O presente trabalho apresenta um sistema computacional, denominado ST_SuperFrame, desenvolvido para assistir ao projeto de estruturas de aço. Esse sistema contempla a geração de dados, análise e dimensionamento de estruturas reticuladas de aço, utilizando as formas estruturais e os perfis mais empregados na construção metálica brasileira. O exigente mercado de Engenharia Estrutural sempre apontou para a necessidade de se buscar soluções integradas para o Cálculo - Análise e Dimensionamento – procurando deixar de lado procedimentos realizados por programas isolados, só de análise ou só de dimensionamento. Esse sistema supre, então, essa carência histórica do mercado: a ausência de softwares integrados cálculo-projeto, adequados à realidade das estruturas de aço que se faz no País. Dirigido especialmente para Engenheiros Projetistas e Empresas Construtoras metálicas, esse sistema mostra-se uma útil ferramenta no pré-dimensionamento/orçamentação de estruturas e, principalmente, na confecção do projeto estrutural final. Além de dispor de recursos ímpares, como uma biblioteca de treliças padrão, para a geração automática de dados, o sistema possui um módulo interativo de dimensionamento onde estão disponíveis os perfis de chapa dobrada e perfis laminados mais empregados no dia a dia de um escritório de projetos. Como tema central desse trabalho foram criados e implementados os procedimentos para verificação do Perfil Qualquer: perfil com forma genérica, aberto, de chapa dobrada. Essa providência soluciona uma antiga dificuldade sentida pelos projetistas de estruturas metálicas: se já é necessário muito trabalho de cálculo para determinarem-se as características geométricas de perfis com forma diferenciada, mais difícil se torna a determinação da resistência à compressão desse perfil.

Dado o grande número de proteínas presentes em um organismo, as associações funcionais entre elas são estudadas através da teoria de redes, com intuito de verificar suas propriedades estatísticas. Diversos modelos de crescimento têm sido propostos para representar as redes de associação proteica. Estes buscam principalmente reproduzir uma distribuição de grau na forma de lei de potência. Entretando, a distribuição de grau das redes de associação proteica não é uma lei de potência pura e outras medidas da rede, como alta clusterização e assortatividade, também não são adequadamente reproduzidas por estes modelos. Neste trabalho procuramos reproduzir as propriedades topológicas das redes de associação proteica. Propomos um modelo baseado em premissas biológicas que considera como fundamental a topologia local da rede para determinar a regra de crescimento. Este modelo reproduz as principais medidas das redes de associação proteica, e a investigação da proposta topológica local pode contribuir para a compreensão biológica dos mecanismos de crescimento do genoma. / Given the large number of proteins in a living being, the functional associations between them are studied as networks, in order to verify its statistical properties. Many models of growing networks have been proposed to represent the protein association networks. These models try to reproduce a power law degree distribution. However, the degree distribution of the protein association networks are not a pure power law, and other measures, such as high clustering coefficient and assortativity, are not correctly reproduced by these models. In this work we try to reproduce the topological properties of protein association networks. We propose a biologicaly based model which considers the local network topology as a fundamental ingredient in determining the network growth rule. This model reproduces the essential measures of the protein association networks and the investigation of the local topology proposition may contribute to the biological understanding of the genome growth mechanisms.

