted coordinates are used dueto the geometry complexity ofthe carotid artery. Additional care has to be taken with the implementation ofboundary conditions. Numerical results are obtained for three geometries: a duct, a carotid artery and a blocked duct. The simple duct flow was analyzed because of its geo"\etrical simplicity and in order to verify the code written in cartesian and generalized coordinates. With the same code the carotid artery flow with recirculation zones and high strain rates was analysed and finally the flow into a blocked duct for Reynolds numbers between 100 and 500 (a stenosis model) was analysed. Important observations as the decrease o f velocity at the bifurcation region and in the sinus of the internai carotid artery are obtained which can help medicai practice in the detection and/or prevention of diseases like the atherosclerosis which kills mainly adults.

O presente trabalho tem por objetivo obter uma metodologia para a simulação do escoamento no interior da bifurcação da artéria carótida. Como a análise completa deste tipo de fluxo não é uma tarefa óbvia. simplificações quanto ao fluido e método numérico são necessárias. Desta forma, o escoamento analisado no presente trabalho, no interior da artéria carótida, é considerado como sendo bidimensional, incompressível, viscoso, em regime permanente, com paredes rígidas e newtoniana com viscosidade e massa específ'ica um pouco superiores a da água. Estas hipóteses são baseadas no fato de que o sangue para altas taxas de cisalhamento, como as encontradas na artéria carótida, comporta-se como um fluido newtoniana incompressível semelhante a água; o que não ocorre para baixas taxas de cisalhamento como em algumas outras artérias ou veias do corpo humano. Adota-se, neste caso, o método de diferenças finitas para a formulação incompressível, onde as equações de conservação da quantidade de movimento são utilizadas para obter os componentes do vetor velocidade e a equação da continuidade juntamente com a quantidade do movimento para obter a pressão, baseado no processo de integração temporal de Runge-Kutta de três estágios e com aproximação espacial de segunda ordem. Emprega-se ainda coordenadas generalizadas devido à forma geométrica da carótida ser complexa. Cuidados adicionais são tomados na aplicação das condições de contorno. Resultados numéricos são apresentados para três geometrias: um duto simples, uma artéria carótida e um duto com obstrução (ressalto). O escoamento no interior do duto visa a verificação do código confeccionado pois este problema possui solução analítica. Com o mesmo código analisa-se regiões que apresentam distúrbios do fluxo, com a presença de recirculação e aumento da tensão de cisalhamento, no interior da artéria carótida, e por fim analisa-se a influência do número de Reynolds, variando entre 100 e 500, para um modelo de estenose (estreitamento) no interior de um duto. Observações importantes como redução da velocidade na região de bifurcação e na região do sinus da artéria carótida são verificadas podendo auxiliar a prática da medicina na detecção e/ou prevenção de doenças como aterosclerose que são causas de morte principalmente em adultos. / The goal o f the present work is to obtain a numerical methodology for the tlow simulatíon through a carotid artery bifurcation. As the complete numerical flow analysis is not easy and obvious, simplifications related to the tluid and the numerical method are necessary (or indispensable). In this way, the tlow situation ts considered to be two-dimensionaL incompressible, viscous. steady state, with rigid walls and for a Newtonian fluid with density and viscosity slightly greater than for the water. These hypothesis are based on the fact that the blood. submitted to high strain deformations. as in the carotid artery, behaves as a Newtonian incompressible fluid (it seems like water); what does not occur at many other parts ofthe human body. ln order to solve this flow problem the finite difference method based on the incompressible formulation is employed. In this method the momentum equations are used to obtain the velocity vector components and the continuity equation, together with the momentum equations, to obtain the pressure. This numerical technique is based on the three stages Runge-Kutta time stepping scheme for a second order spatial discretization. Body fitted coordinates are used dueto the geometry complexity ofthe carotid artery. Additional care has to be taken with the implementation ofboundary conditions. Numerical results are obtained for three geometries: a duct, a carotid artery and a blocked duct. The simple duct flow was analyzed because of its geo"\etrical simplicity and in order to verify the code written in cartesian and generalized coordinates. With the same code the carotid artery flow with recirculation zones and high strain rates was analysed and finally the flow into a blocked duct for Reynolds numbers between 100 and 500 (a stenosis model) was analysed. Important observations as the decrease o f velocity at the bifurcation region and in the sinus of the internai carotid artery are obtained which can help medicai practice in the detection and/or prevention of diseases like the atherosclerosis which kills mainly adults.

