Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Apresentacao.pdf: 96667 bytes, checksum: e7f1fe5d7d1c5dc220ec648e01fc9e42 (MD5) Previous issue date: 2006-10-10 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / The Theory of Games is a mathematical formalism used to analyze conflicts between two or more parts. In those conflicts, each part has a group of actions (strategies) that aids them in the optimization of their objectives. The objectives of the players are the rewards (payoffs) given according to their chosen strategy. By quantizing a game, advantages in operational efficiency and in the stability of the game solutions are demonstrated. In a quantum game, the strategies are operators that act on an isolated system. A natural issue is to consider a game in an open system. In this case the strategies are changed by Kraus operators which represent a natural measurement of the environment. We want to find the necessary physical conditions to model a quantum open system as a game. To analyze this issue we applied the formalism of Quantum Operations on the Fröhlich system and we described it as a model of Quantum Game. The interpretation is a conflict among different configurations of the environment which, by inserting noise in the main system exhibits regimes of minimum loss of information. On the other hand, the model of Fröhlich has been used to describe the biophysical dynamics of the neuronal microtubules. By describing the model of Fröhlich in the Quantum Game formalism, we have shown that regimes of stability may exist even under physiological conditions. From the evolutionary point of view, the Theory of Games can be the key to describe the natural optimization at sub-neuronal levels. / A Teoria de Jogos (TJs) é um formalismo matemático usado para analisar situações de conflitos entre duas ou mais partes. Nesses conflitos, cada parte possui um conjunto de ações (estratégias) que auxilia na otimização de seus objetivos. Os objetivos dos jogadres são as recompensas (payoffs) que cada um recebe de acordo com a estratégia adotada. Ao se quantizar um jogo, mostra-se ganhos em eficiência operacional e ganhos na estabilidade das soluções. Em um jogo quântico (JQ), as estratégias são operadores que atuam num sistema isolado. Uma questão natural é considerar um jogo num sistema aberto. Nesta situação as estratégias são trocadas por operadores de Kraus que representam uma medida natural do ambiente. Nosso interesse é encontrar as condições físicas necessáriaas para modelarmos um sistema quântico aberto como um jogo. Para analisar essa questão aplicamos o formalismo de Operações Quânticas (OQs) sobre o sistema de Fröhlich e o apresentamos como um modelo de JQ. A interpretação é um conflito entre diferentes configurações do ambiente que, ao inserirem ruído no sistema principal, exibem regiões de mínima perda de informação. O modelo de Fröhlich vem sendo usado para descrever a dinâmica biofísica dos microtúbulos neuronais. Ao estruturamos o modelo de Fröhlich nos JQs, mostramos que as regiões de estabilidade podem existir sob condições fisiológicas. Usando o aspecto evolucionista, a TJs pode ser a chave para a descrição de processos de otimização da informação em nível sub-neuronal.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Apresentacao.pdf: 262967 bytes, checksum: c6a742260cb0620fb4147e1ba5cd448e (MD5) Previous issue date: 2006-10-31 / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Métodos de docking receptor-ligante são métodos computacionais para a identificação do modo de ligação de moléculas candidatas a fármacos, no sítio ativo de proteínas consideradas como alvos moleculares para o tratamento quimioterápico de doenças. Estes métodos são uma parte importante no Desenho Racional de Fármacos Baseado em Estruturas e possuem grande potencial para auxiliar na descoberta de novos medicamentos. Entretanto, a necessidade da inclusão dos graus de liberdade conformacionais relacionados à flexibilidade molecular, torna o problema de docking complexo e difícil de se resolver computacionalmente. Por outro lado, algoritmos genéticos são métodos computacionais estocásticos inspirados na teoria da evolução de Darwin, que têm sido aplicados com sucesso à uma grande variedade de problemas complexos em ciência e engenharia. O desenvolvimento de métodos de docking mais eficientes e com maior capacidade de predição constitui atualmente uma área de pesquisa altamente ativa. Neste trabalho, foram implementadas