Neste trabalho foi proposta e avaliada uma concepção alternativa de ensino de Física para o ensino médio, onde recursos de informática, como: animações, applets, páginas e softwares educacionais, foram incorporados ao contexto de aulas teóricas e de laboratório, no ensino de Cinemática, Dinâmica e Energia. Parte dos recursos de informática foi desenvolvida para este projeto, e parte foi selecionada dentre o material de livre acesso disponível na internet. O objetivo deste trabalho foi proporcionar aos alunos um ensino de Física mais dinâmico, com aplicação do que é estudado em sala de aula, relacionando conceitos com os fenômenos estudados, a partir de análises gráficas, exercícios, experiências virtuais e demais recursos da informática. O referencial teórico para o desenvolvimento do projeto foi o da aprendizagem sob um enfoque cognitivista (Piaget), através de um desenvolvimento progressivo, com a aquisição e análise do conhecimento pelo aluno durante todo processo educacional. O material educacional produzido foi aplicado no Colégio Salesiano Dom Bosco (Escola Particular), em duas etapas: em 2003 de maneira experimental, com duas turmas de primeiro ano do Ensino Médio (101 e 102), a fim de verificar qual metodologia seria a mais adequada, quais as estratégias a serem desenvolvidas e quais as eventuais dificuldades encontradas. Na segunda etapa, em 2004, foi aplicado o material otimizado na turma 103. A avaliação do material foi realizada a partir de um teste aplicado no início e no final do período letivo. O teste teve por objetivo verificar as concepções sobre conceitos de Física trazidos das séries anteriores. Observou-se um aumento significativo no número de acertos no final do ano letivo, o que sugere uma evolução no entendimento dos conceitos estudados em sala de aula. A eficiência do material pôde ser melhor avaliada ao comparar os resultados do teste obtidos para alunos de duas turmas, a que participou do projeto, e outra, da mesma série e Escola, que não participou do projeto. Para esta outra turma, o índice de acertos praticamente não se alterou em comparação com o teste realizado no início do ano, indicando que o método tradicional foi pouco eficiente em provocar mudanças nas concepções alternativas dos estudantes. Para a turma que participou do projeto, houve mudanças significativas. O produto educacional produzido inclui um CD, contendo o hipertexto desenvolvido sobre: Cinemática, Dinâmica e Energia, com textos, ambiente educacional, vídeos, exercícios e artigos.

Canais iônicos são nanoporos aquosos formados por proteínas imersas na membrana celular. Sua função biológica básica é permitir o transporte de íons no sentido de seu gradiente eletroquímico. Dada a enorme quantidade de processos biológicos relacionados ao movimento iônico, a importância dos canais iônicos em biologia e medicina dificilmente pode ser exagerada. Neste trabalho, apresentamos uma introdução à vasta área do conhecimento de canais iônicos, discutimos suas perspectivas em pesquisa básica e aplicada e, em especial, a importância do estudo computacional da permeação iônica por canais. Seguimos analisando o estado da arte em relação a modelos computacionais de canais iônicos e discutindo criticamente as vantagens e desvantagens das abordagens existentes, fazendo considerações sobre suas perspectivas. Concluindo que a técnica de Dinâmica Browniana apresenta potencial para o estudo de propriedades básicas da condução iônica por nanoporos, propomos um modelo simples de canal iônico unidimensional através desta técnica para uma geometria que permite solução analítica da equação de Poisson, a qual é apresentada. A simplicidade do modelo proposto lhe confere grande eficiência computacional, a qual é ampliada com a proposta de um critério de “tempo de injeção” dos íons no canal, cuja expressão é demonstrada e que poupa o simulador de considerar explicitamente dois reservatórios eletrolíticos junto ao canal. O simulador desenvolvido baseado neste modelo é estudado e comparado com a literatura, mostrando bons resultados em sua região esperada de validade. Dado o estágio atual do estudo computacional de canais iônicos, é importante dispormos de modelos conceitualmente simples e computacionalmente eficientes. A sua existência possibilita, por exemplo, estudos de Dinâmica Molecular muito eficientes considerando a água explicitamente, algo importante para a análise de novos modelos da água adequados a nanoporos. / Ion channels are nanopores formed through the cell membrane by proteins. Their basic biological function is allowing ionic transport down the electrochemical gradient. Given the huge amount of biological processes that are related to ionic fluxes, the biological and medical importance of ion channels hardly can be overstated. In this work we present a brief introduction to the vast field of ion channels and discuss its perspectives in basic and applied research, emphasizing the importance of computational approaches to study ion permeation through channels. Next, we analyze the state of the art regarding computational models of ion channels, critically discussing the advantages and disadvantages of the current approaches and considering the perspectives of each. We conclude that the Brownian Dynamics approach has potential to be used to study ionic conductance through nanopores and we propose a simple Brownian Dynamics unidimensional channel model for a geometry that allows analytical solution of the Poisson equation, which is presented. The simplicity of the proposed model grants it great computational efficiency, which is further amplified with the proposal of an “injection time” criterion to allow ions to enter the channel. The formula for the “injection time” is demonstrated and its implementation lifts the requirement to simulate two reservoirs next to the channel. The simulator developed based on this model is studied and its results are compared with the literature, showing good agreement in its expected region of validity. Given the current state of computational study of ion channels, it is important to have simple and efficient models, such as ours, available. For instance, their existence allows the realization of very fast Molecular Dynamics studies that consider water explicitly, something very important for the analysis of new explicitly polarizable water models that are required for nanopores.

