Implementation of Quantitative Reaction-based Model Refinement

Building a computational model for complex biological systems is an iterative process. It starts from an abstraction of the process and then incorporates more details regarding the specific biochemical reactions which results in the change of the model fit. Meanwhile, the model’s numerical properties such as its numerical fit and validation should be preserved. However, refitting the model after each refinement iteration is computationally expensive resource-wise. There is an alternative approach which ensures the model fit preservation without the need to refit the model after each refinement iteration. And this approach is known as quantitative model refinement. The aim of this thesis is to develop and implement a tool called ModelRef which does the quantitative model refinement automatically. It is both implemented as a stand-alone Java application and as one of Anduril framework components. ModelRef performs data refinement of a model and generates the results in two different well known formats (SBML and CPS formats). The development of this tool successfully reduces the time and resource needed and the errors generated as well by traditional reiteration of the whole model to perform the fitting procedure.

Impacts potentiels d’un changement climatique sur le pergélisol dans le nord canadien

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Étude des interactions supramoléculaires par modélisation moléculaire

L’avancée des infrastructures informatiques a permis l’émergence de la modélisation moléculaire. À cet effet, une multitude de modèles mathématiques sont aujourd’hui disponibles pour simuler différents systèmes chimiques. À l’aide de la modélisation moléculaire, différents types d’interactions chimiques ont été observés. À partir des systèmes les plus simples permettant l’utilisation de modèles quantiques rigoureux, une série d’approximations a été considérée pour rendre envisageable la simulation de systèmes moléculaires de plus en plus complexes. En premier lieu, la théorie de la fonctionnelle de densité dépendante du temps a été utilisée pour simuler les énergies d’excitation de molécules photoactives. De manière similaire, la DFT indépendante du temps a permis la simulation du pont hydrogène intramoléculaire de structures analogues au 1,3,5-triazapentadiène et la rationalisation de la stabilité des états de transition. Par la suite, la dynamique moléculaire et la mécanique moléculaire ont permis de simuler les interactions d’un trimère d’acide cholique et d’un pyrène dans différents solvants. Cette même méthodologie a été utilisée pour simuler les interactions d’un rotaxane-parapluie à l’interface d’un système biphasique. Finalement, l’arrimage moléculaire et les fonctions de score ont été utilisés pour simuler les interactions intermoléculaires entre une protéine et des milliers de candidats moléculaires. Les résultats ont permis de mettre en place une stratégie de développement d’un nouvel inhibiteur enzymatique.

“Reconstruction of Gene Regulatory Network from Expression Profile of Plasma RNA Data of Colorectal Cancer Patients using Soft Computing Techniques”

Microarray data analysis is one of data mining tool which is used to extract meaningful information hidden in biological data. One of the major focuses on microarray data analysis is the reconstruction of gene regulatory network that may be used to provide a broader understanding on the functioning of complex cellular systems. Since cancer is a genetic disease arising from the abnormal gene function, the identification of cancerous genes and the regulatory pathways they control will provide a better platform for understanding the tumor formation and development. The major focus of this thesis is to understand the regulation of genes responsible for the development of cancer, particularly colorectal cancer by analyzing the microarray expression data. In this thesis, four computational algorithms namely fuzzy logic algorithm, modified genetic algorithm, dynamic neural fuzzy network and Takagi Sugeno Kang-type recurrent neural fuzzy network are used to extract cancer specific gene regulatory network from plasma RNA dataset of colorectal cancer patients. Plasma RNA is highly attractive for cancer analysis since it requires a collection of small amount of blood and it can be obtained at any time in repetitive fashion allowing the analysis of disease progression and treatment response.

