In biochemical networks transient dynamics plays a fundamental role, since the activation of signalling pathways is determined by thresholds encountered during the transition from an initial state (e.g. an initial concentration of a certain protein) to a steady-state. These thresholds can be defined in terms of the inflection points of the stimulus-response curves associated to the activation processes in the biochemical network. In the present work, we present a rigorous discussion as to the suitability of finite-time Lyapunov exponents and metabolic control coefficients for the detection of inflection points of stimulus-response curves with sigmoidal shape.

HTLV-I is the first discovered human retrovirus and a causative agent of both adult T-cell leukemia (ATL) and HTLV-I-associated myelopathy (or tropical spastic paraparesis) (HAM/TSP). Previous models have been successful in providing insight into the progression of HTLV-I infection. The relative simplicity of HTLV as well as its similarities to HIV and other diseases allow HTLV-I research to have diverse applications. The development of HAM/TSP is precipitated by a CTL immune response. Previous models for CTL response to HTLV-I infection have had relatively simple behaviours. A novel sigmoidal CTL response function results in complex behaviours previously unobserved. We establish the existence of bistability between solutions corresponding to carrier and endemic states. In addition, both super- and sub-critical Hopf bifurcations as well as the resulting stable and unstable periodic solutions are observed. Analytical and numerical results are discussed, as well as the biological consequences of the aforementioned behaviours. / Applied Mathematics

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Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Previsao de Vazoes Naturais Diarias.pdf: 3835466 bytes, checksum: f927e5c8c3a89c73430512243b55c36c (MD5) Previous issue date: 2012-09-05 / The forecast of natural flows to hydroelectric plant reservoirs is an essential input to the planning and programming of the SIN´s operation. Various computer models are used to determine these forecasts, including physical models, statistical models and the ones developed with the RNA´s techniques. Currently, the ONS performs daily forecasts of natural flows to the UHE Tucuruí based on the univariate stochastic model named PREVIVAZH, developed by Electric Energy Research Center - Eletrobras CEPEL. Throughout the last decade, several papers have shown evolution in the application of neural networks methodology in many areas, specially in the prediction of flows on a daily, weekly and monthly basis. The goal of this dissertation is to present and calibrate a model of natural flow forecast using the RNA´s methodology, more specifically the NSRBN (Non-Linear Sigmoidal Regression Blocks Networks) (VALENCA; LUDERMIR, 2001), on a time lapse from 1 to 12 days forward to the Tucuruí Hydroelectric Plant, considering the hydrometric stations data located upstream from it s reservoir. In addition, a comparative analysis of results found throughout the calibrated neural network and the ones released by ONS is performed. The results show the advantage of the methodology of artificial neural networks on autoregressive models. The Mean Absolute Percentage Error - MAPE values obtained were, on average, 48 % lower than those released by the ONS. / A previsão de vazões naturais aos reservatórios das usinas hidrelétricas é insumo fundamental para o planejamento e operação do SIN. Diversos modelos são utilizados na determinação dessas previsões, entre os quais podem ser citados os modelos físicos, os estatísticos e aqueles baseados na técnica de Redes Neurais Artificiais. Atualmente, o ONS realiza as previsões diárias de vazões naturais para a Usina Hidrelétrica Tucuruí com base no modelo estocástico univariado denominado PREVIVAZH, desenvolvido pelo CEPEL. Ao longo da última década, muitos trabalhos têm mostrado a evolução da aplicação da metodologia de Redes Neurais Artificiais em diversas áreas e em particular na previsão de vazões naturais, para intervalos de tempo diários, semanais e mensais. O objetivo deste trabalho foi calibrar e avaliar um modelo de previsão de vazões naturais, utilizando a metodologia de RNA, mais especificamente as redes construtivas do tipo NSRBN(Non-Linear Sigmoidal Regression Blocks Networks) (VALENCA; LUDERMIR, 2001), no horizonte de 1 até 12 dias à frente, para a Usina Hidrelétrica Tucuruí, considerando as informações advindas de postos hidrométricos localizados à montante do seu reservatório. Adicionalmente, foi realizada uma análise comparativa dos resultados encontrados pela rede neural calibrada e aqueles obtidos e divulgados pelo ONS. Os resultados obtidos mostram a vantagem da metodologia de redes neurais artificiais sobre os modelos auto-regressivos. Os valores do Erro Percentual Médio Absoluto - MAPE foram, em média, 48% inferiores aos divulgados pelo ONS.

