Construção, caracterização global e local de redes biológicas

A Biologia Sistêmica visa a compreensão da vida através de modelos integrativos que enfatizem as interações entre os diferentes agentes biológicos. O objetivo é buscar por leis universais, não nas partes componentes dos sistemas mas sim nos padrões de interação dos elementos constituintes. As redes complexas biológicas são uma poderosa abstração matemática que permite a representação de grandes volumes de dados e a posterior formulação de hipóteses biológicas. Nesta tese apresentamos as redes biológicas integradas que incluem interações oriundas do metabolismo, interação física de proteínas e regulação. Discutimos sua construção e ferramentas para sua análise global e local. Apresentamos também resultados do uso de ferramentas de aprendizado de máquina que nos permitem compreender a relação entre propriedades topológicas e a essencialidade gênica e a previsão de genes mórbidos e alvos para drogas em humanos

Caracterização topológica dos motivos das redes biológicas integradas da Escherichia coli e da Saccharomyces cerevisiae

The reducionism method has helped in the clari cation of functioning of many biological process. However, such process are extremely complex and have emergent properties that can not be explained or even predicted by reducionism methods. To overcome these limits, researchers have been used a set of methods known as systems biology, a new area of biology aiming to understand the interactions between the multiple components of biological processes. These interactions can be represented by a mathematical object called graph or network, where the interacting elements are represented by a vertex and the interactions by edges that connect a pair of vertexes. Into graphs it is possible to nd subgraphs, occurring in complex networks at numbers that are signi cantly higher than those in randomized networks, they are de ned as motifs. As motifs in biological networks may represent the structural units of biological processess, their detection is important. Therefore, the aim of this present work was detect, count and classify motifs present in biological integrated networks of bacteria Escherichia coli and yeast Saccharomyces cere- visiae. For this purpose, we implemented codes in MathematicaR and Python environments for detecting, counting and classifying motifs in these networks. The composition and types of motifs detected in these integrated networks indicate that such networks are organized in three main bridged modules composed by motifs in which edges are all the same type. The connecting bridges are composed by motifs in which the types of edges are diferent

Construção, ensaio e modelização de um limitador de corrente supercondutor

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Fraturas e caminhos ótimos na rede de Barabasi-Albert

Following the study of Andrade et al. (2009) on regular square lattices, here we investigate the problem of optimal path cracks (OPC) in Complex Networks. In this problem we associate to each site a determined energy. The optimum path is defined as the one among all possible paths that crosses the system which has the minimum cost, namely the sum of the energies along the path. Once the optimum path is determined, at each step, one blocks its site with highest energy, and then a new optimal path is calculated. This procedure is repeated until there is a set of blocked sites forming a macroscopic fracture which connects the opposite sides of the system. The method is applied to a lattice of size L and the density of removed sites is computed. As observed in the work by Andrade et al. (2009), the fractured system studied here also presents different behaviors depending on the level of disorder, namely weak, moderated and strong disorder intensities. In the regime of weak and moderated disorder, while the density of removed sites in the system does not depend of the size L in the case of regular lattices, in the regime of high disorder the density becomes substantially dependent on L. We did the same type of study for Complex Networks. In this case, each new site is connected with m previous ones. As in the previous work, we observe that the density of removed sites presents a similar behavior. Moreover, a new result is obtained, i.e., we analyze the dependency of the disorder with the attachment parameter m

Implementação do algoritmo de Newman para identificação de comunidades em placas gráficas

Communities are present on physical, chemical and biological systems and their identification is fundamental for the comprehension of the behavior of these systems. Recently, available data related to complex networks have grown exponentially, demanding more computational power. The Graphical Processing Unit (GPU) is a cost effective alternative suitable for this purpose. We investigate the convenience of this for network science by proposing a GPU based implementation of Newman community detection algorithm. We showed that the processing time of matrix multiplications of GPUs grow slower than CPUs in relation to the matrix size. It was proven, thus, that GPU processing power is a viable solution for community dentification simulation that demand high computational power. Our implementation was tested on an integrated biological network for the bacterium Escherichia coli

A realidade contemporânea das relações institucionais: desafios e oportunidades para as Relações Públicas