Understanding Subsystems in Biology through Dimensionality Reduction, Graph Partitioning and Analytical Modeling

Biological systems exhibit rich and complex behavior through the orchestrated interplay of a large array of components. It is hypothesized that separable subsystems with some degree of functional autonomy exist; deciphering their independent behavior and functionality would greatly facilitate understanding the system as a whole. Discovering and analyzing such subsystems are hence pivotal problems in the quest to gain a quantitative understanding of complex biological systems. In this work, using approaches from machine learning, physics and graph theory, methods for the identification and analysis of such subsystems were developed. A novel methodology, based on a recent machine learning algorithm known as non-negative matrix factorization (NMF), was developed to discover such subsystems in a set of large-scale gene expression data. This set of subsystems was then used to predict functional relationships between genes, and this approach was shown to score significantly higher than conventional methods when benchmarking them against existing databases. Moreover, a mathematical treatment was developed to treat simple network subsystems based only on their topology (independent of particular parameter values). Application to a problem of experimental interest demonstrated the need for extentions to the conventional model to fully explain the experimental data. Finally, the notion of a subsystem was evaluated from a topological perspective. A number of different protein networks were examined to analyze their topological properties with respect to separability, seeking to find separable subsystems. These networks were shown to exhibit separability in a nonintuitive fashion, while the separable subsystems were of strong biological significance. It was demonstrated that the separability property found was not due to incomplete or biased data, but is likely to reflect biological structure.

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El liderazgo organizacional: una aproximación desde la perspectiva etológica

La presente investigación plantea la necesidad fundamental de generar un proceso de análisis, tendiente a proponer dinámicas organizativas humanas, desde un enfoque etológico. La etología aparece entonces como un estudio sistemático del comportamiento animal, sus formas de asociación, su disparidad, pero sobre todo, su accionar orgánico en la búsqueda de un comportamiento colectivo que propenda por el bien común. En esta medida el liderazgo surge como una posibilidad clara de fomentar relaciones humanas centradas en las diferentes vertientes relacionales; cultura, comunicación, comunidad, axiología, y finalmente etología. Así mismo, se examinan las diferentes estrategias que el liderazgo como posibilidad de cambio dentro de las organizaciones, puede ser fundamentado mediante procesos de comparación etológica, y así generar propuestas que configuren un quehacer organizacional desde la solidaridad, el liderazgo, y el desenvolvimiento interno y externo de las organizaciones.

Análisis del impacto del tamaño de los activos en la cuenta de resultados mediante la utilización de espacios de fase y análisis de recurrencia

Los resultados financieros de las organizaciones son objeto de estudio y análisis permanente, predecir sus comportamientos es una tarea permanente de empresarios, inversionistas, analistas y académicos. En el presente trabajo se explora el impacto del tamaño de los activos (valor total de los activos) en la cuenta de resultados operativos y netos, analizando inicialmente la relación entre dichas variables con indicadores tradicionales del análisis financiero como es el caso de la rentabilidad operativa y neta y con elementos de estadística descriptiva que permiten calificar los datos utilizados como lineales o no lineales. Descubriendo posteriormente que los resultados financieros de las empresas vigiladas por la Superintendencia de Sociedades para el año 2012, tienen un comportamiento no lineal, de esta manera se procede a analizar la relación de los activos y los resultados con la utilización de espacios de fase y análisis de recurrencia, herramientas útiles para sistemas caóticos y complejos. Para el desarrollo de la investigación y la revisión de la relación entre las variables de activos y resultados financieros se tomó como fuente de información los reportes financieros del cierre del año 2012 de la Superintendencia de Sociedades (Superintendencia de Sociedades, 2012).

El hospital como organización de conocimiento y espacio de investigación y formación

El libro es una contribución importante al análisis de la productividad de médicos, investigadores y centros de hospitalización vinculados al proceso científico del país. En sus páginas se encuentra información sistemática y accesible a los lectores sobre el desarrollo de la medicina clínica en Colombia. Nunca antes se había logrado un análisis tan completo de los que pareciera una compleja e irrealizable tarea. Los académicos y todos los miembros del sistema de salud encontrarán aquí los datos para entender la dinámica de los recursos humanos que trabajan en la investigación clínica en salud, con el fin de determinar sus formas organizativas, diferenciadas como comunidad científica, su visibilidad y reconocimiento social.Con los indicadores aquí expuestos muchas universidades, hospitales y clínicas seguramente dispondrán de una nueva perspectiva del concepto de capital intelectual, y ofrecerán a las personas con un alto nivel de formación un capital humano acumulado para que su productividad sea mayor.