In biochemical networks transient dynamics plays a fundamental role, since the activation of signalling pathways is determined by thresholds encountered during the transition from an initial state (e.g. an initial concentration of a certain protein) to a steady-state. These thresholds can be defined in terms of the inflection points of the stimulus-response curves associated to the activation processes in the biochemical network. In the present work, we present a rigorous discussion as to the suitability of finite-time Lyapunov exponents and metabolic control coefficients for the detection of inflection points of stimulus-response curves with sigmoidal shape.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T21:32:45Z No. of bitstreams: 1 JOÃO PAULO DANTAS DE CARVALHO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 1534561 bytes, checksum: 93959f6eca85fa51565d250b6a984284 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T21:32:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO PAULO DANTAS DE CARVALHO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 1534561 bytes, checksum: 93959f6eca85fa51565d250b6a984284 (MD5) Previous issue date: 2015-11-11 / CNPq / Desde a sua descoberta, em 1864 por Cailletet, a fragilização de metais por hidrogênio, foi sujeito a inúmeras investigações, sendo primeiramente estudado com a injeção de hidrogênio gasoso em metais e ligas. Devanathan e Stachurski (1962) desenvolveram a técnica eletroquímica de permeação de hidrogênio em metais e ligas, tornando o estudo mais prático, esta metodologia se baseia em uma dupla célula eletroquímica dispostas simetricamente onde o metal a ser estudado é inserido entre elas. Uma delas conhecida como célula de carga irá gerar o H2 a ser permeado através do corpo de prova e na outra, conhecida como célula de detecção, o mesmo será oxidado e quantificado seu fluxo. Toda a detecção é realizada potenciostaticamente, mas a geração pode ser realizada por meio galvanostático (método galvanostático-potenciostático), potenciostacamente (método duplo-potenciostático) ou por permeação em circuito aberto em meio ácido, chamado de „PCAA‟. As normas ASTM 148-97 (2003) e ISO 17081 (2004) padronizam os experimentos de permeação eletroquímica de hidrogênio. Como os diferentes métodos são baseados em soluções de contorno diferenciados para solução da segunda lei de Fick, tais normas não levam isto em consideração adotando o cálculo da difusividade do hidrogênio apenas pelo método duplo potenciostático, mesmo para aqueles que estudam o fenômeno, diga-se de passagem, em sua grande maioria, utilizando a metodologia galvanostático-potenciostático. Autores como McBreen et al (1966) e Boes & Zuchner (1972) descrevem o fenômeno de permeação de hidrogênio em metais de forma matemática, a partir da solução da segunda de lei de Fick, estes trabalhos atestam a diferença entre os métodos duplo-potenciostatico e galvanostático-potenciostático, porém nunca foi proposto um modelo que descreva o comportamento do método PCAA. Com isso, o trabalho tem como objetivo elucidar o emprego dos modelos matemáticos para determinação do coeficiente de difusão do hidrogênio em metais através das distintas técnicas eletroquímicas de permeação, utilizando os aços API 5L X70 e X65, além disto procurou-se um modelo matemático para o caso em que a geração de hidrogênio seja realizada pelo método PCAA. Neste trabalho atesta-se que que o uso das equações proposta pela norma, a princípio, subestimam o valor da difusividade. A equação proposta para o método PCAA, apresentou um perfeito ajuste de dados experimentais de permeação. A correlação proposta para o cálculo da difusividade mostrou-se coerente para estimar este parâmetro, não só para o caso PCAA, como também para todos os casos. / Since its discovery in 1864 by Cailletet, hydrogen embrittlement of metals, was subjected to numerous investigations, first being studied with the injection of gaseous hydrogen in metals and alloys. Devanathan and Stachurski (1962) developed the electrochemical technique of hydrogen permeation in metals and alloys, making it the study more practical this methodology is based on a dual symmetrically arranged electrochemical cell where the metal to be studied is inserted between them. One known as load cell will generate H2 to be permeated through the specimen and the other, known as the detection cell, it will be oxidized and its flow quantified. All detection is performed potentiostaticly, but the generation can be performed by galvanostatic (galvanostaticpotentiostatic method), potentiostaticly (double- potentiostatic method), or by hydrogen permeation on acid environment method known as a PCAA. The regulations ASTM 148-97 (2003) and ISO 17081 (2004) standardize the electrochemical hydrogen permeation experiments. How different methods are based on different workarounds for solution of the second Fick's law, such rules do not take this into account by adopting the calculation of the hydrogen diffusivity only by the dual voltage method, even for those who study the phenomenon, say passing for the most part, using the galvanostatic-potentiostatic methodology. Authors such as McBreen et al (1966) and Boes & Züchner (1972) describe the hydrogen permeation phenomenon in mathematical form of metal from the solution of the second Fick law, these works attest to the difference between the double-potentiostatic methods and galvanostatic-potentiostatic, but has never proposed a model that describes the behavior of the PCAA method. Thus, the study aims to elucidate the use of mathematical models to determine the hydrogen diffusion coefficient in metals through the different electrochemical techniques permeation using the API 5L steels X70 and X65, in addition sought a mathematical model for the case where the hydrogen generation is performed by the PCAA method. This work testifies that the use of the equations proposed by the standard at first underestimate the value of diffusivity. The equation proposed for the PCAA method, presented a perfect fit experimental permeation data. The proposed correlations for calculating the diffusivity was found to be consistent to estimate this parameter not only to the case PCAA, but also for all cases.