e analisadas várias estratégias em algoritmos genéticos (AG's) para o problema de docking receptor-ligante. Uma nova técnica para a preservação de múltiplas soluções foi desenvolvida. O método proposto é baseado na técnica de Seleção por Torneio Restrito (RTS) e tem como objetivo favorecer a preservação dos "nichos" e soluções de melhor qualidade na população. Os métodos implementados foram testados em estudos de "re-docking" e "cross-docking" de inibidores da enzima HIV-1 protease com alto grau de flexibilidade conformacional. Os resultados obtidos mostram que a utilização de técnicas de múltiplas soluções que permitem a preservação de diversidade "útil" podem ser uma ferramenta poderosa no "docking" de ligantes altamente flexíveis, geralmente associados à hipersuperfícies de energia complexas. Estas estratégias aumentam a probabilidade de se encontrar soluções próximas das estruturas determinadas experimentalmente, além de permitir a determinação e posterior investigação de distintos modos de ligação ligante-receptor.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSantiago.pdf: 606719 bytes, checksum: 38e30569276229fb74710b61a35a4dad (MD5) Previous issue date: 2013-02-21 / Like a classical computer, a quantum computer would be affected by errors. Those need to be identified and corrected, so we need quantum error correcting codes. In this work, we study the Codeword Stabilized Quantum Codes (CWS codes) a generalization of the stabilizers quantum codes. First, we make a detailed description, with a new approach of the results about CWS codes on systems with more than one level (qudits). We make clear what results are correct in general and what results are correct only for qubits, qupits (prime number of levels) or what are correct for graph-states. We also show a new result that relates CWS codes with stabilizer codes generalizing the results found in the literature. After that, but only for qubits and CWS codes in a standard form, we also show new results on the kind of observables we may use to identify the errors in a CWS code. We create than a procedure to find these observables. Those observables not always suffices to identify the error, but when they do, the procedure to identify the errors is made in an efficient way. / Em um computador quântico, da mesma forma que em um computador clássico, a informação está sujeita a erros que precisam ser detectados e corrigidos, de onde surge a necessidade dos códigos quânticos de correção de erros. Neste trabalho estudamos os códigos CWS (Codeword Stabilized quantum codes) que generalizam os códigos estabilizadores. Primeiramente, descrevemos detalhadamente os códigos CWS sobre sistemas quânticos de mais de um nível (qudits) a partir de uma nova abordagem. Deixamos claro quais resultados valem em geral e quais valem apenas para qubits, qupits (sistemas com número primo de níveis) e quais valem no caso do código CWS ser baseado em um estado-grafo. Apresentamos também um novo resultado que relaciona códigos CWS com códigos estabilizadores generalizando os resultados presentes na literatura. Posteriormente, caracterizamos um tipo de operador de medida para códigos CWS para qubits. Criamos então um procedimento para buscar estes operadores, que nem sempre são suficientes para identificar o erro ocorrido, mas quando são, o fazem de forma eficiente.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pablo Ivan Pereira Ramos.pdf: 9216448 bytes, checksum: 4c970a807133990330fd4cfafe423eaf (MD5) Previous issue date: 2012-08-20 / Klebsiella pneumoniae é uma enterobactéria Gram-negativa frequentemente associada a surtos de infeções hospitalares em todo o mundo. Esta bactéria possui um amplo repertório de genes de resistência e virulência, os quais lhe permitem evadir o sistema imune do hospedeiro (atraées do polissacardeo capsular [CPS]) e resistir a antimicrobianos (pela expressão de bombas de efuxo e enzimas B-lactamases, por exemplo). Sendo assim, o conhecimento deste repertório é condição sine qua non para a elaboração de estrat égias de controle deste patógeno, e o campo da Bioinformática, através da genômica comparativa, fornece o ferramental necessário a este propósito. O sequenciamento de um isolado brasileiro de K. pneumoniae, denominado Kp13, obtido durante um surto hospitalar ocorrido no Sul do país em 2009, representou o ponto de partida deste trabalho. Objetivou-se (i) analisar, comparativamente, o genoma do isolado Kp13 com o de outras K. pneumoniae disponíveis