The contemporary organizations establish complex networks of relationships with their audiences. However, it is the socio-historical setting of the organizations that allow that their internal structures, management and culture as well as their interests and goals in relation to the macro social environment to be understood. To understand what is currently proposed as institutional relations, it is necessary to search on that socio-historical source the progress in the studies of management and organizational communication aiming to prove the assumptions underlying this strategic role within organizations. In order to do that, this project raises ethnographic aspects of the institutional relationships to see what is proposed by the organizations and, therefore, highlights the lack of detailed studies in this area. From this survey, it is clear the possible role of public relations in contributing to studies, plans and execution of institutional relations according to the basement in the humanities and communication processes of networks of relationships between organizations

Modelos matemáticos e computacionais para descrever a transmissão de dois sorotipos de vírus de dengue

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Determination of the critical coupling of explosive synchronization transitions in scale-free networks by mean-field approximations

An explosive synchronization can be observed in scale-free networks when Kuramoto oscillators have natural frequencies equal to their number of connections. The present paper reports on mean-field approximations to determine the critical coupling of such explosive synchronization. It has been verified that the equation obtained for the critical coupling has an inverse dependence on the network average degree. This expression differs from those whose frequency distributions are unimodal and even. In this case, the critical coupling depends on the ratio between the first and second statistical moments of the degree distribution. Numerical simulations were also conducted to verify our analytical results.

Supervised classification of basaltic aggregate particles based on texture properties

The strength and durability of materials produced from aggregates (e.g., concrete bricks, concrete, and ballast) are critically affected by the weathering of the particles, which is closely related to their mineral composition. It is possible to infer the degree of weathering from visual features derived from the surface of the aggregates. By using sound pattern recognition methods, this study shows that the characterization of the visual texture of particles, performed by using texture-related features of gray scale images, allows the effective differentiation between weathered and nonweathered aggregates. The selection of the most discriminative features is also performed by taking into account a feature ranking method. The evaluation of the methodology in the presence of noise suggests that it can be used in stone quarries for automatic detection of weathered materials.

Cartografando movimentos curriculares produzidos nas redes de conversações nos encontrosformações do PROEJA/IFES/ES

Problematiza a constituição do currículo (e da “formação docente” no campo curricular), no cotidiano escolar, na dimensão das conversações. Objetiva acompanhar os movimentos curriculares concernentes ao Proeja entre formas e forças complexas no cotidiano do Ifes – campus Venda Nova do Imigrante (VNI). Compõe com as linhas de pensamentos principalmente de Alves (2008, 2010, 2012); Carvalho (2004, 2008a, 2008b, 2009, 2012); Deleuze (1988, 2002, 2010); Deleuze e Guattari (1995); Ferraço (2007, 2008a, 2008b); Garcia (2011); Guattari (1987, 2004, 2012); Kastrup (2009, 2013); Lopes e Macedo (2011); Lopes (2010, 2011); Oliveira (2005, 2009, 2012); Paiva (2004, 2009); Rolnik (1989); e Spinoza (2013), entremeando os conceitos de movimentos e afetos no campo do currículo em redes na relação híbrida com os encontros-formações docente do/no Proeja. Adota a (não) metodologia cartográfica ao acompanhar movimentos curriculares (des)(re)territorializantes nas redes de conversações, especialmente nos encontrosformações: “Rodas de conversas com professores e demais servidores do Proeja”. Utiliza como principais instrumentos metodológicos a observação participante, a gravação das vozes e o registro em diário de campo. Contribui para outros movimentos de pesquisa ao capturar produzir e analisar dados em que se percebe que: ainda que tenha ocorrido um planejamento coletivo, outras temáticas surgiram nos encontros formações (que não se pretendiam engessados e não objetivavam a paralisação dos fluxos que pedem passagem), e tais assuntos puderam ser usados como disparadores para criação de outros movimentos curriculares; as concepções dos professores sobre a “dificuldade/facilidade” em ministrar aulas para o Proeja e os lugares estabelecidos entre estudantes e docentes no processo ensino-aprendizagem não estão relacionados diretamente, em relação de causa e efeito, à disciplina/área de conhecimento específica que ministram, mas aos agenciamentos, aos ligamentos e às rupturas produzidas nas relações com essas redes de saberes fazeres poderes que envolvem múltiplos agentes: docentes, outros servidores, alunos, experiências e encontros múltiplos dentro fora no espaço tempo do Ifes; uma tríade-refrão coopera para a criação de uma fôrma triangular que enfatiza a noção de um padrão em um processo molar enraizado nas árvores do conhecimento: perfil, seleção e nivelamento, contudo, algumas linhas de fuga dissonantes são criadas por entre as fissuras dos pretensos tons harmônicos; as frases “os professores do IF não estão preparados para ministrar aulas para o Proeja” ou “não há formação/qualificação para os docentes se relacionarem com o Proeja” são utilizadas, em alguns discursos, como escudos-argumentos para a opção-política de não oferta de vagas para a modalidade EJA em composição com fios que afirmam tal especificidade da educação básica, dentro da rede federal, como um “favor social”; processos que envolvem a (des)organização da matriz curricular são considerados por alguns participantes como início, “produto” e objetivo das conversas curriculares e provocam tensões que (i)mobilizam, (não) movimentam entre os afetos dos corpos, podendo levar à (não) ação coletiva; a noção de “mercado de trabalho” ainda impera nos discursos, ciclicamente, enquanto início fim das problematizações do currículo do Ensino Médio e da EJA; a expressão “integração curricular” é constantemente usada nos discursos que circulam o campus, no entanto, os sentidos produzidos, as concepções e as teorias curriculares que embasam a noção de “integração” no currículo são bem diversos; não há totalidades nos discursos, não há homogeneização, não foi efetivada nenhuma coesão/única voz representante (e esse também não era o objetivo desta pesquisa); ainda que o tema da roda se propusesse às conversas curriculares do/no Proeja, nesses encontros, os participantes manifestaram a necessidade de intensificar os movimentos produzidos nas rodas visando à discussão dos currículos textos de todos os cursos e modalidades ofertados pelos campus VNI e na intensificação de espaços para trocas de experiências curriculares cotidianas; na potencialização das diferenças como possibilidades de inventividade nos encontros-formações docente e nas danças curriculares que envolvem diversas relações de aprendizagem no Ifes, algumas experimentações foram produzidas, entre afetos, criando composições(des)(re)territorializantes e ressonando com movimentos que não se restringiram às rodas de conversas, contudo, enredaram-se em fios de outros espaços tempos do campus em tentativas de propagações de currículos multidão.