Orientador: Rodney Carlos Bassanezi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-12T05:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_LuizRafaeldos_M.pdf: 1659435 bytes, checksum: 5f919360eaa92970fd9189ca97ecdb83 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo deste trabalho é propor um modelo utilizando Sistemas Baseados em Regras Fuzzy (SBRF) que possa controlar, do ponto de vista teórico, uma determinada espécie, considerada como praga em uma lavoura ou plantação. Faz-se primeiro uma introdução à Teoria dos Conjuntos Fuzzy, bem como aos sistemas especialistas fuzzy que utilizam regras de inferência, através do método de inferência de Mamdani e que utilizem o método de defuzzificação por centro de massa. Logo após, são abordados os conceitos de Sistemas Dinâmicos P-Fuzzy uni e bidimensionais desenvolvidos por Silva [24] e Cecconelo [7]. É proposto um novo tipo de Sistema Dinâmico P-fuzzy para modelar a dinâmica populacional, de uma espécie ou de um sistema presa-predador, que leve em conta fatores extrínsecos da(s) espécie(s) envolvida(s). Estes fatores são representados por uma Condição Ambiental, que é definida e acoplada aos Sistemas P-fuzzy usuais. Ainda, usando um controlador fuzzy propomos um sistema de controle híbrido com controladores biológicos e químicos (biocidas) em que as espécies que interagem estão sujeitas também às condições ambientais. Simulações e experimentos computacionais feitos com o auxílio da Fuzzy Logic Toolbox do software Matlab são realizados e seus resultados são comentados. / Abstract: The aim of this work is to propose determined model, using Fuzzy Rule-based Systems (FRBS), wich can control, in a theoretical manner, a species considered a plage in a farming or plantation. An introduction to Fuzzy Sets is maded as well as maded to Fuzzy Systems wich uses inference mIes, through the Mamdani method of inference and that uses Centroid as defuzzification method. After this, the concepts of uni and bidimensional P-fuzzy Dynamic Systems are studied and approached, as developed by Silva [24] and Cecconelo [7]. We propose a new type of P-fuzzy Dynamic System, to model the population dynamics of one species system or of a prey-predator system, that takes into account extrinsic factors of the species involved. Such factores are represented by an Enviromental Condition wich is defined and connected to the usual P-fuzzy Systems. Finnaly, using a Fuzzy Controller, we propose a system for hybrid control with biological and chemical (biocides) controllers in wich the density of species are also influenced by enviromental conditions. Computational simulations and experiments are made with the aid of Matlab Fuzzy Logic Toolbox and its results are commented. / Mestrado / Biomatematica / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador : Wilson Castro Ferreira Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assis_RaulAbreude_M.pdf: 1894087 bytes, checksum: c9964859af25f046ccaf8b9c4be288d6 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Realizamos uma seleção de modelos matemáticos em forragearnento de formigas, introduzindo as hipóteses e detalhes de suas construções. Os modelos foram utilizados para apontar possíveis mecanismos de fenômenos auto-organizados em colônias de formigas. Em especial, o fenômeno de rotação de direção de forragearnento de uma colônia E. burchelli foi estudado. Finalmente, apontamos possibilidades de extensões dos modelos, bem como novas direções de pesquisa na área. / Abstract: We accomplished a selection of mathematical models in ant foraging, introducing the hypotheses and details of their constructions. The models were used to point possible mechanisms of self-organized phenomena in colonies of ants. Particularly, the phenomenon of rotation of foraging direction of a colony of E. burchelli was studied. Finally, we indicate possibilities of extensions of the models, as well as new directions of research in the area. / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:31:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7578_1.pdf: 735911 bytes, checksum: f459b01de36c59e7809bb426437d278f (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação é apresentada uma solução estacionária para um modelo de dinâmica populacional de uma única espécie, considerando a dispersão da população num espaço heterogêneo e um crescimento logístico da população. No primeiro capítulo, para dar ao leitor alguma intimidade com os conceitos apresentados estudamos alguns modelos de dinâmica populacional de uma única espécie. Referimo-nos a uma única população para dizer que não analisamos aqui a interação entre diversas espécies. No segundo capítulo concentra-se a parte substancial do nosso trabalho. Na seção 1 apresentamos o modelo, na seção 2 apresentamos a solução estacionária para o problema e na seção 3 fazemos uma discussão sobre efeitos de isolamento para uma população.

