Analysis of Natural and Artificial Phenomena Using Signal Processing and Fractional Calculus

In this paper we study several natural and man-made complex phenomena in the perspective of dynamical systems. For each class of phenomena, the system outputs are time-series records obtained in identical conditions. The time-series are viewed as manifestations of the system behavior and are processed for analyzing the system dynamics. First, we use the Fourier transform to process the data and we approximate the amplitude spectra by means of power law functions. We interpret the power law parameters as a phenomenological signature of the system dynamics. Second, we adopt the techniques of non-hierarchical clustering and multidimensional scaling to visualize hidden relationships between the complex phenomena. Third, we propose a vector field based analogy to interpret the patterns unveiled by the PL parameters.

Novos circuitos regulatórios de controlo espacio-temporal do desenvolvimento em bacillus subtilis

RESUMO: A esporulação em Bacillus subtilis é controlada por uma cascata de factores sigma da polimerase do RNA. F e E controlam os estágios precoces do desenvolvimento no pré-esporo e na célula mãe, respectivamente. Numa fase intermédia da diferenciação, quando a célula mãe acaba por envolver o pré-esporo, F é substituído por G e E é substituído por K. Vários mecanismos asseguram que a actividade dos diferentes factores sigma seja confinada a uma janela temporal precisa na célula adequada. Neste estudo, investigámos a função de um factor anti-G, designado por CsfB. Mostramos que para além da sua função de inibição da actividade do factor G em células pré-divisionais, CsfB é também necessário na célula mãe num estágio tardio do desenvolvimento. Mostramos que a expressão de csfB é activada na célula mãe a partir de um promotor dependente de K. Contudo, demonstramos que CsfB interage directamente com E e não com K, e que CsfB é suficiente para inibir a actividade transcricional dependente de E em células vegetativas de B. subtilis. Propomos que CsfB contribui para reduzir o período dependente de E, na linha de expressão genética da célula mãe, desse modo reduzindo a sobreposição entre os regulões E e K e aumentado a fidelidade do processo de desenvolvimento. Uma segunda proteína, YabK, partilha semelhança estrutural com CsfB. YabK é produzida no pré-esporo sob o comando de F, e é necessária para a esporulação. YabK contribui para a transição F/G no programa genético do pré-esporo, porque uma mutação que torna F sensível a CsfB ultrapassa parcialmente a função de YabK na esporulação. No entanto, YabK e CsfB funcionam por mecanismos diferentes, uma vez que YabK não liga directamente a F.---------ABSTRACT: Gene expression during spore development in Bacillus subtilis is governed by a cascade of RNA polymerase sigma factors. F and E control the early stages of development in the forespore and in the mother cell, respectively. At an intermediate stage in the differentiation process, when the larger mother cell finishes engulfment of the smaller forespore, F is replaced by G and E is replaced by K. Several mechanisms ensure the proper timing of activation of the cell type-specific sigma factors. Here, we have investigated the funtion of an anti-sigma G factor, called CsfB. We show here that in addition to its role in inhibiting G in pre-divisional cells, CsfB is also required in the mother cell at a late stage in development. We show that the expression of csfB is activated in the mother cell from a K-specific promoter. However, we demonstrate that CsfB binds directly to E but not to K in a yeast two-hybrid assay, and that CsfB is sufficient to inhibit E-dependent transcriptional activity in vegetative cells of B. subtilis. We posit that CsfB contributes to shutting off the early, E-controlled period in the mother cell line of gene expression, thus reducing the overlap between deployment of the E and K regulons and increasing the fidelity of the developmental process. A second protein, YabK, shares structural similarity with CsfB. YabK is produced in the forespore under F control, and is required for efficient sporulation. YabK contributes to the transition from the F- to the G-dependent period of gene expression, because a mutation that renders F sensitive to CsfB partially bypasses the need for YabK. Yet, YabK and CsfB must function in the control of sigma factor activity by different mechanisms because YabK does not bind directly to F.

Development and implementation of strategies for the incorporation of reinforcing elements in aluminium alloys by solid state processing

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Temporal differences in blood meal detection from the midguts of Triatoma infestans

We used genus/species specific PCRs to determine the temporal persistence of host DNA in Triatoma infestans experimentally fed on blood from six common vertebrate species: humans, domestic dogs, guinea pigs, chickens, mice, and pigs. Twenty third or fourth instar nymphs per animal group were allowed to feed to engorgement, followed by fasting-maintenance in the insectary. At 7, 14, 21, or 28 days post-feeding, the midgut contents from five triatomines per group were tested with the respective PCR assay. DNA from all vertebrate species was detected in at least four of five study nymphs at seven and 14 days post-feeding. DNA of humans, domestic dogs, guinea pigs, pigs, and chickens were more successfully detected (80-100%) through day 21, and less successfully (20-100%) at day 28. Findings demonstrate that species-specific PCRs can consistently identify feeding sources of T. infestans within two weeks, a biologically relevant time interval.

