An approach to verifying and debugging simulation models governed by ordinary differential equations: Part 2. Residuals analysis and a case study

In Part 1 of this paper a methodology for back-to-back testing of simulation software was described. Residuals with error-dependent geometric properties were generated. A set of potential coding errors was enumerated, along with a corresponding set of feature matrices, which describe the geometric properties imposed on the residuals by each of the errors. In this part of the paper, an algorithm is developed to isolate the coding errors present by analysing the residuals. A set of errors is isolated when the subspace spanned by their combined feature matrices corresponds to that of the residuals. Individual feature matrices are compared to the residuals and classified as 'definite', 'possible' or 'impossible'. The status of 'possible' errors is resolved using a dynamic subset testing algorithm. To demonstrate and validate the testing methodology presented in Part 1 and the isolation algorithm presented in Part 2, a case study is presented using a model for biological wastewater treatment. Both single and simultaneous errors that are deliberately introduced into the simulation code are correctly detected and isolated. Copyright (C) 2003 John Wiley Sons, Ltd.

The use of 16s rDNA restriction fragment length polymorphism analysis for the identification of non-fermenting gram negative bacilli in a cystic fibrosis microbiology referral service

The utility of 16s rDNA restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis for the partial genomovar differentiation of Burkholderia cepacia complex bacterium is well documented. We compared the 16s rDNA RFLP signatures for a number of non-fermenting gram negative bacilli (NF GNB) LMG control strains and clinical isolates pertaining to the genera Burkholderia, Pseudomonas, Achromobacter (Alcaligenes), Ralstonia, Stenotrophomonas and Pandoraea. A collection of 24 control strain (LMG) and 25 clinical isolates were included in the study. Using conventional PCR, a 1.2 kbp 16s rDNA fragment was generated for each organism. Following restriction digestion and electrophoresis, each clinical isolate RFLP signature was compared to those of the control strain panel. Nineteen different RFLP signatures were detected from the 28 control strains included in the study. TwentyoneyTwenty- five of the clinical isolates could be classified by RFLP analysis into a single genus and species when compared to the patterns produced by the control strain panel. Four clinical B. pseudomallei isolates produced RFLP signatures which were indistinguishable from B. cepacia genomovars I, III and VIII. The identity of these four isolates were confirmed using B. pseudomallei specific PCR. 16s rDNA RFLP analysis can be a useful identification strategy when applied to NF GNB, particularly for those which exhibit colistin sulfate resistance. The use of this molecular based methodology has proved very useful in the setting of a CF referral laboratory particularly when utilised in conjunction with B. cepacia complex and genomovar specific PCR techniques. Species specific PCR or sequence analysis should be considered for selected isolates; especially where discrepancies between epidemiology, phenotypic and genotypic characteristics occur.

Water table waves in an unconfined aquifer: Experiments and modeling

[1] Comprehensive measurements are presented of the piezometric head in an unconfined aquifer during steady, simple harmonic oscillations driven by a hydrostatic clear water reservoir through a vertical interface. The results are analyzed and used to test existing hydrostatic and nonhydrostatic, small-amplitude theories along with capillary fringe effects. As expected, the amplitude of the water table wave decays exponentially. However, the decay rates and phase lags indicate the influence of both vertical flow and capillary effects. The capillary effects are reconciled with observations of water table oscillations in a sand column with the same sand. The effects of vertical flows and the corresponding nonhydrostatic pressure are reasonably well described by small-amplitude theory for water table waves in finite depth aquifers. That includes the oscillation amplitudes being greater at the bottom than at the top and the phase lead of the bottom compared with the top. The main problems with respect to interpreting the measurements through existing theory relate to the complicated boundary condition at the interface between the driving head reservoir and the aquifer. That is, the small-amplitude, finite depth expansion solution, which matches a hydrostatic boundary condition between the bottom and the mean driving head level, is unrealistic with respect to the pressure variation above this level. Hence it cannot describe the finer details of the multiple mode behavior close to the driving head boundary. The mean water table height initially increases with distance from the forcing boundary but then decreases again, and its asymptotic value is considerably smaller than that previously predicted for finite depth aquifers without capillary effects. Just as the mean water table over-height is smaller than predicted by capillarity-free shallow aquifer models, so is the amplitude of the second harmonic. In fact, there is no indication of extra second harmonics ( in addition to that contained in the driving head) being generated at the interface or in the interior.