A depressão metabólica em aves e mamíferos, dada a alta demanda energética destes animais, se apresenta, geralmente, como resposta às condições de escassez de alimentos e baixas temperaturas. Desta forma, este projeto busca explorar, no campo teórico, como o sistema de termorregulação poderia atuar no sentido de maximizar as reservas energéticas minimizando os gastos metabólicos (depressão metabólica). Para tanto, fazemos uso de teorias da engenharia de controle que propiciam ferramental teórico para analisar como se dariam essas minimizações, ou seja, como o sistema nervoso atuaria estabelecendo um controle (set-point hipotalâmico) que minimizasse estes gastos à medida que se desse o processo de termorregulação. Neste contexto, propomos um modelo básico de termorregulação que leva em conta temperatura corpórea, taxa metabólica e temperatura ambiente, no qual o set-point atua como um controle. Mostramos como este modelo de regulação térmica propicia, devido à sua configuração, significativa redução dos distúrbios causados por variações da temperatura ambiente. Através da teoria de controle ótimo, mostramos como o set-point hipotalâmico pode surgir como resultado da minimização de um funcional relacionado ao custo com a termorregulação. Além disso, fez-se uma análise de como a temperatura ambiente pode definir diferentes situações em termos de vantagens da depressão metabólica como mecanismo de minimização de gasto energético. Para este tipo de análise, propomos um índice de razão entre o custo metabólico constante e o obtido sob atuação do controlador durante o período em que se dá o processo. Após um período em depressão metabólica, os indivíduos devem voltar a sua condição de eutermia, e, em situações de baixa temperatura, o custo deste retorno pode suplantar as vantagens para um dado indivíduo. Assim, são analisadas as influencias da massa corpórea, onde se observa aumento do custo em decorrência da entrada em depressão metabólica por parte dos indivíduos de maior massa. Tal aumento de custo é acentuado nas situações de menor temperatura ambiente. Finalmente, uma análise relativa ao tempo para retorno à condição de eutermia é apresentada, sendo que os resultados vão ao encontro das evidencias atuais sobre a flexibilidade estratégica de muitos hibernantes. / Metabolic depression of mammals and birds, animals of high metabolic demands, normally emerges as a response to food shortage and low ambient temperature. The main goal of this research is to explore, in a theoretical perspective, how the thermoregulatory system could extend the energy reserves of these endotherms decreasing metabolic costs under those environmental conditions. To approach the problem, we propose the use of control engineering theories to analyze the way the this minimization could occur, in other words, how the nervous system would act establishing a control (hypothalamic set-point) to minimize those costs during the thermoregulatory process. In this context, we propose a basic thermoregulation model that takes into account body temperature, metabolic rate and environmental temperature, and in which the set-point acts as a control. We show how this model can significantly reduce disturbances generated by ambient temperature. Using optimal control theory, we show how the hypothalamic set-point can emerge as a result of a minimization process of a functional related to thermoregulation costs. Also, how ambient temperature can define different metabolic profiles is explored, in terms of metabolic depression and the necessary return to euthermic conditions. To quantify this analysis we propose an index, based on the ratio between a constant metabolic cost and the metabolic cost defined by the controller. After a period in metabolic depression individuals should return to their euthermic condition, and, in situations of low environmental temperature, it is shown that the cost to return can be larger than the advantages. In this way, analyzing body mass influences we observed increased metabolic depression cost in larger individuals. This cost is even higher under lower environmental temperature. Finally, the cost related to the time elapsed, until the euthermic state is reached again, is considered. These last results are in accordance with current conception about the flexibility in hibernation process.

Este trabalho apresenta uma proposta para a identificação biométrica de indivíduos através da análise da íris, utilizando uma abordagem baseada em Morfologia Matemática. Algoritmos baseados em operadores morfológicos são utilizados nas diversas etapas de processamento, para segmentação, realçamento de padrões, extração e representação de características. Para avaliar os algoritmos, testes foram realizados utilizando imagens do Banco de Dados de Imagens de Íris da Universidade de Bath - UBIID, da base de dados do Instituto de Automação da Academia Chinesa de Ciências - CASIA, além de imagens adquiridas para compor o Banco de Dados Brasileiro de Pesquisa de Íris - BIRD. A fim de avaliar o desempenho de classificação, o método proposto foi comparado ao método de Daugman (referência). Os resultados obtidos indicam a viabilidade da abordagem proposta para o reconhecimento de íris. Para imagens do UBIID, o desempenho do método proposto foi superior ao do método de referência, alcançando 99,35% de acerto no ponto de erro igual (EER - Equal Error Rate), onde as taxas de falsa aceitação (FAR) e de falsa rejeição (FRR) são iguais. / This paper presents a proposal for biometric identification of individuals by analyzing the iris, using an approach based on Mathematical Morphology. Algorithms based on morphological operators are used in several stages of processing, segmentation, enhancement of patterns, extraction and representation of features. To evaluate the algorithms, tests were performed using images of the University of Bath Iris Image Database - UBIID, of the Chinese Academy of Sciences Institute of Automation - CASIA, and acquired images to compose the Brazilian Iris Research Database - BIRD. In order to assess the performance of classification, the proposed method was compared to Daugman’s method (reference). The results indicate the viability of the proposed approach for iris recognition. For UBIID images, the performance of the proposed method was superior to the reference method, achieving 99.35% accuracy at the point of equal error (EER - Equal Error Rate), where the false acceptance rate (FAR) and false rejection rate (FRR) are equal.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:45:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 526815 bytes, checksum: 1cb769c119746d92b303e0dbe7594ab2 (MD5) Previous issue date: 2011-02-21 / This paper proposes a system of differential equations composed of five ordinary nonlinear equations engaged in a structure based on the SIR model of Kermack and McKendrick 1927, which aims to describe the dynamics of varicella-zoster virus in human populations. Analysis of its equilibrium points we find the emergence of a Hopf bifurcation. Mirrored in article Bifurcation analysis of model for the biological control of Sotomayor et al., through the Hopf analysis of the conditions of non-degeneracy and transversality, we guarantee the appearance of a periodic orbit. / Este trabalho propõe um sistema de equações diferenciais ordinárias composto por cinco equações não lineares acopladas, numa estrutura baseada no modelo SIR de Kermack e Mckendrick 1927, que visa descrever a dinâmica do vírus varicela-zoster na população de humanos. Da análise de seus pontos de equilíbrio verificamos o surgimento de uma bifurcação de Hopf. Espelhados no artigo Bifurcation analysis of a model for biological control de Sotomayor et al., por meio da análise das condições de Hopf, de não degenerescência e de transversalidade, garantimos o aparecimento de uma órbita periódica.