Ciencias de la complejidad: estado actual

Los aportes teóricos y aplicados de la complejidad en economía han tomado tantas direcciones y han sido tan frenéticos en las últimas décadas, que no existe un trabajo reciente, hasta donde conocemos, que los compile y los analice de forma integrada. El objetivo de este proyecto, por tanto, es desarrollar un estado situacional de las diferentes aplicaciones conceptuales, teóricas, metodológicas y tecnológicas de las ciencias de la complejidad en la economía. Asimismo, se pretende analizar las tendencias recientes en el estudio de la complejidad de los sistemas económicos y los horizontes que las ciencias de la complejidad ofrecen de cara al abordaje de los fenómenos económicos del mundo globalizado contemporáneo.

The political influence of the kurdish community in Syria and its possible transboundary Effects in the subregion of the Middle East, during the period 2011-2014

El interés de esta monografía es analizar las interacciones no-lineales con resultados emergentes que mantuvo la comunidad kurda en Siria, durante el periodo 2011-2014, y por las cuales se produjeron formas de auto-organización como resultado de la estructura compleja a la que pertenece. De esta forma, se explica cómo a raíz de la crisis política siria y los enfrentamientos con el Estado Islámico, se transformó el rol de los kurdos en Siria y se influenciaron las estructuras políticas del país y las naciones de la región con población kurda. Por lo tanto, esta investigación se propone analizar este fenómeno a través del enfoque de complejidad en Relaciones Internacionales y el concepto de Auto-Organización. A partir de ello, se indaga sobre las interacciones surgidas en estructuras más pequeñas, que habrían afectado un sistema mayor; estableciendo nuevas formas de organización que no pueden ser explicadas, únicamente, a partir de elementos causales.

Kinetic modeling of the generation of 2-and 3-methylbutanal in a heated extract of beef liver

Quantitative control of aroma generation during the Maillard reaction presents great scientific and industrial interest. Although there have been many studies conducted in simplified model systems, the results are difficult to apply to complex food systems, where the presence of other components can have a significant impact. In this work, an aqueous extract of defatted beef liver was chosen as a simplified food matrix for studying the kinetics of the Mallard reaction. Aliquots of the extract were heated under different time and temperature conditions and analyzed for sugars, amino acids, and methylbutanals, which are important Maillard-derived aroma compounds formed in cooked meat. Multiresponse kinetic modeling, based on a simplified mechanistic pathway, gave a good fit with the experimental data, but only when additional steps were introduced to take into account the interactions of glucose and glucose-derived intermediates with protein and other amino compounds. This emphasizes the significant role of the food matrix in controlling the Maillard reaction.

Outthinking and enhancing biological brains

In this paper an attempt has been made to take a look at. how the use of implant and electrode technology can now be employed to create biological brains for robots, to enable human enhancement and to diminish the effects of certain neural illnesses. In all cases the end result is to increase the range of abilities of the recipients. An indication is given of a number of areas in which such technology has already had a profound effect, a key element being the need for a clear interface linking the human brain directly with a computer. An overview of some of the latest developments in the field of Brain to Computer Interfacing is also given in order to assess advantages and disadvantages. The emphasis is clearly placed on practical studies that have been and are being undertaken and reported on, as opposed to those speculated, simulated or proposed as future projects. Related areas are discussed briefly only in the context of their contribution to the studies being undertaken. The area of focus is notably the use of invasive implant technology, where a connection is made directly with the cerebral cortex and/or nervous system. Tests and experimentation which do not involve human subjects are invariably carried out a priori to indicate the eventual possibilities before human subjects are themselves involved. Some of the more pertinent animal studies from this area are discussed including our own involving neural growth. The paper goes on to describe human experimentation, in which neural implants have linked the human nervous system bi-directionally with technology and the internet. A view is taken as to the prospects for the future for this implantable computing in terms of both therapy and enhancement.

Marks, spaces and boundaries

Dictionary compilers and designers use punctuation to structure and clarify entries and to encode information. Dictionaries with a relatively simple structure can have simple typography, and simple punctuation; as dictionaries grew more complex, and encountered the space constraints of the printed page, complex encoding systems were developed, using punctuation and symbols. Two recent trends have emerged in dictionary design: to eliminate punctuation, and sometimes to use a larger number of fonts, so that the boundaries between elements are indicated by font change, not punctuation.