A role for pectin in the control of cell expansion

Uptake of nutrients and water depends on the growth of roots through elongation of individual cells near the. root tip. Many of the numerous components of Type I primary cell walls, those of dicotyledons and monocotyledons other than grasses (Poaceae), have been determined, and many hypotheses have been proposed for the control of cell expansion. This important aspect of plant growth still needs elucidation, however. A model is proposed in which pectin, which occurs as a calcium (Ca) pectate gel between the load-bearing cellulose microfibrils and xyloglucan (XG) chains, controls the rate at which cells expand. It is considered that the increasing tension generated by the expanding cell is transmitted to interlocked XG chains and cellulose microfibrils. The resulting deformation of the embedded Ca pectate gel elicits the excretion of protons from the cytoplasm, possibly via compounds such as cell wall-associated kinases, that weakens the Ca pectate gel, permitting slippage of XG molecules through the action of expansin. Further slippage is prevented by deformation of the pectic gel, proton diffusion, and the transfer of residual tension to adjacent XG chains. Evidence for this model is based on the effects of pH, Ca, and aluminum (Al) on root elongation and on the reactions of these cations with Ca pectate. This model allows for genetic selection of plants and adaptation of individual plants to root environmental conditions.

Evaluating plant breeding strategies by simulating gene action and dryland environment effects

Functional genomics is the systematic study of genome-wide effects of gene expression on organism growth and development with the ultimate aim of understanding how networks of genes influence traits. Here, we use a dynamic biophysical cropping systems model (APSIM-Sorg) to generate a state space of genotype performance based on 15 genes controlling four adaptive traits and then search this spice using a quantitative genetics model of a plant breeding program (QU-GENE) to simulate recurrent selection. Complex epistatic and gene X environment effects were generated for yield even though gene action at the trait level had been defined as simple additive effects. Given alternative breeding strategies that restricted either the cultivar maturity type or the drought environment type, the positive (+) alleles for 15 genes associated with the four adaptive traits were accumulated at different rates over cycles of selection. While early maturing genotypes were favored in the Severe-Terminal drought environment type, late genotypes were favored in the Mild-Terminal and Midseason drought environment types. In the Severe-Terminal environment, there was an interaction of the stay-green (SG) trait with other traits: Selection for + alleles of the SG genes was delayed until + alleles for genes associated with the transpiration efficiency and osmotic adjustment traits had been fixed. Given limitations in our current understanding of trait interaction and genetic control, the results are not conclusive. However, they demonstrate how the per se complexity of gene X gene X environment interactions will challenge the application of genomics and marker-assisted selection in crop improvement for dryland adaptation.

The effectiveness of personalized smoking cessation strategies for callers to a Quitline service

