Robust model-order reduction of complex biological processes

This paper addresses robust model-order reduction of a high dimensional nonlinear partial differential equation (PDE) model of a complex biological process. Based on a nonlinear, distributed parameter model of the same process which was validated against experimental data of an existing, pilot-scale BNR activated sludge plant, we developed a state-space model with 154 state variables in this work. A general algorithm for robustly reducing the nonlinear PDE model is presented and based on an investigation of five state-of-the-art model-order reduction techniques, we are able to reduce the original model to a model with only 30 states without incurring pronounced modelling errors. The Singular perturbation approximation balanced truncating technique is found to give the lowest modelling errors in low frequency ranges and hence is deemed most suitable for controller design and other real-time applications. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

A note on quasi-stationary distributions of birth-death processes and the SIS logistic epidemic

For Markov processes on the positive integers with the origin as an absorbing state, Ferrari, Kesten, Martinez and Picco studied the existence of quasi-stationary and limiting conditional distributions by characterizing quasi-stationary distributions as fixed points of a transformation Phi on the space of probability distributions on {1, 2,.. }. In the case of a birth-death process, the components of Phi(nu) can be written down explicitly for any given distribution nu. Using this explicit representation, we will show that Phi preserves likelihood ratio ordering between distributions. A conjecture of Kryscio and Lefevre concerning the quasi-stationary distribution of the SIS logistic epidemic follows as a corollary.

Using the flexibility index to compare batch and continuous activated sludge processes

This paper considers the question of which is better: the batch or the continuous activated sludge processes? It is an important question because dissension still exists in the wastewater industry as to the relative merits of each of the processes. A review of perceived differences in the processes from the point of view of two related disciplines, process engineering and biotechnology, is presented together with the results of previous comparative studies. These reviews highlight possible areas where more understanding is required. This is provided in the paper by application of the flexibility index to two case studies. The flexibility index is a useful process design tool that measures the ability of the process to cope with long term changes in operation.

The Lake Tekapo experiment (LTEX): An investigation of atmospheric boundary layer processes in complex terrain

A research program on atmospheric boundary layer processes and local wind regimes in complex terrain was conducted in the vicinity of Lake Tekapo in the southern Alps of New Zealand, during two 1-month field campaigns in 1997 and 1999. The effects of the interaction of thermal and dynamic forcing were of specific interest, with a particular focus on the interaction of thermal forcing of differing scales. The rationale and objectives of the field and modeling program are described, along with the methodology used to achieve them. Specific research aims include improved knowledge of the role of surface forcing associated with varying energy balances across heterogeneous terrain, thermal influences on boundary layer and local wind development, and dynamic influences of the terrain through channeling effects. Data were collected using a network of surface meteorological and energy balance stations, radiosonde and pilot balloon soundings, tethered balloon and kite-based systems, sodar, and an instrumented light aircraft. These data are being used to investigate the energetics of surface heat fluxes, the effects of localized heating/cooling and advective processes on atmospheric boundary layer development, and dynamic channeling. A complementary program of numerical modeling includes application of the Regional Atmospheric Modeling System (RAMS) to case studies characterizing typical boundary layer structures and airflow patterns observed around Lake Tekapo. Some initial results derived from the special observation periods are used to illustrate progress made to date. In spite of the difficulties involved in obtaining good data and undertaking modeling experiments in such complex terrain, initial results show that surface thermal heterogeneity has a significant influence on local atmospheric structure and wind fields in the vicinity of the lake. This influence occurs particularly in the morning. However, dynamic channeling effects and the larger-scale thermal effect of the mountain region frequently override these more local features later in the day.

Use of web-based formative assessment to support student learning in metabolism/nutrition unit

In 2002, an integrated basic science course was introduced into the Bachelor of Dental Sciences programme at the University of Queensland, Australia. Learning activities for the Metabolism and Nutrition unit within this integrated course included lectures, problem-based learning tutorials, computer-based self-directed learning exercises and practicals. To support student learning and assist students to develop the skills necessary to become lifelong learners, an extensive bank of formative assessment questions was set up using the commercially available package, WebCT®. Questions included short-answer, multiple-choice and extended matching questions. As significant staff time was involved in setting up the question database, the extent to which students used the formative assessment and their perceptions of its usefulness to their learning were evaluated to determine whether formative assessment should be extended to other units within the course. More than 90% of the class completed formative assessment tasks associated with learning activities scheduled in the first two weeks of the block, but this declined to less than 50% by the fourth and final week of the block. Patterns of usage of the formative assessment were also compared in students who scored in the top 10% for all assessment for the semester with those who scored in the lowest 10%. High-performing students accessed the Web-based formative assessment about twice as often as those who scored in the lowest band. However, marks for the formative assessment tests did not differ significantly between the two groups. In a questionnaire that was administered at the completion of the block, students rated the formative assessment highly, with 80% regarding it as being helpful for their learning. In conclusion, although substantial staff time was required to set up the question database, this appeared to be justified by the positive responses of the students.

