Propuesta de mejoramiento de la política de inventarios de la empresa Wholesale and Retail Place LLC

Wholesale and Retail place LLC, es una empresa que nace en el año 2012 en la ciudad de Carteret, Nueva Jersey dedicada a la comercialización y distribución de ropa para mujer colombiana en Estados Unidos. De esta manera, la problemática abordada en este proyecto será la influencia de la política de inventarios en el desempeño de la empresa. A partir de esto, se plantea realizar un mejoramiento de la política de gestión de inventarios, recurso que procure cambiar el modelo operativo de negocio mediante un enfoque a la transición, desde una pequeña hasta una mediana empresa, con énfasis en la perdurabilidad y sostenibilidad de la compañía.

Gestión de la cadena de suministros desde la dinámica de sistemas. Aproximación al mejoramiento de la toma de decisiones

El objetivo de este trabajo es hacer un estudio sobre la cadena de suministros en organizaciones empresariales desde la Dinámica de Sistemas y como esta puede aportar al desempeño y el control de las cadenas de suministros. Se buscará Abordar el cocimiento sobre tres perspectivas de Supply Chain y su relación con la dinámica de sistemas. También se buscará identificar los tipos de integración en las actividades de la gestión en la cadena de suministros y sus horizontes de planeación. Por último, se pretende analizar las aplicaciones de Supply Chain Management que se han basado en el uso de la metodología de dinámica de sistemas. Para esto, la investigación empezará por definir la problemática alrededor de unir estas dos áreas y definirá el marco teórico que fundan estas dos disciplinas. Luego se abordará la metodología usada por la Dinámica de Sistemas y los diferentes aspectos de la cadena de suministros. Se Ahondará en el acercamiento de las dos disciplinas y como convergen ayudando la SD a la SCM (Supply Chain Management). En este punto también se describirán los trabajos en los diferentes enfoques que se han hecho a partir de uso de la dinámica de sistemas. Por último, presentaremos las correspondientes conclusiones y comentarios acerca de este campo de investigación y su pertinencia en el campo de la Supply Chain. Esta investigación abarca dos grandes corrientes de pensamiento, una sistémica, a través de la metodología de dinámica de sistemas y la otra, lógico analítica la cual es usada en Supply Chain. Se realizó una revisión de la literatura sobre las aplicaciones de dinámica de sistemas (SD) en el área de Supply Chain, sus puntos en común y se documentaron importantes empleos de esta metodología que se han hecho en la gestión de la cadena de suministros.