Aim To assess the effectiveness of a program of computer-generated tailored advice for callers to a telephone helpline, and to assess whether it enhanced a series of callback telephone counselling sessions in aiding smoking cessation. Design Randomized controlled trial comparing: (1) untailored self-help materials; (2) computer-generated tailored advice only, and (3) computer-generated tailored advice plus callback telephone counselling. Assessment surveys were conducted at baseline, 3, 6 and 12 months. Setting Victoria, Australia. Participants A total of 1578 smokers who called the Quitline service and agreed to participate. Measurements Smoking status at follow-up; duration of cessation, if quit; use of nicotine replacement therapy; and extent of participation in the callback service. Findings At the 3-month follow-up, significantly more (chi(2)(2) = 16.9; P < 0.001) participants in the computer-generated tailored advice plus telephone counselling condition were not smoking (21%) than in either the computer-generated advice only (12%) or the control condition (12%). Proportions reporting not smoking at the 12-month follow-up were 26%, 23% and 22%, respectively (NS) for point prevalence, and for 9 months sustained abstinence; 8.2, 6.0, and 5.0 (NS). In the telephone counselling group, those receiving callbacks were more likely than those who did not to have sustained abstinence at 12 months (10.2 compared with 4.0, P < 0.05). Logistic regression on 3-month data showed significant independent effects on cessation of telephone counselling and use of NRT, but not of computer-generated tailored advice. Conclusion Computer-generated tailored advice did not enhance telephone counselling, nor have any independent effect on cessation. This may be due to poor timing of the computer-generated tailored advice and poor integration of the two modes of advice.

Stokes-operator-squeezed continuous-variable polarization states

We investigate nonclassical Stokes-operator variances in continuous-wave polarization-squeezed laser light generated from one and two optical parametric amplifiers. A general expression of how Stokes-operator variances decompose into two-mode quadrature operator variances is given. Stokes parameter variance spectra for four different polarization-squeezed states have been measured and compared with a coherent state. Our measurement results are visualized by three-dimensional Stokes-operator noise volumes mapped on the quantum Poincare sphere. We quantitatively compare the channel capacity of the different continuous-variable polarization states for communication protocols. It is shown that squeezed polarization states provide 33% higher channel capacities than the optimum coherent beam protocol.

Optical experiments beyond the quantum limit: Squeezing entanglement and teleportation

Results of experiments recently performed are reported, in which two optical parametric amplifiers were set up to generate two independently quadrature squeezed continuous wave laser beams. The transformation of quadrature squeezed states into polarization squeezed states and into states with spatial quantum correlations is demonstrated. By utilizing two squeezed laser beams, a polarization squeezed state exhibiting three simultaneously squeezed Stokes operator variances was generated. Continuous variable polarization entanglement was generated and the Einstein-Podolsky-Rosen paradox was observed. A pair of Stokes operators satisfied both the inseparability criterion and the conditional variance criterion. Values of 0.49 and 0.77, respectively, were observed, with entanglement requiring values below unity. The inseparability measure of the observed quadrature entanglement was 0.44. This value is sufficient for a demonstration of quantum teleportation, which is the next experimental goal of the authors.

Anomalous water absorption in porous materials

The absorption of fluid by unsaturated, rigid porous materials may be characterized by the sorptivity. This is a simple parameter to determine and is increasingly being used as a measure of a material's resistance to exposure to fluids (especially moisture and reactive solutes) in aggressive environments. The complete isothermal absorption process is described by a nonlinear diffusion equation, with the hydraulic diffusivity being a strongly nonlinear function of the degree of saturation of the material. This diffusivity can be estimated from the sorptivity test. In a typical test the cumulative absorption is proportional to the square root of time. However, a number of researchers have observed deviation from this behaviour when the infiltrating fluid is water and there is some potential for chemo-mechanical interaction with the material. In that case the current interpretation of the test and estimation of the hydraulic diffusivity is no longer appropriate. Kuntz and Lavallee (2001) discuss the anomalous behaviour and propose a non-Darcian model as a more appropriate physical description. We present an alternative Darcian explanation and theory that retrieves the earlier advantages of the simple sorptivity test in providing parametric information about the material's hydraulic properties and allowing simple predictive formulae for the wetting profile to be generated.