Neste trabalho, a docagem e a dinâmica molecular foram utilizadas para investigar a interação entre oligonucleotídeos e duas bases de Tröger: uma base simétrica - contendo duas proflavinas – e uma base assimétrica – contendo uma proflavina e uma fenantrolina. Nas docagens que utilizaram DNA canônico com gap como receptor, os resultados reproduziram corretamente a estereosseletividade da interação, que favorece os isômeros levorrotatórios em relação aos dextrorrotatórios, e apontou para os modos de interação sugeridos pela literatura: ligação ao sulco menor para a Tröger simétrica e intercalação com ligação ao sulco menor (modo misto) para a Tröger assimétrica. Para as simulações, foram escolhidos quatro complexos contendo os enantiômeros levorrotatórios das bases de Tröger e oligonucleotídeos com e sem gap. Embora os complexos representassem pontos de partida diferentes, houve convergência entre aqueles que continham o mesmo oligonucleotídeo como receptor. Os complexos com DNA com gap (complexos de intercalação) convergiram para um modo misto de interação, com intercalação de uma proflavina, enquanto os complexos com DNA sem gap (complexos de ligação ao sulco menor) convergiram para um modo de interação novo, em que as bases de Tröger se ligam ao sulco menor unicamente através da ponte diazocina, com os substituintes projetados para fora. Os complexos de intercalação apresentaram tempos de residência altos (20 ns) e diminuíram o ângulo de torção da dupla hélice na região do gap, levando os ângulos x e y da cadeia principal para uma região não-canônica, associada à forma A do DNA. Já nos complexos de ligação ao sulco menor, houve mudança tanto do modo como do sítio de interação e, embora tenham ocorrido eventuais curvaturas no DNA, não houve alterações significativas nos ângulos da cadeia principal, de modo que a estrutura global do DNA se manteve dentro da região considerada B-canônica. Dessa forma, os resultados sugerem que a intercalação (com adicionais contatos no sulco menor) seja o modo preferencial de interação dessas bases de Tröger com o DNA. O modo de ligação ao sulco menor, por depender quase que exclusivamente da ponte diazocina, seria independente da quiralidade e, portanto, não seria capaz de explicar enantiosselevidade das bases de Tröger. / In this work, molecular docking and molecular dynamics simulations were applied to investigate the interaction between DNA oligomers and two Tröger bases: a symmetric Tröger base derived from proflavine and a mixed Tröger base containing proflavine and phenanthroline. The dockings that used canonical DNA with an artificial intercalation gap as receptor correctly reproduced the stronger DNA binding affinity of the levorotatory isomers when compared to the dextrorotatory ones. Moreover, the results pointed out to the binding modes suggested, yet not established, by experimental data: minor groove binding for symmetric Tröger base and intercalation with additional minor groove binding for the asymmetric one. For the simulations, four complexes were selected, containing the (-)-isomers of the Tröger bases and DNA oligomers with or without intercalation gap. Interestingly, the systems containing the same DNA as receptor converged to similar binding modes: those containing DNA with gap (intercalation complexes) resulted in a mixed binding – with one proflavine intercalated and the other moiety occupying the minor groove – while those containing DNA without gap (minor groove complexes) lead to a new binding mode, in which the Tröger bases interact with the minor groove mainly through the diazocin bridge. In the intercalation complexes, the ligands presented long residence times (20 ns) and also unwound the double helix in the region of the intercalation gap, leading some backbone angles (x and y) to assume non-canonical values typical of the A form of DNA. In minor groove complexes, the ligands displayed enhanced mobility – changing both the binding mode and the binding site – and, although they promoted some bending of the double helix, the main chain torsion angles of DNA remained in the B-canonical region. Altogether, these results suggest that intercalation of proflavine (with additional contacts in the minor groove) might be the stronger DNA binding mode for these Tröger bases. Since the minor groove binding depends almost exclusively of the diazocin bridge, it appears to perform independently of the ligand chirality and, therefore, could not explain the enantioselectivity of the interaction.