UV index measurement and model agreement: uncertainties and limitations

En les últimes dècades, l'increment dels nivells de radiació solar ultraviolada (UVR) que arriba a la Terra (principalment degut a la disminució d'ozó estratosfèric) juntament amb l'augment detectat en malalties relacionades amb l'exposició a la UVR, ha portat a un gran volum d'investigacions sobre la radiació solar en aquesta banda i els seus efectes en els humans. L'índex ultraviolat (UVI), que ha estat adoptat internacionalment, va ser definit amb el propòsit d'informar al públic general sobre els riscos d'exposar el cos nu a la UVR i per tal d'enviar missatges preventius. L'UVI es va definir inicialment com el valor màxim diari. No obstant, el seu ús actual s'ha ampliat i té sentit referir-se a un valor instantani o a una evolució diària del valor d'UVI mesurat, modelitzat o predit. El valor concret d'UVI està afectat per la geometria Sol-Terra, els núvols, l'ozó, els aerosols, l'altitud i l'albedo superficial. Les mesures d'UVI d'alta qualitat són essencials com a referència i per estudiar tendències a llarg termini; es necessiten també tècniques acurades de modelització per tal d'entendre els factors que afecten la UVR, per predir l'UVI i com a control de qualitat de les mesures. És d'esperar que les mesures més acurades d'UVI s'obtinguin amb espectroradiòmetres. No obstant, com que els costs d'aquests dispositius són elevats, és més habitual trobar dades d'UVI de radiòmetres eritemàtics (de fet, la majoria de les xarxes d'UVI estan equipades amb aquest tipus de sensors). Els millors resultats en modelització s'obtenen amb models de transferència radiativa de dispersió múltiple quan es coneix bé la informació d'entrada. No obstant, habitualment no es coneix informació d'entrada, com per exemple les propietats òptiques dels aerosols, la qual cosa pot portar a importants incerteses en la modelització. Sovint, s'utilitzen models més simples per aplicacions com ara la predicció d'UVI o l'elaboració de mapes d'UVI, ja que aquests són més ràpids i requereixen menys paràmetres d'entrada. Tenint en compte aquest marc de treball, l'objectiu general d'aquest estudi és analitzar l'acord al qual es pot arribar entre la mesura i la modelització d'UVI per condicions de cel sense núvols. D'aquesta manera, en aquest estudi es presenten comparacions model-mesura per diferents tècniques de modelització, diferents opcions d'entrada i per mesures d'UVI tant de radiòmetres eritemàtics com d'espectroradiòmeters. Com a conclusió general, es pot afirmar que la comparació model-mesura és molt útil per detectar limitacions i estimar incerteses tant en les modelitzacions com en les mesures. Pel que fa a la modelització, les principals limitacions que s'han trobat és la falta de coneixement de la informació d'aerosols considerada com a entrada dels models. També, s'han trobat importants diferències entre l'ozó mesurat des de satèl·lit i des de la superfície terrestre, la qual cosa pot portar a diferències importants en l'UVI modelitzat. PTUV, una nova i simple parametrització pel càlcul ràpid d'UVI per condicions de cel serens, ha estat desenvolupada en base a càlculs de transferència radiativa. La parametrització mostra una bona execució tant respecte el model base com en comparació amb diverses mesures d'UVI. PTUV ha demostrat la seva utilitat per aplicacions particulars com ara l'estudi de l'evolució anual de l'UVI per un cert lloc (Girona) i la composició de mapes d'alta resolució de valors d'UVI típics per un territori concret (Catalunya). En relació a les mesures, es constata que és molt important saber la resposta espectral dels radiòmetres eritemàtics per tal d'evitar grans incerteses a la mesura d'UVI. Aquest instruments, si estan ben caracteritzats, mostren una bona comparació amb els espectroradiòmetres d'alta qualitat en la mesura d'UVI. Les qüestions més importants respecte les mesures són la calibració i estabilitat a llarg termini. També, s'ha observat un efecte de temperatura en el PTFE, un material utilitzat en els difusors en alguns instruments, cosa que potencialment podria tenir implicacions importants en el camp experimental. Finalment, i pel que fa a les comparacions model-mesura, el millor acord s'ha trobat quan es consideren mesures d'UVI d'espectroradiòmetres d'alta qualitat i s'usen models de transferència radiativa que consideren les millors dades disponibles pel que fa als paràmetres òptics d'ozó i aerosols i els seus canvis en el temps. D'aquesta manera, l'acord pot ser tan alt dins un 0.1º% en UVI, i típicament entre menys d'un 3%. Aquest acord es veu altament deteriorat si s'ignora la informació d'aerosols i depèn de manera important del valor d'albedo de dispersió simple dels aerosols. Altres dades d'entrada del model, com ara l'albedo superficial i els perfils d'ozó i temperatura introdueixen una incertesa menor en els resultats de modelització.