Online titrimetric and off-gas analysis for examining nitrification processes in wastewater treatment

The two steps of nitrification, namely the oxidation of ammonia to nitrite and nitrite to nitrate, often need to be considered separately in process studies. For a detailed examination, it is desirable to monitor the two-step sequence using online measurements. In this paper, the use of online titrimetric and off-gas analysis (TOGA) methods for the examination of the process is presented. Using the known reaction stoichiometry, combination of the measured signals (rates of hydrogen ion production, oxygen uptake and carbon dioxide transfer) allows the determination of the three key process rates, namely the ammonia consumption rate, the nitrite accumulation rate and the nitrate production rate. Individual reaction rates determined with the TOGA sensor under a number of operation conditions are presented. The rates calculated directly from the measured signals are compared with those obtained from offline liquid sample analysis. Statistical analysis confirms that the results from the two approaches match well. This result could not have been guaranteed using alternative online methods. As a case study, the influences of pH and dissolved oxygen (DO) on nitrite accumulation are tested using the proposed method. It is shown that nitrite accumulation decreased with increasing DO and pH. Possible reasons for these observations are discussed. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Mid- to Late-Holocene estuarine infilling processes studied by radiocarbon dates, high resolution seismic and biofacies at Vitoria Bay, Espirito Santo, Southeastern Brazil

A Baía de Vitória é um estuário com 20 km de comprimento, morfologicamente estreito, com um regime de micromaré e, como outros estuários modernos, formado durante a última transgressão pós-glacial. A morfologia de fundo do estrato estuarino é caracterizada por um canal natural principal limitado por planícies de maré com manguezais desenvolvidos. Datações de radiocarbono originais foram obtidas para a área. Cinco idades de radiocarbono estendendo-se de 1.010 a 7.240 anos AP foram obtidas através de dois testemunhos de sedimento, representando uma sequência estratigráfica de 5 m de espessura. Os resultados indicam que até aproximadamente 4.000 anos cal. AP, as condições ambientais da Baía de Vitória eram ainda de uma baía aberta, com uma conexão livre e aberta com águas marinhas. Durante os últimos 4.000 anos a baía experimentou uma fase de regressão importante, tornando-se mais restrita em termos de circulação da água do mar e provavelmente aumentando a energia de marés. Três superfícies estratigráficas principais foram reconhecidas, limitando fácies transgressiva, transgressiva/nível de mar alto e regressiva. A morfologia do canal atual representa um diastema de maré, mostrando fácies regressivas truncadas e erodidas. Biofácies de foraminíferos, passando de ambiente marinho para ambiente salobro e de manguezais em planície de maré confirmam a interpretação sismoestratigráfica. A ausência de biofácies de mangue em um dos dois testemunhos é tambémuma indicação de ravinamento de maré atual.

Experiências formativas no início da docência mediadas pelo PIBID educação física da Universidade Estadual de Feira de Santana, Bahia

O presente trabalho objetiva compreender como o Coordenador, os Supervisores e os Bolsistas do PIBID Educação Física da Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS) no município de Feira de Santana – Bahia percebem os processos de iniciação à docência na formação inicial de professores de Educação Física no PIBID Educação Física – UEFS. Por meio da Pesquisa Narrativa, numa perspectiva de pesquisa e de formação, oportunizamos aos sujeitos da pesquisa entrevistas narrativas compostas pela reflexividade crítica necessária na constituição da docência. Analisamos a produção acadêmica sobre a temática da iniciação à docência no tempo da formação inicial nos bancos de dados da Associação Nacional de Pós-Graduação e Pesquisa em Educação (ANPED) e do Congresso Brasileiro de Ciências do Esporte (CONBRACE) e discutimos com Antonio Nóvoa, Carlos Marcelo e Molina Neto sobre as concepções de formação e as experiências vividas no início da docência e buscamos em Walter Benjamin e Jorge Larrosa ancoragens para o entendimento do conceito de experiência. Os resultados apontam para o reconhecimento do PIBID como um programa que aproxima do campo de atuação interferindo na escolha pela docência. Sinalizam que o programa possibilita a articulação entre a universidade e a escola fortalecendo a perspectiva de formação que acontece coletivamente. Confirmam que o PIBID permite a constatação dos desafios presentes na escola e da necessidade de transformação desta realidade com a articulação dos saberes acadêmicos e os escolares. Neste sentido, constatamos a afirmação da entrada na carreira, como uma experiência formativa que intensifica o desenvolvimento profissional docente e, portanto, deve ser concebida como política nacional institucionalizada de iniciação à docência.