A abordagem Bayesiana na inferência estatística tem sido muito utilizada como uma alternativa aos métodos clássicos. Neste trabalho, apresentamos uma abordagem Bayesiana para a estimação dos parâmetros dos modelos autoregressivos de médias móveis de ordens p e g, denotados por ARMA(p, q) e do modelo autoregressivo fracionariamente integrado de médias móveis, denotado por ARFIMA(p, d, q). Para o último modelo, a abordagem Bayesiana é realizada assumindo p = g = 0. Considerando o modelo AR(p), que é um caso particular do modelo ARMA(p, g) onde g = O, um estimador é proposto através da abordagem Bayesiana. A eficiência do estimador é verificada através de simulações de Monte Cario e os resultados são comparados com o método clássico da máxima verossimilhança. No caso do modelo ARFIMA(0, d, 0), um estudo teórico é realizado através de uma abordagem Bayesiana. Para estimar os parâmetros desse modelo, é utilizada a sua representação autoregressiva. Alguns algoritmos computacionais Bayesianos são apresentados nesse trabalho já que desempenham um papel importante na inferência Bayesiana. Alguns desses algoritmos, como o amostrador de Gibbs e o Metropolis-Hastings, foram utilizados na construção dos estimadores para os parâmetros dos modelos ARMA e ARFIMA. / The Bayesian approach in statistical inference has been widely used as an alternative to traditional methods. In this work, we present a Bayesian approach for estimating the parameters of the autoregressive moving average processes of orderp and q, denoted by ARMA(p, g) and of the autoregressive fractionally integrated moving average process, denoted by ARFIMA(p, d, g). For the later model, the Bayesian approach is performed assuming p = g = 0. Whereas AR(p), which is a particular case of the ARMA(p, g) model when g = O, an estimator is proposed via the Bayesian approach. The efficiency of the estimator is verified by Monte Cario simulations and the results are compared with the classical maximum likelihood estimator. In the case of ARFIMA(0, d, 0) process, a theoretical study is performed by the Bayesian approach. For estimating the parameters of that process we consider its infiriite autoregressive representation. Some Bayesian computational algorithms are presented in this work since they play an important role in Bayesian inferences. Some of these algorithms, such as Gibbs sampler and Metropolis-Hastings algorithm, were used in building the estimators for the parameters of ARMA and ARFIMA models.

O objetivo do trabalho foi desenvolver um modelo de simulação capaz de estimar a equação de velocidade de infiltração da água no solo o procedimento matemático de estimativa foi baseado na técnica das diferenças finitas, no qual estima-se o volume de água que atravessa uma camada imaginária num dado intervalo de tempo. Os parâmetros necessários à simulação foram: umidade inicial, curva de retenção, condutividade hidráulica em meio saturado, densidade global e carga hidráulica. A aferição do modelo foi realizada a partir de testes de infiltração com colunas verticais de solo utilizando-se solos pertencentes a duas classes texturais distintas. Os parâmetros que mais influenciaram na simulação das equações de infiltração foram o intervalo de tempo e a condutividade hidráulica em meio saturado. Dentro do universo amostrado, não se verificou influência significativa do parâmetro volume hipotético da camada nas estimativas das equações de velocidade de infiltração / not available

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2013-12-09T15:22:53Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2009_07.pdf: 3736266 bytes, checksum: 31232ff6b5e978d5f499d794279bbc47 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-12-09T15:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2009_07.pdf: 3736266 bytes, checksum: 31232ff6b5e978d5f499d794279bbc47 (MD5) Previous issue date: 2009 / Unidades de processamento gráfico ou GPUs, são co-processadores de alto desempenho destinados inicialmente a melhorar ou prover de capacidade gráfica um computador. Desde que pesquisadores e profissionais perceberam o potencial da utilização de GPU para fins gerais, a sua aplicação tem sido expandida a outras áreas fora do âmbito da computação gráfica. O principal objetivo deste trabalho é avaliar o impacto de utilização de GPU em dois problemas típicos da área nuclear. O transporte de nêutros utilizando simulação Monte Carlo e a resolução da equação do calor em um domínio bi-dimensional pelo método de diferenças finitas foram