Image segmentation integrating colour, texture and boundary information

La tesis se centra en la Visión por Computador y, más concretamente, en la segmentación de imágenes, la cual es una de las etapas básicas en el análisis de imágenes y consiste en la división de la imagen en un conjunto de regiones visualmente distintas y uniformes considerando su intensidad, color o textura. Se propone una estrategia basada en el uso complementario de la información de región y de frontera durante el proceso de segmentación, integración que permite paliar algunos de los problemas básicos de la segmentación tradicional. La información de frontera permite inicialmente identificar el número de regiones presentes en la imagen y colocar en el interior de cada una de ellas una semilla, con el objetivo de modelar estadísticamente las características de las regiones y definir de esta forma la información de región. Esta información, conjuntamente con la información de frontera, es utilizada en la definición de una función de energía que expresa las propiedades requeridas a la segmentación deseada: uniformidad en el interior de las regiones y contraste con las regiones vecinas en los límites. Un conjunto de regiones activas inician entonces su crecimiento, compitiendo por los píxeles de la imagen, con el objetivo de optimizar la función de energía o, en otras palabras, encontrar la segmentación que mejor se adecua a los requerimientos exprsados en dicha función. Finalmente, todo esta proceso ha sido considerado en una estructura piramidal, lo que nos permite refinar progresivamente el resultado de la segmentación y mejorar su coste computacional. La estrategia ha sido extendida al problema de segmentación de texturas, lo que implica algunas consideraciones básicas como el modelaje de las regiones a partir de un conjunto de características de textura y la extracción de la información de frontera cuando la textura es presente en la imagen. Finalmente, se ha llevado a cabo la extensión a la segmentación de imágenes teniendo en cuenta las propiedades de color y textura. En este sentido, el uso conjunto de técnicas no-paramétricas de estimación de la función de densidad para la descripción del color, y de características textuales basadas en la matriz de co-ocurrencia, ha sido propuesto para modelar adecuadamente y de forma completa las regiones de la imagen. La propuesta ha sido evaluada de forma objetiva y comparada con distintas técnicas de integración utilizando imágenes sintéticas. Además, se han incluido experimentos con imágenes reales con resultados muy positivos.