Data Mart para apoio ?? capacita????o em gest??o de pol??ticas p??blicas voltado para uma Escola de Administra????o P??blica

Este trabalho consiste num estudo de caso que se destina ao desenvolvimento de um Data Mart que possibilite a Escola Nacional de Administra????o P??blica ??? ENAP conhecer o perfil e o panorama geral da situa????o funcional dos servidores p??blicos federais que se capacitaram na Escola nos ??ltimos 7 anos. O aplicativo foi desenvolvido cruzando o banco de dados do sistema gerenciador dos cursos ministrados pela ENAP, onde est??o armazenadas informa????es sobre os alunos capacitados, os cursos realizados, os resultados alcan??ados, o perfil dos docentes e demais informa????es relativas ??s atividades da Escola, com os dados gerados pelo Sistema Integrado de Administra????o de Recursos Humanos ??? SIAPE, cuja extra????o de dados foi direcionada para os registros sobre a situa????o funcional, cargos, carreiras, fun????es, ??rg??os e alguns dados pessoais dos alunos, servidores p??blicos federais que se encontram registrados no SIAPE

Transpar??ncia, monitoramento e avalia????o de programas no Brasil: em busca de opacidades que podem restringir o exerc??cio do controle social

A nova lei brasileira de acesso ?? informa????o estabeleceu um conjunto de defini????es, princ??pios e diretrizes voltado ?? promo????o da transpar??ncia e ?? viabiliza????o do exerc??cio do controle social sobre a a????o governamental. Segundo esta lei, os resultados dos programas do Plano Plurianual (PPA) fazem parte do conjunto de informa????es que precisam ser franqueadas aos cidad??os. Tais resultados s??o gerados a partir das regras da sistem??tica de monitoramento e avalia????o de programas que deve ser estabelecida no pr??prio PPA. Este trabalho objetiva analisar a ader??ncia desta sistem??tica ?? lei de acesso ?? informa????o, com a finalidade de suscitar o debate sobre a exist??ncia de certas opacidades que podem restringir o acompanhamento e a avalia????o da a????o governamental pela sociedade

Ativação da enzima conversora de angiotensina no coração após infarto do miocárdio e suas repercussões no remodelamento ventricular

Objetivo: Determinar as alterações de atividade da enzima conversora de angiotensina (ECA) no coração com infarto do miocárdio (IM) e comparar os efeitos do captopril e losartan em parâmetros morfológicos e funcionais de ratos com IM. Métodos: O IM foi produzido em ratos Wistar por ligadura de ramos da artéria coronária esquerda. Os controles (Con) foram submetidos a uma cirurgia fictícia. Animais com IM e Con foram tratados com captopril (30mg/kg/dia) ou losartan (15mg/kg/dia) e estudados 30 dias após, determinando-se a atividade da ECA nos ventrículos direito (VD) e esquerdo (VE), as alterações hemodinâmicas e as concentrações de hidroxiprolina (OH-Pro) e proteína total no VD e VE. Resultados: A atividade da ECA aumentou no VD (+25%) e VE (+70%) após IM. A maior atividade foi observada na cicatriz fibrótica, onde atingiu cerca de 4,5 vezes a do músculo do VE que sobreviveu ao IM (420±68 vs 94±8nmoles/g/min; P<0,01). O IM determinou aumento da pressão diastólica final e hipertrofia do VD e VE. Captopril e losartan foram igualmente eficazes em atenuar a hipertrofia e o aumento da pré-carga. O captopril também atenuou o aumento de OH-Pro no VD e VE após IM. O IM reduziu a concentração de proteína principalmente no músculo de VE, efeito esse acentuado pelo captopril. Conclusão: A grande atividade da ECA na cicatriz deve produzir altas concentrações de angiotensina II (AII) no sangue que drena da cicatriz. Os efeitos dos inibidores da ECA seriam decorrentes, principalmente, da redução de geração local de AII, e não de aumento de cininas, uma vez que captopril e losartan exerceram efeitos similares no remodelamento pós-infarto.