Long-term biosignals visualization and processing

Thesis submitted in the fulfillment of the requirements for the Degree of Master in Biomedical Engineering

Exportação e impacto nos resultados: o caso de um grupo de empresas portuguesas

Com a crescente preocupação em dinamizar as exportações e potenciar os seus efeitos na economia, muitos trabalhos têm tentado encontrar fatores potenciadores do sucesso das empresas no mercado internacional (dimensão, produtividade pré exportadora, idade, fase do ciclo de produção, relacionamento prévio com o exterior, etc.). Temas como a seleção natural do mercado e a aprendizagem pela exportação, são transversais e incontornáveis nos trabalhos empíricos que abordam o estudo das exportações ao nível das empresas. No entanto, não nos devemos esquecer que uma das principais motivações das empresas, é a maximização do lucro. Com efeito, uma nova onda de trabalhos tem-se voltado para a o impacto que as exportações têm sobre a rentabilidade das empresas. Utilizando um modelo de efeitos fixos com dados em painel, aplicado a uma base de dados de empresas portuguesas, com espetro temporal entre 2008 e 2012, este trabalho encontra evidências e que as exportações são um fraco potenciador da rentabilidade das empresas. Do ponto de vista da organização do presente trabalho, no primeiro capítulo será apresentada uma breve revisão de literatura enquadradora do tema; no segundo capítulo será apresentada a base de dados, tratamento e a abordagem econométrica; por último será apresentada uma conclusão, com os resultados principais do trabalho e com algumas questões que poderão ser abordadas no futuro.

Metástases temporais: a propósito de um caso clínico

A metastização óssea para a cabeça e pescoço é rara. Em 20-35% dos casos, pode ser a primeira manifestação de uma neoplasia oculta. No caso específico do osso temporal, as metástases são originárias, mais frequentemente, da mama, pulmão, rim, próstata e estômago. Apresenta-se o caso clínico de uma doente, do sexo feminino, 71 anos, com Diagnóstico de Carcinoma Ductal tipo Cribiforme na mama esquerda, tendo sido submetida a mastectomia total, quimioterapia e radioterapia. À observação apresentava um quadro clínico de otalgia esquerda, associada a paralisia facial da hemiface ipsilateral, sem outros sintomas otológicos. Foi-lhe diagnosticada Otite Média Crónica agudizada, tendo sido medicada e pedida Tomografia Computorizada ao Ouvido Esquerdo, que demonstrou exuberante espessamento dos tecidos moles epicranianos temporo-parieto-occipitais à esquerda com extensão ao canal auditivo externo do mesmo lado. Por agravamento da sintomatologia, foi internada no Serviço de Otorrinolaringologia deste hospital para administração de terapêutica endovenosa, tendo-se admitido a hipótese diagnóstica de Otite Externa Maligna. Por manutenção do quadro, apesar de terapêutica optimizada, foi submetida a intervenção cirúrgica onde foi efectuada biopsia temporal, tendo sido diagnosticado lesão metastática por carcinoma invasivo da mama.

Parallel programming in biomedical signal processing

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

TEMPORAL TRENDS IN THE DETECTION RATES OF HEPATITIS B IN THE SANTA CATARINA STATE, BRAZIL

Hepatitis B is a serious public health problem. The state of Santa Catarina presents areas of high endemicity. The aim of this study was to describe temporal trends in detection rates of hepatitis B in the period from 2002 to 2009 in Santa Catarina and in its regions. A time series study was carried out. Crude rates were calculated and standardized by age using the direct method. Annual variation percentages were estimated by Joinpoint regression. There were two distinct and significant trends in Santa Catarina. From 2002 to 2006 a significant increase of 5.9% per year was observed. From 2006, there was a significant decrease of 6.4% per year. In this same period the southern and far-western regions had significant increases of 15.9% and 4.6% and significant decreases of 7.5% and 4.8%, respectively. Greater Florianópolis and Northeast also showed significant increases until 2006, of 15.4% and 17.4%, respectively. In the following period, non-significant decreases of 5.8% and 9.8% respectively were observed. Foz do Rio Itajaí and Planalto Serrano showed non-significant increases up to half of the studied period of 21.1% and 12.0%, respectively and after, significant decreases of 21.5% and 18.0%, respectively. Vale do Itajaí showed a significant decrease of 9.7%; Planalto Norte showed a non-significant decrease of 0.6% and Midwest a non-significant increase of 2.7% per year, in the period from 2002 to 2009.

Distributed processing of large remote sensing images using MapReduce - A case of Edge Detection

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Parallelization of web processing services on cloud computing: A case study of Geostatistical Methods

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Urban land cover change detection analysis and modeling spatio-temporal Growth dynamics using Remote Sensing and GIS Techniques: A case study of Dhaka, Bangladesh

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Spatio-Temporal data modeling in response to deforestation monitoring (a case study of small region in Riau Province, Indonesia)

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Spatial and temporal analysis of recent drought using vegetation temperature condition index: case of Somali regional state of Ethiopia

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Spatial-temporal analyses of climate elements, vegetation characteristics and sea surface temperature anomaly. A Case study in Gojam, Ethiopia

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.