Geração de simuladores de filas para diferentes contextos com estudo de casos para redes de computadores

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Utilização de redes neuronais artificiais na gestão de processos de digestão anaeróbia

Numa Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), a otimização do processo de Digestão Anaeróbia (DA) é fundamental para o aumento da produção de biogás, que por sua vez é convertido em energia, essencial para a rentabilidade de exploração de ETAR. No entanto, a complexidade do processo de Digestão Anaeróbia das lamas constitui um obstáculo à sua otimização. Com este trabalho pretende-se efetuar a análise e tratamento de dados de Digestão Anaeróbia, com recurso a Redes Neuronais Artificiais (RNA), contribuindo, desta forma, para a compreensão do processo e do impacto de algumas variáveis na produção de biogás. As Redes Neuronais Artificiais são modelos matemáticos computacionais inspirados no funcionamento do cérebro humano, com capacidade para entender relações complexas num determinado conjunto de dados, motivo por que se optou pela sua utilização na procura de soluções que permitem predizer o comportamento de uma DA. Para o desenvolvimento das RNA utilizou-se o programa NeuralToolsTM da PalisadeTM. Como caso de estudo, a metodologia foi aplicada ao Digestor A da ETAR Sul da SIMRIA, empresa onde teve lugar o estágio curricular que originou o presente trabalho. Nesse contexto, utilizaram-se dados com informação referente aos últimos dois anos de funcionamento do digestor, disponíveis na empresa. Apesar de se terem verificado certas limitações, na predição em alguns casos particulares, de um modo geral, considera-se que os resultados obtidos permitiram concluir que as redes neuronais modeladas apresentam boa capacidade de generalização na imitação do processo anaeróbio. Conclui-se, portanto, que o estudo realizado pode constituir um contributo com interesse para a otimização da produção do biogás na DA de ETAR Sul da SIMRIA e que a utilização de RNA poderá ser uma ferramenta a explorar, quer nessa área, quer noutras áreas de gestão de sistemas de saneamento básico.

Pesquisa segura de dados em redes de sensores

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Espaços seguros de tuplos partilhados para redes de sensores sem fios

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Redes e nós da aprendizagem: a integração curricular no 1º ano da escolaridade obrigatória

Relatório de estágio de mestrado em Educação Pré-escolar e Ensino do 1º Ciclo do Ensino Básico