os problemas escolhidos. Para conseguir isso, desenvolvemos algorítmos paralelos para GPU e CPU nos dois problemas descritos anteriormente. A comparação demonstrou que a abordagem baseada em GPU é mais rápida do que a CPU em um computador com dois processadores quad core, sem perda de precisão nos resultados encontrados / Graphics Processing Units (GPU) are high performance co-processors intended, originally, to improve the use and quality of computer graphics applications. Since researchers and practitioners realized the potential of using GPU in two tipical problems of Nuclear area. The neutron transport simulation using Monte Carlo method and solve heat equation in a bi-dimensional domain by finite differences method. To achieve this, we develop parallel algorithms for GPU and CPU in the two problems described above. The comparison showed that the GPU-based approach is faster than CPU in a computer with two quad core processors, without precision loss.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:02:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9246_1.pdf: 884827 bytes, checksum: 6cefeb3a1f296e2027bc2cbefb398583 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Os efeitos dos ligantes orgânicos nas posições dos níveis de energia dos estados excitados em complexos foram investigados com o objetivo de otimizar a transferência de energia dos ligantes para o íon lantanídeo. Mais especificamente, foram estudadas as substituições em ligantes dos tipos: b-dicetonas, b-ceto-sulfóxidos, b-ceto-sulfonas, b- dissulfóxidos, b-dissulfonas, e b-sulfóxido-sulfonas livres e/ou complexados aos íons Eu(III) e Tm(III). As estruturas moleculares destes ligantes livres foram obtidas com os métodos semi-empíricos MNDO-d e AM1 e com o método ab initio RHF/6-31G*, e as dos complexos com os métodos SMLCII-AM1 e RHF/6-31G. Os estados excitados dos ligantes e da parte orgânica dos compostos com íons lantanídeos foram então calculados com o método INDO/S-CIS. Os efeitos dos substituintes nas posições R1, R2 e R3 nos ligantes, por exemplo, R1 CO CHR3 SO R2, foram analisados e padrões foram observados. Por exemplo, substituintes doadores de elétrons, em geral, elevam as energias dos estados tripletos nas posições terminais (R1 e R2), enquanto substituintes retiradores de elétrons causam uma diminuição destas energias. Na posição central R3, os substituintes retiradores (doadores) de elétrons elevam (diminuem) as energias dos estados tripletos. O método INDO/S-SOCI que inclui os efeitos do acomplamento spin-órbita sobre os estados eletrônicos foi utilizado na determinação das transições envolvendo os elétrons 4f de complexos com íons lantanídeos. Desde que este método ainda foi muito pouco utilizado para tais cálculos, iniciou-se o um estudo preliminar com o complexo [Eu(H2O)8]3+ explorando-se a dependência das energias de transição f-f com os fatores associados aos cálculos, isto é, parâmetro â Eu-O, fatores de interação na matriz de recobrimento, valor da constante de acoplamento spin-órbita (zf), espaço configuracional (CIS, CISD e CISDT), multiplicidade do estado de referência CI e campo ligante. As energias de transição f-f no complexo foram fortemente dependentes do zf , do espaço configuracional e da referência, e do campo ligante. As comparações com os dados experimentais indicam concordância semiquantitativa, pois eles foram obtidos em solução aquosa, e os cálculos foram realizados para o complexo isolado

A computação em nuvem tem recebido um grande destaque, ao propor um novo e eficiente mecanismo para disponibilizar recursos computacionais. Dos investimentos cada vez maiores nessa plataforma, inclusive pela academia, surge a oportunidade de compartilhar estes recursos computacionais entre diferentes instituições. As grades computacionais são um mecanismo bem estabelecido para o compartilhamento de alguns tipos de recursos computacionais. Através do entendimento de como isso é feito nestas estruturas, esse trabalho avalia as soluções existentes e propõe um arquitetura alternativa que permite a criação das federações de nuvens computacionais. / Cloud computing is a new model to provide computing resources. The growing interest and investments on this platform creates an opportunity to share this resources across different institutions. The grid computing is the standard way of achieving this. Using grid as reference, this work survey current technologies and present an alternative design to allow the development of academic cloud computing federations.