Modelling stereoscopic vision systems for robotic applications

Aquesta tesi s'emmarca dins del projecte CICYT TAP 1999-0443-C05-01. L'objectiu d'aquest projecte és el disseny, implementació i avaluació de robots mòbils, amb un sistema de control distribuït, sistemes de sensorització i xarxa de comunicacions per realitzar tasques de vigilància. Els robots han de poder-se moure per un entorn reconeixent la posició i orientació dels diferents objectes que l'envolten. Aquesta informació ha de permetre al robot localitzar-se dins de l'entorn on es troba per poder-se moure evitant els possibles obstacles i dur a terme la tasca encomanada. El robot ha de generar un mapa dinàmic de l'entorn que serà utilitzat per localitzar la seva posició. L'objectiu principal d'aquest projecte és aconseguir que un robot explori i construeixi un mapa de l'entorn sense la necessitat de modificar el propi entorn. Aquesta tesi està enfocada en l'estudi de la geometria dels sistemes de visió estereoscòpics formats per dues càmeres amb l'objectiu d'obtenir informació geomètrica 3D de l'entorn d'un vehicle. Aquest objectiu tracta de l'estudi del modelatge i la calibració de càmeres i en la comprensió de la geometria epipolar. Aquesta geometria està continguda en el que s'anomena emph{matriu fonamental}. Cal realitzar un estudi del càlcul de la matriu fonamental d'un sistema estereoscòpic amb la finalitat de reduir el problema de la correspondència entre dos plans imatge. Un altre objectiu és estudiar els mètodes d'estimació del moviment basats en la geometria epipolar diferencial per tal de percebre el moviment del robot i obtenir-ne la posició. Els estudis de la geometria que envolta els sistemes de visió estereoscòpics ens permeten presentar un sistema de visió per computador muntat en un robot mòbil que navega en un entorn desconegut. El sistema fa que el robot sigui capaç de generar un mapa dinàmic de l'entorn a mesura que es desplaça i determinar quin ha estat el moviment del robot per tal de emph{localitzar-se} dins del mapa. La tesi presenta un estudi comparatiu dels mètodes de calibració de càmeres més utilitzats en les últimes dècades. Aquestes tècniques cobreixen un gran ventall dels mètodes de calibració clàssics. Aquest mètodes permeten estimar els paràmetres de la càmera a partir d'un conjunt de punts 3D i de les seves corresponents projeccions 2D en una imatge. Per tant, aquest estudi descriu un total de cinc tècniques de calibració diferents que inclouen la calibració implicita respecte l'explicita i calibració lineal respecte no lineal. Cal remarcar que s'ha fet un gran esforç en utilitzar la mateixa nomenclatura i s'ha estandaritzat la notació en totes les tècniques presentades. Aquesta és una de les dificultats principals a l'hora de poder comparar les tècniques de calibració ja què cada autor defineix diferents sistemes de coordenades i diferents conjunts de paràmetres. El lector és introduït a la calibració de càmeres amb la tècnica lineal i implícita proposada per Hall i amb la tècnica lineal i explicita proposada per Faugeras-Toscani. A continuació es passa a descriure el mètode a de Faugeras incloent el modelatge de la distorsió de les lents de forma radial. Seguidament es descriu el conegut mètode proposat per Tsai, i finalment es realitza una descripció detallada del mètode de calibració proposat per Weng. Tots els mètodes són comparats tant des del punt de vista de model de càmera utilitzat com de la precisió de la calibració. S'han implementat tots aquests mètodes i s'ha analitzat la precisió presentant resultats obtinguts tant utilitzant dades sintètiques com càmeres reals. Calibrant cada una de les càmeres del sistema estereoscòpic es poden establir un conjunt de restriccions geomètri ques entre les dues imatges. Aquestes relacions són el que s'anomena geometria epipolar i estan contingudes en la matriu fonamental. Coneixent la geometria epipolar es pot: simplificar el problema de la correspondència reduint l'espai de cerca a llarg d'una línia epipolar; estimar el moviment d'una càmera quan aquesta està muntada sobre un robot mòbil per realitzar tasques de seguiment o de navegació; reconstruir una escena per aplicacions d'inspecció, propotipatge o generació de motlles. La matriu fonamental s'estima a partir d'un conjunt de punts en una imatges i les seves correspondències en una segona imatge. La tesi presenta un estat de l'art de les tècniques d'estimació de la matriu fonamental. Comença pels mètode lineals com el dels set punts o el mètode dels vuit punts, passa pels mètodes iteratius com el mètode basat en el gradient o el CFNS, fins arribar las mètodes robustos com el M-Estimators, el LMedS o el RANSAC. En aquest treball es descriuen fins a 15 mètodes amb 19 implementacions diferents. Aquestes tècniques són comparades tant des del punt de vista algorísmic com des del punt de vista de la precisió que obtenen. Es presenten el resultats obtinguts tant amb imatges reals com amb imatges sintètiques amb diferents nivells de soroll i amb diferent quantitat de falses correspondències. Tradicionalment, l'estimació del moviment d'una càmera està basada en l'aplicació de la geometria epipolar entre cada dues imatges consecutives. No obstant el cas tradicional de la geometria epipolar té algunes limitacions en el cas d'una càmera situada en un robot mòbil. Les diferencies entre dues imatges consecutives són molt petites cosa que provoca inexactituds en el càlcul de matriu fonamental. A més cal resoldre el problema de la correspondència, aquest procés és molt costós en quant a temps de computació i no és gaire efectiu per aplicacions de temps real. En aquestes circumstàncies les tècniques d'estimació del moviment d'una càmera solen basar-se en el flux òptic i en la geometria epipolar diferencial. En la tesi es realitza un recull de totes aquestes tècniques degudament classificades. Aquests mètodes són descrits unificant la notació emprada i es remarquen les semblances i les diferencies entre el cas discret i el cas diferencial de la geometria epipolar. Per tal de poder aplicar aquests mètodes a l'estimació de moviment d'un robot mòbil, aquest mètodes generals que estimen el moviment d'una càmera amb sis graus de llibertat, han estat adaptats al cas d'un robot mòbil que es desplaça en una superfície plana. Es presenten els resultats obtinguts tant amb el mètodes generals de sis graus de llibertat com amb els adaptats a un robot mòbil utilitzant dades sintètiques i seqüències d'imatges reals. Aquest tesi finalitza amb una proposta de sistema de localització i de construcció d'un mapa fent servir un sistema estereoscòpic situat en un robot mòbil. Diverses aplicacions de robòtica mòbil requereixen d'un sistema de localització amb l'objectiu de facilitar la navegació del vehicle i l'execució del les trajectòries planificades. La localització es sempre relativa al mapa de l'entorn on el robot s'està movent. La construcció de mapes en un entorn desconegut és una tasca important a realitzar per les futures generacions de robots mòbils. El sistema que es presenta realitza la localització i construeix el mapa de l'entorn de forma simultània. A la tesi es descriu el robot mòbil GRILL, que ha estat la plataforma de treball emprada per aquesta aplicació, amb el sistema de visió estereoscòpic que s'ha dissenyat i s'ha muntat en el robot. També es descriu tots el processos que intervenen en el sistema de localització i construcció del mapa. La implementació d'aquest processos ha estat possible gràcies als estudis realitzats i presentats prèviament (calibració de càmeres, estimació de la matriu fonamental, i estimació del moviment) sense els quals no s'hauria pogut plantejar aquest sistema. Finalment es presenten els mapes en diverses trajectòries realitzades pel robot GRILL en el laboratori. Les principals contribucions d'aquest treball són: ·Un estat de l'art sobre mètodes de calibració de càmeres. El mètodes són comparats tan des del punt de vista del model de càmera utilitzat com de la precisió dels mètodes. ·Un estudi dels mètodes d'estimació de la matriu fonamental. Totes les tècniques estudiades són classificades i descrites des d'un punt de vista algorísmic. ·Un recull de les tècniques d'estimació del moviment d'una càmera centrat en el mètodes basat en la geometria epipolar diferencial. Aquestes tècniques han estat adaptades per tal d'estimar el moviment d'un robot mòbil. ·Una aplicació de robòtica mòbil per tal de construir un mapa dinàmic de l'entorn i localitzar-se per mitja d'un sistema estereoscòpic. L'aplicació presentada es descriu tant des del punt de vista del maquinari com del programari que s'ha dissenyat i implementat.