nos bancos de dados públicos, com foco específico no repertório de genes de virulência e resistência, bem como identficar regiões de "plasticidade genômica" no cromossomo de Kp13; (ii) estudar o cluster cps (cpsKp13) para síntese do CPS do isolado Kp13; (iii) realizar a reconstrução do metabolismo de pequenas moléculas deste isolado, manualmente refinando a rede metabólica e modelando-a sob a forma de grafo; a partir da rede reconstruída, determinar suas características topológicas e identificar nós que podem ser considerados pontos de "estrangulamento" do metabolismo de Kp13 e que representam possíveis alvos para antimicrobianos. Os resultados da analise comparativa revelaram a grande plasticidade existente entre os genomas de K. pneumoniae e do isolado Kp13 especificamente. Foram identificados genes relacionados a resistência, tais como bombas de efluxo pertencentes as cinco principais famílias de transportadores e que podem estar envolvidas na resistência a uma ampla gama de antimicrobianos, corroborando o fenótipo de multirresistência apresentado por Kp13. Genes governando a expressão de enzimas responsáveis pela síntese de enterobactina e yersiniabactina, sideróforos importantes para a aquisição de ferro, foram igualmente identificados e podem contribuir para a virulência deste isolado. Onze regiões de plasticidade foram detectadas com relação a outras K. pneumoniae, muitas destas possuindo características de transferência horizontal, como a presença de transposases e elementos de fagos. A análise de cpsKp13 revelou uma estrutura singular dentre os demais loci cps previamente estudados, a exemplo de uma composição única de glicosiltransferases, e a inversão do gene wzy. Foram identificadas vias metabólicas que podem levar à síntese de diversos resíduos de monossacarídeos potencialmente presentes na composição do CPS de Kp13. A reconstrução do metabolismo de Kp13 e sua representação na forma de grafo permitiram a identificação de nós importantes e que representam potenciais alvos terapêuticos para o controle deste patógeno. O ranqueamento destes nóos com base em sua centralidade permitiu priorizar àqueles possuindo maior influência no metabolismo da bactéria. A aplicação de ferramentas de bioinformáatica ao estudo do genoma de K. pneumo- niae Kp13 permitiu identificar o seu repertório de virulência e resistência, e representa o primeiro estudo deste tipo realizado em um isolado brasileiro. O sequenciamento de bactérias obtidas em outros locais do país pode contribuir para a identificação das características em comum entre as K. pneumoniae circulantes no Brasil, e este trabalho representa um passo inicial neste sentido.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_de_Doutorad--Jalil_Khatibi_Moqadam.pdf: 1436910 bytes, checksum: b9b764cc6fff54e55232108ba8b66c73 (MD5) Previous issue date: 2013-08-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / In this thesis, the performance of the Toffoli gate under the influence of imperfections is studied. After giving a brief introduction to quantum computing and quantum control theory, superconducting charge qubits and their couplings to the transmission line resonator are discussed. Then, the implementation of the Toffoli gate in a chain of three superconducting transmon qubits, using quantum control methods, is reviewed. Having established the gate, the noise is introduced in the interqubits interactions. The coupling constants are then no longer fixed, instead, they fluctuate around average values obeying some given probability density functions characterizing the dynamical-imperfection case. The static-imperfection case in which the values of the coupling constants are not exactly known is also considered. Finally, a more robust gate is designed by modifying the quantum optimization problem using some weighted average fidelity as the objective functional. / Neste trabalho, o desempenho da porta Toffoli sob a influência de imperfeições é estudada. Depois de dar uma breve introdução a computação quântica e teoria de controle quântico, os qubits supercondutores de tipo de carga e seus acoplamentos a um ressonador da linha de transmissão são discutidos. Em seguida, a execução da porta Toffoli numa cadeia de três qubits supercondutores de tipo transmon, utilizando métodos de controle quântico, é revisada. Tendo estabelecido a porta, o ruído e introduzido nas interações entre os qubits. As constantes de acoplamento, então, não ficam fixas, flutuam em torno de valores médios e obedecem a algumas funções de densidade de probabilidade conhecidas que caracterizam o caso da imperfeição dinâmica. O caso da imperfeição estática no qual os valores das constantes de acoplamento não são conhecidas com precisão é também considerado. Finalmente, uma porta mais robusta e projetada com uma modificação do problema de otimização quântico usando uma fidelidade media ponderada como funcional objetivo.