A depressão metabólica em aves e mamíferos, dada a alta demanda energética destes animais, se apresenta, geralmente, como resposta às condições de escassez de alimentos e baixas temperaturas. Desta forma, este projeto busca explorar, no campo teórico, como o sistema de termorregulação poderia atuar no sentido de maximizar as reservas energéticas minimizando os gastos metabólicos (depressão metabólica). Para tanto, fazemos uso de teorias da engenharia de controle que propiciam ferramental teórico para analisar como se dariam essas minimizações, ou seja, como o sistema nervoso atuaria estabelecendo um controle (set-point hipotalâmico) que minimizasse estes gastos à medida que se desse o processo de termorregulação. Neste contexto, propomos um modelo básico de termorregulação que leva em conta temperatura corpórea, taxa metabólica e temperatura ambiente, no qual o set-point atua como um controle. Mostramos como este modelo de regulação térmica propicia, devido à sua configuração, significativa redução dos distúrbios causados por variações da temperatura ambiente. Através da teoria de controle ótimo, mostramos como o set-point hipotalâmico pode surgir como resultado da minimização de um funcional relacionado ao custo com a termorregulação. Além disso, fez-se uma análise de como a temperatura ambiente pode definir diferentes situações em termos de vantagens da depressão metabólica como mecanismo de minimização de gasto energético. Para este tipo de análise, propomos um índice de razão entre o custo metabólico constante e o obtido sob atuação do controlador durante o período em que se dá o processo. Após um período em depressão metabólica, os indivíduos devem voltar a sua condição de eutermia, e, em situações de baixa temperatura, o custo deste retorno pode suplantar as vantagens para um dado indivíduo. Assim, são analisadas as influencias da massa corpórea, onde se observa aumento do custo em decorrência da entrada em depressão metabólica por parte dos indivíduos de maior massa. Tal aumento de custo é acentuado nas situações de menor temperatura ambiente. Finalmente, uma análise relativa ao tempo para retorno à condição de eutermia é apresentada, sendo que os resultados vão ao encontro das evidencias atuais sobre a flexibilidade estratégica de muitos hibernantes. / Metabolic depression of mammals and birds, animals of high metabolic demands, normally emerges as a response to food shortage and low ambient temperature. The main goal of this research is to explore, in a theoretical perspective, how the thermoregulatory system could extend the energy reserves of these endotherms decreasing metabolic costs under those environmental conditions. To approach the problem, we propose the use of control engineering theories to analyze the way the this minimization could occur, in other words, how the nervous system would act establishing a control (hypothalamic set-point) to minimize those costs during the thermoregulatory process. In this context, we propose a basic thermoregulation model that takes into account body temperature, metabolic rate and environmental temperature, and in which the set-point acts as a control. We show how this model can significantly reduce disturbances generated by ambient temperature. Using optimal control theory, we show how the hypothalamic set-point can emerge as a result of a minimization process of a functional related to thermoregulation costs. Also, how ambient temperature can define different metabolic profiles is explored, in terms of metabolic depression and the necessary return to euthermic conditions. To quantify this analysis we propose an index, based on the ratio between a constant metabolic cost and the metabolic cost defined by the controller. After a period in metabolic depression individuals should return to their euthermic condition, and, in situations of low environmental temperature, it is shown that the cost to return can be larger than the advantages. In this way, analyzing body mass influences we observed increased metabolic depression cost in larger individuals. This cost is even higher under lower environmental temperature. Finally, the cost related to the time elapsed, until the euthermic state is reached again, is considered. These last results are in accordance with current conception about the flexibility in hibernation process.