Geostatistical Tools for Validation of Satellite and NWP Model Rainfall

Developing the next-generation climate system models: challenges and achievements

Although climate models have been improving in accuracy and efficiency over the past few decades, it now seems that these incremental improvements may be slowing. As tera/petascale computing becomes massively parallel, our legacy codes are less suitable, and even with the increased resolution that we are now beginning to use, these models cannot represent the multiscale nature of the climate system. This paper argues that it may be time to reconsider the use of adaptive mesh refinement for weather and climate forecasting in order to achieve good scaling and representation of the wide range of spatial scales in the atmosphere and ocean. Furthermore, the challenge of introducing living organisms and human responses into climate system models is only just beginning to be tackled. We do not yet have a clear framework in which to approach the problem, but it is likely to cover such a huge number of different scales and processes that radically different methods may have to be considered. The challenges of multiscale modelling and petascale computing provide an opportunity to consider a fresh approach to numerical modelling of the climate (or Earth) system, which takes advantage of the computational fluid dynamics developments in other fields and brings new perspectives on how to incorporate Earth system processes. This paper reviews some of the current issues in climate (and, by implication, Earth) system modelling, and asks the question whether a new generation of models is needed to tackle these problems.

A groove-ploughing theory for the production of mega-scale glacial lineations, and implications for ice-stream mechanics

Mega-scale glacial lineations (MSGLs) are longitudinally aligned corrugations (ridge-groove structures 6-100 km long) in sediment produced subglacially. They are indicators of fast flow and a common signature of ice-stream beds. We develop a qualitative theory that accounts for their formation, and use numerical modelling, and observations of ice-stream beds to provide supporting evidence. Ice in contact with a rough (scale of 10-10(3) m) bedrock surface will mimic the form of the bed. Because of flow acceleration and convergence in ice-stream onset zones, the ice-base roughness elements experience transverse strain, transforming them from irregular bumps into longitudinally aligned keels of ice protruding downwards. Where such keels slide across a soft sedimentary bed, they plough through the sediments, carving elongate grooves, and deforming material up into intervening ridges. This explains MSGLs and has important implications for ice-stream mechanics. Groove ploughing provides the means to acquire new lubricating sediment and to transport large volumes of it downstream. Keels may provide basal drag in the force budget of ice streams, thereby playing a role in flow regulation and stability We speculate that groove ploughing permits significant ice-stream widening, thus facilitating high-magnitude ice discharge.