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoEllenCorrea.pdf: 9749144 bytes, checksum: 89fe6968016fd6c546c16b922bf067c5 (MD5) Previous issue date: 2012-08-09 / This work describes the fundamental elements of medical simulations. It also documents a medical training prototype that was developed. Such prototype is composed of 3d models of a surgery room, anatomical models of a patient as well as models of a medical crew. The prototype also allows one to perform actions linked to the medical training of the pleural puncture. Finally, the prototype contains an evaluation agent that verifies the performance of the users while performing the medical procedure. This work goes on to evaluate the usability of a head mounted display in a medical simulation when compared with a simpler solution that uses just a LCD display. / Este trabalho descreve os elementos fundamentais para a construção de um sistema para simulação médica e o desenvolvimento de um protótipo de um ambiente de realidade virtual para treinamento médico. O protótipo inclui modelos 3D de uma sala de cirurgia, da anatomia do paciente virtual e da equipe médica, bem como os módulos de software necessários para simular o treinamento médico no protocolo do procedimento de punção pleural. O sistema possui ainda um agente avaliador capaz de acompanhar o desempenho dos usuários nas etapas necessárias do procedimento médico. Além disso, avaliamos a usabilidade de um capacete de realidade virtual neste tipo de aplicação, através de testes comparativos com uma solução mais simples que utiliza apenas um monitor convencional como saída de vídeo.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesis_final_raqueline.pdf: 1818351 bytes, checksum: 040ff54327a69213f7a1ff0da4a7fd7a (MD5) Previous issue date: 2014-03-14 / Quantum Markov chains or quantum walks have been playing an important role in the development of efficient quantum algorithms. Therefore, studying its properties, analyzing its behavior in different topologies, and seeing the impact of decoherence on these walks and its algorithms is fundamental to the development of the area. In this context, we contribute through the analysis of the following issues. For Szegedy's quantum walk, we analytically study its behavior in the cycle; we describe how to calculate the limit distribution by providing examples for the two-dimensional grid, cycle and complete graph; we study a model of decoherence inspired by percolation, where we define the decoherent quantum hitting time and we establish a intensity range of decoherence where the decoherent quantum hitting time is quadratically smaller than the classic; the detection algorithm has a quadratic gain for the same range, under the action of decoherence. For the coined quantum walk, we present simulations of the algorithm for evaluating boolean formulas, also considering a faulty oracle model. / As cadeias de Markov quânticas ou passeios quânticos tem desempenhado um papel importante no desenvolvimento de algoritmos quânticos eficientes. Dessa forma, estudar suas propriedades, analisar o seu comportamento em diferentes topologias, e ver o impacto da descoerência sob esses passeios e seus algoritmos e fundamental para o desenvolvimento da area. Nesse contexto, contribuímos com a analise das seguintes questões. Para o passeio quântico de Szegedy, estudamos analiticamente o seu comportamento no ciclo; descrevemos como calcular a distribuição limite apresentando exemplos para a malha bidimensional, grafo completo e ciclo; estudamos um modelo de descoerência inspirado em percolação, em que definimos o tempo de alcance quântico descoerente e estabelecemos um intervalo da intensidade de descoerência em que o tempo de alcance quântico descoerente e quadraticamente menor que o clássico; o algoritmo de detecção sob ação da descoerência continua com ganho quadrático para o mesmo intervalo. Para o passeio quântico com moeda, presentamos simulações do algoritmo para avaliar fórmulas booleanas, também considerando um modelo de oráculo defeituoso.