Currículo e educação especial : as ações da escola a partir dos diálogos cotidianos

O estudo teve como objetivo investigar as ações constituídas por uma escola pública de Ensino Fundamental para o envolvimento de alunos com deficiência e com transtornos globais do desenvolvimento no currículo escolar. Contou com as contribuições teóricas de Boaventura de Sousa Santos, Michel de Certeau e Philippe Meirieu para uma discussão sociológica, filosófica e pedagógica das situações desencadeadas pela pesquisa. No campo do currículo, aproximou-se das teorizações de Silva, Moreira, Apple e Sacristán, dentre outros, por serem teóricos que analisam o trabalho com o conhecimento no contexto escolar. Já no campo da Educação Especial, dialogou com as produções de pesquisadores que postulam pela ideia de que o processo de inclusão escolar pressupõe acesso à escola, bem como permanência e a garantia do direito de apropriação dos conhecimentos socialmente produzidos. Como aporte teórico-metodológico, apoiou-se nos pressupostos da pesquisa-ação colaborativo-crítica que advoga pela possibilidade de, por meio da pesquisa científica, produzir conhecimento sobre a realidade social, promover mudanças nas situações desafiadoras e envolver os sujeitos pesquisados em processos de formação continuada em contexto. O trabalho de pesquisa foi realizado em uma escola de Ensino Fundamental, pertencente à Rede Pública Municipal de Ensino de Vila Velha/ES, envolvendo professores, pedagogos, dirigente escolar, responsáveis pelos discentes e alunos matriculados do 1º ao 6º ano do Ensino Fundamental. O processo de produção de dados se efetivou no período de julho de 2010 a julho de 2011. O pesquisador esteve três vezes por semana no campo de pesquisa, participando das intervenções em sala de aula, dos espaços para planejamento e formação continuada e também de momentos informais na entrada, recreio e saída dos alunos. Para o desenvolvimento do estudo, trabalhou-se com três frentes correlacionadas: a observação participante e a escuta dos discursos produzidos por alunos, professores, equipe técnico-pedagógica e responsáveis pelos discentes sobre o envolvimento dos estudantes com indicativos à Educação Especial no currículo escolar; a constituição de espaços de formação continuada, tomando os dados produzidos na primeira etapa do estudo como elementos de sustentação da dinâmica formativa; o acompanhamento das ações praticadas pela escola para envolvimento das necessidades educacionais dos alunos com indicativos à Educação Especial no currículo escolar, a partir das reflexões desencadeadas nos espaços de formação continuada. Como resultados, a pesquisa aponta a necessidade de advogar pela constituição de currículos escolares mais abertos para contemplar as necessidades de aprendizagem de alunos com comprometimentos físicos, psíquicos, intelectuais ou sensoriais. Esta pesquisa se distancia de lógicas que defendem a flexibilização curricular como um esvaziamento do currículo em nome das condições existenciais dos alunos. Entende que, entre o currículo escolar e a produção de conhecimentos pelos alunos com indicativos à Educação Especial, há uma pluralidade de situações que precisam ser problematizadas pela escola: a leitura produzida sobre a aprendizagem dos alunos; a falta de conhecimento sobre a sexualidade humana; os desafios presentes na relação família e escola; e os pressupostos da normalidade/anormalidade. Esses fatores podem se configurar como elementos que impedem que os alunos obtenham sucesso em sua jornada educativa, porém, em contrapartida, podem ser utilizados como questões a subsidiar espaços de formação continuada. O estudo aponta que, por meio de atitudes colaborativas e críticas entre os profissionais da escola, é possível articular ações que garantam o direito de aprender do estudante com deficiência e com transtornos globais do desenvolvimento na escola de ensino comum.

The formative platform of the Congress of Panama (1810-1826): the Pan-American conjecture revisited

This article examines the formative platform of the Congress of Panama of 1826. It seeks to support the hypothesis that the nature and scope of the first test of integration in the Western Hemisphere depended critically on the platform created by Simón Bolívar and other Latin American Independence heroes from the Declaration of Independence of Venezuela in 1810 until the last bilateral agreement of 1826. In that respect, it corroborates the Latin American Identity of the initiative.

A creative solution for rapid and inexpensive model-making in product design processes

Innovative Developments in Virtual and Physical Prototyping

On the discovery of business processes orchestration patterns

COORDINSPECTOR is a Software Tool aiming at extracting the coordination layer of a software system. Such a reverse engineering process provides a clear view of the actually invoked services as well as the logic behind such invocations. The analysis process is based on program slicing techniques and the generation of, System Dependence Graphs and Coordination Dependence Graphs. The tool analyzes Common Intermediate Language (CIL), the native language of the Microsoft .Net Framework, thus making suitable for processing systems developed in any .Net Framework compilable language. COORDINSPECTOR generates graphical representations of the coordination layer together with business process orchestrations specified in WSBPEL 2.0