Uncertainties in annual riverine phosphorus load estimation: Impact of load estimation methodology, sampling frequency, baseflow index and catchment population density

Models developed to identify the rates and origins of nutrient export from land to stream require an accurate assessment of the nutrient load present in the water body in order to calibrate model parameters and structure. These data are rarely available at a representative scale and in an appropriate chemical form except in research catchments. Observational errors associated with nutrient load estimates based on these data lead to a high degree of uncertainty in modelling and nutrient budgeting studies. Here, daily paired instantaneous P and flow data for 17 UK research catchments covering a total of 39 water years (WY) have been used to explore the nature and extent of the observational error associated with nutrient flux estimates based on partial fractions and infrequent sampling. The daily records were artificially decimated to create 7 stratified sampling records, 7 weekly records, and 30 monthly records from each WY and catchment. These were used to evaluate the impact of sampling frequency on load estimate uncertainty. The analysis underlines the high uncertainty of load estimates based on monthly data and individual P fractions rather than total P. Catchments with a high baseflow index and/or low population density were found to return a lower RMSE on load estimates when sampled infrequently than those with a tow baseflow index and high population density. Catchment size was not shown to be important, though a limitation of this study is that daily records may fail to capture the full range of P export behaviour in smaller catchments with flashy hydrographs, leading to an underestimate of uncertainty in Load estimates for such catchments. Further analysis of sub-daily records is needed to investigate this fully. Here, recommendations are given on load estimation methodologies for different catchment types sampled at different frequencies, and the ways in which this analysis can be used to identify observational error and uncertainty for model calibration and nutrient budgeting studies. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Snow products for assimilation and verification

Snow is an important component of the land surface, and the choice of products for assimilation or verification can have a large impact on the surface analysis. This paper introduces the many sources of snow data that are currently available, both in situ and from remote sensing from space, along with some recent developments. Snow extent products are derived from the biggest range of sensors and are the most widely used, while information on snow mass from space is still too error-prone to be used successfully in assimilation schemes.

Effect of sulphation on the oestrogen agonist activity of the phytoestrogens genistein and daidzein in MCF-7 human breast cancer cells

The phytoestrogens genistein, daidzein and the daidzein metabolite equol have been shown previously to possess oestrogen agonist activity. However, following consumption of soya diets, they are found in the body not only as aglycones but also as metabolites conjugated at their 4'- and 7-hydroxyl groups with sulphate. This paper describes the effects of monosulphation on the oestrogen agonist properties of these three phytoestrogens in MCF-7 human breast cancer cells in terms of their relative ability to compete with [H-3]oestradiol for binding to oestrogen receptor (ER), to induce a stably transfected oestrogen-responsive reporter gene (ERE-CAT) and to stimulate cell growth. In no case did sulphation abolish activity. The 4'-sulphadon of genistein reduced oestrogen agonist activity to a small extent in whole-cell assays but increased the relative binding affinity to ER. The 7-sulphation of genistein, and also of equol, reduced oestrogen agonist activity substantially in all assays. By contrast, the position of monosulphation of daidzein acted in an opposing manner on oestrogen agonist activity. Sulphation at the 4'-position of daidzein resulted in a modest reduction in oestrogen agonist activity but sulphation of daidzein at the 7-position resulted in an increase in oestrogen agonist activity. Molecular modelling and docking studies suggested that the inverse effects of sulphation could be explained by the binding of daidzein into the ligand-binding domain of the ER in the opposite orientation compared with genistein and equol. This is the first report of sulphation enhancing activity of an isoflavone and inverse effects of sulphation between individual phytoestrogens.

Efficient and cost-effective experimental determination of kinetic constants and data: the success of a Bayesian systematic approach to drug transport, receptor binding, continuous culture and cell transport kinetics

Details about the parameters of kinetic systems are crucial for progress in both medical and industrial research, including drug development, clinical diagnosis and biotechnology applications. Such details must be collected by a series of kinetic experiments and investigations. The correct design of the experiment is essential to collecting data suitable for analysis, modelling and deriving the correct information. We have developed a systematic and iterative Bayesian method and sets of rules for the design of enzyme kinetic experiments. Our method selects the optimum design to collect data suitable for accurate modelling and analysis and minimises the error in the parameters estimated. The rules select features of the design such as the substrate range and the number of measurements. We show here that this method can be directly applied to the study of other important kinetic systems, including drug transport, receptor binding, microbial culture and cell transport kinetics. It is possible to reduce the errors in the estimated parameters and, most importantly, increase the efficiency and cost-effectiveness by reducing the necessary amount of experiments and data points measured. (C) 2003 Federation of European Biochemical Societies. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Aldose reductase and the importance of experimental design