Made available in DSpace on 2015-02-04T21:45:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rita de Cassia Ferraz.pdf: 1866679 bytes, checksum: b770cbcd115bf907dcc776658e072e9e (MD5) Previous issue date: 2007-08-07 / Este trabalho apresenta um Modelo de Estudante e um Modelo de Grupo para um ambiente desenvolvido para a Web que suporta a atividade de grupo no ensino com estudos de casos. Este ambiente é composto, entre outros, por uma ferramenta de chat e um editor de texto colaborativo. Através das interações realizadas via chat, as intenções de frases dos estudantes enviadas ao grupo são analisadas para identificar as habilidades colaborativas. O objetivo é verificar a convergência da comunicação entre os estudantes baseado nestas habilidades colaborativas e, quando necessário, fazer uma intervenção a fim de que a comunicação entre os membros do grupo possa se tornar efetiva.

Made available in DSpace on 2015-02-04T21:45:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvio Luiz.pdf: 2742047 bytes, checksum: 10de74b8cc8c906d49315ee2f47f3470 (MD5) Previous issue date: 2008-05-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O desenvolvimento de material multimídia e interativo é uma atividade que tem ganhado importância cada vez maior no âmbito da aprendizagem eletrônica. O uso de tais materiais juntamente com novas e modernas abordagens pedagógicas pode tornar mais significativa a experiência de aprendizagem. A produção destes materiais é um processo complexo e caro, pois envolve um grande número de especialistas de diferentes áreas que devem trabalhar de maneira colaborativa. Segundo a experiência do LabVirt conduzida pela Universidade de São Paulo, para que tal produção seja eficiente, é necessário compartilhar objetos de aprendizagem desenvolvidos em outros processos de produção, além disso, o envolvimento dos estudantes no processo de produção contribui significativamente para a melhoria do aprendizado dos próprios estudantes. Este trabalho tem o objetivo de propor e avaliar infra-estruturas baseadas em grades computacionais no suporte à implementação das funções essenciais à produção, armazenamento e catalogação de objetos de aprendizagem. A tecnologia de grades computacionais prove suporte efetivo à criação de comunidades voltadas ao desenvolvimento e à utilização de objetos de aprendizagem, que estejam geograficamente dispersas e que envolvam pessoas de diferentes instituições trabalhando de forma colaborativa.

Made available in DSpace on 2015-02-04T21:45:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elcio Abrahao.pdf: 1127215 bytes, checksum: 685b20475f874a3f691c04eb7233574e (MD5) Previous issue date: 2007-03-19 / Neste trabalho foram desenvolvidas duas frentes de pesquisa. Na primeira foram estudados protocolos de comunicação para etiquetas identificadas por rádio freqüência (RFID). As também chamadas etiquetas inteligentes são capazes de armazenar informações e fazer algumas operações computacionais elementares. Estas informações podem ser lidas através de um aparelho leitor sem necessidade de contato físico ou visada, como nas etiquetas de código de barras. A comunicação é feita remotamente por rádio freqüência e esta característica permite que a etiqueta seja suscetível a uma série de ataques que tentam fraudar ou obter informações do usuário sem sua autorização. Um ponto importante na utilização dessas etiquetas é a transferência de propriedade de um usúario para outro. A fim de garantir a segurança e privacidade do usuário nesse momento foi desenvolvida uma nova funcionalidade emum protocolo já existente de comunicação entre etiqueta e leitor a fim de permitir que a etiqueta fosse transferida de dono sem riscos à segurança e à privacidade. O protocolo modificado foi chamado ROTEP. Na segunda frente de pesquisa foi proposta uma nova e mais rápida camada de difusão para a cifra de bloco AES. Essa nova camada substitui as camadas de rotação de bytes e transformação linear sobre colunas por uma nova matriz MDS e involutória. O objetivo é prover difusão completa em uma única iteração, melhorando significativamente a segurança da cifra. Os elementos da nova matriz MDS possuem baixo peso Hamming para proporcionar boa performance tanto na operação de ciframento quanto na de deciframento. Foi utilizada uma matriz de Cauchy ao invés de uma construção circular como na matriz original do AES, pois uma matriz circular não pode ser ao mesmo tempo MDS e involutória. O algoritmo modificado foi chamado MDS-AES.