Kinetic studies on the AR (aldose reductase) protein have shown that it does not behave as a classical enzyme in relation to ring aldose sugars. As with non-enzymatic glycation reactions, there is probably a free radical element involved derived from monosaccharide autoxidation. in the case of AR, there is free radical oxidation of NADPH by autoxidizing monosaccharides, which is enhanced in the presence of the NADPH-binding protein. Thus any assay for AR based on the oxidation of NADPH in the presence of autoxidizing monosaccharides is invalid, and tissue AR measurements based on this method are also invalid, and should be reassessed. AR exhibits broad specificity for both hydrophilic and hydrophobic aldehydes that suggests that the protein may be involved in detoxification. The last thing we would want to do is to inhibit it. ARIs (AR inhibitors) have a number of actions in the cell which are not specific, and which do not involve them binding to AR. These include peroxy-radical scavenging and effects of metal ion chelation. The AR/ARI story emphasizes the importance of correct experimental design in all biocatalytic experiments. Developing the use of Bayesian utility functions, we have used a systematic method to identify the optimum experimental designs for a number of kinetic model data sets. This has led to the identification of trends between kinetic model types, sets of design rules and the key conclusion that such designs should be based on some prior knowledge of K-m and/or the kinetic model. We suggest an optimal and iterative method for selecting features of the design such as the substrate range, number of measurements and choice of intermediate points. The final design collects data suitable for accurate modelling and analysis and minimizes the error in the parameters estimated, and is suitable for simple or complex steady-state models.

A novel Bayesian approach to drug design with simple and complex enzymes: Use with lens aldehyde dehydrogenase and the glyoxalase pathway

Purpose: Acquiring details of kinetic parameters of enzymes is crucial to biochemical understanding, drug development, and clinical diagnosis in ocular diseases. The correct design of an experiment is critical to collecting data suitable for analysis, modelling and deriving the correct information. As classical design methods are not targeted to the more complex kinetics being frequently studied, attention is needed to estimate parameters of such models with low variance. Methods: We have developed Bayesian utility functions to minimise kinetic parameter variance involving differentiation of model expressions and matrix inversion. These have been applied to the simple kinetics of the enzymes in the glyoxalase pathway (of importance in posttranslational modification of proteins in cataract), and the complex kinetics of lens aldehyde dehydrogenase (also of relevance to cataract). Results: Our successful application of Bayesian statistics has allowed us to identify a set of rules for designing optimum kinetic experiments iteratively. Most importantly, the distribution of points in the range is critical; it is not simply a matter of even or multiple increases. At least 60 % must be below the KM (or plural if more than one dissociation constant) and 40% above. This choice halves the variance found using a simple even spread across the range.With both the glyoxalase system and lens aldehyde dehydrogenase we have significantly improved the variance of kinetic parameter estimation while reducing the number and costs of experiments. Conclusions: We have developed an optimal and iterative method for selecting features of design such as substrate range, number of measurements and choice of intermediate points. Our novel approach minimises parameter error and costs, and maximises experimental efficiency. It is applicable to many areas of ocular drug design, including receptor-ligand binding and immunoglobulin binding, and should be an important tool in ocular drug discovery.

Efficient and accurate experimental design for enzyme kinetics: Bayesian studies reveal a systematic approach

In areas such as drug development, clinical diagnosis and biotechnology research, acquiring details about the kinetic parameters of enzymes is crucial. The correct design of an experiment is critical to collecting data suitable for analysis, modelling and deriving the correct information. As classical design methods are not targeted to the more complex kinetics being frequently studied, attention is needed to estimate parameters of such models with low variance. We demonstrate that a Bayesian approach (the use of prior knowledge) can produce major gains quantifiable in terms of information, productivity and accuracy of each experiment. Developing the use of Bayesian Utility functions, we have used a systematic method to identify the optimum experimental designs for a number of kinetic model data sets. This has enabled the identification of trends between kinetic model types, sets of design rules and the key conclusion that such designs should be based on some prior knowledge of K-M and/or the kinetic model. We suggest an optimal and iterative method for selecting features of the design such as the substrate range, number of measurements and choice of intermediate points. The final design collects data suitable for accurate modelling and analysis and minimises the error in the parameters estimated. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.