A matemática na constituição de um currículo integrado : possibilidades e desafios para o ensino médio e a educação profissional de jovens e adultos

O universo que circunda a Educação de Jovens e Adultos nos sensibiliza e nos provoca. Observar que estes alunos e alunas estão em busca de conquistas e sonhos que não puderam se concretizar quando foram gerados nos impulsiona a conduzir esta pesquisa com seriedade e esperança. Este estudo investigou que conhecimentos matemáticos utilizados por professores do Curso Técnico em Metalurgia Integrado ao Ensino Médio na modalidade de Educação de Jovens e Adultos. Influenciam diálogos entre matemática e outras disciplinas do curso considerando a perspectiva da formação integral dos estudantes. Assim, nos propomos a analisar conhecimentos matemáticos que estão presentes em ações e materiais didáticos utilizados por professores em diferentes disciplinas do Curso Técnico em Metalurgia Integrado ao Ensino Médio na modalidade de Educação de Jovens e Adultos. No intuito de responder a questão proposta e alcançar os objetivos expostos, este estudo torna-se mais relevante por estar diretamente envolvido no processo de consolidação do Programa Nacional de Integração da Educação Profissional com a Educação Básica na Modalidade de Educação de Jovens e Adultos – PROEJA do Curso de Metalurgia ofertado pelo IFES/Vitória, pautado na idealização de integração do seu currículo. Portanto, discutir o projeto de integração curricular que norteia o PROEJA tornou-se uma meta em movimento dessa investigação. Nesta direção, observamos o reflexo de como as práticas e materiais didáticos utilizados por professores, que atuam nesta modalidade, puderam contribuir para discussões que nos ajudaram na compreensão do processo de ensino e aprendizagem dos educandos participantes, com vistas ao desenvolvimento no trabalho ou na formação profissional, como na constituição de conhecimentos científicos, escolares/tecnológicos e culturais. Optamos por direcionar a reflexão teórica deste capítulo em conceitos específicos. Assim, ao tratar da Educação de Jovens e Adultos seremos conduzidos pelos estudos e pesquisas de Paulo Freire (1996, 2000, 2005), Maria da Conceição Fonseca (2007) e Jane Paiva (2009); ao direcionarmos para a Teoria do Ensino Integrado e a Educação Profissional faremos uso dos estudos de Gaudêncio Frigotto (2010) e Marise Ramos (2010); quanto às discussões que refletem acerca da Educação Matemática Critica recorremos às ideias de Ole Skovsmose (2001, 2007).

Por uma clínica dos poros: conhecimento e práticas em saúde a partir do exercício de um corpo sensível

Tendo em vista a atual configuração do trabalho em saúde, entende-se que nos espaços de formação desta área torna-se relevante a realização de intervenções que se dediquem ao desenvolvimento de tecnologias relacionais. Tais tecnologias referem-se à produção de vínculo como instrumento de realização nas linhas de cuidado. Esta pesquisa objetivou compreender como essas tecnologias se corporificam a partir da utilização de clínicas em experimentações corporais. Foi utilizado como cenário para o estudo o grupo de pesquisa Rizoma: Saúde Coletiva e Instituições, vinculado ao Programa de Pós Graduação em Saúde Coletiva da Universidade Federal do Espírito Santo. Os sujeitos do estudo foram profissionais e pesquisadores de diversas áreas da saúde que participam do referido grupo. Como instrumentos de produção do material, utilizou-se de registros fotográficos, diário de campo, co-análises sobre o trabalho, experimentações com movimentos de consciência corporal e mobilização de cargas afetivas. A análise do material se deu a partir de uma leitura esquizoanalítica. As clínicas criaram espaços de reflexão para aumentar a capacidade dos participantes em afetar e serem afetados. Tais experimentações geraram estratégias para um cuidado de si e dos outros. Desta forma os participantes relataram maior capacidade de atenção às suas relações cotidianas e de trabalho, aumento de sensibilidades e transformação de comportamentos padronizados em novas formas de se articular.

Crescimento, teores e acúmulo de nutrientes em plantas de milho fertirrigadas com água residuária do beneficiamento de frutos de café

A cultura do cafeeiro sempre ocupou lugar de destaque na economia do país, dada sua importância na área econômica e social, buscando cada vez mais, um mercado diferenciado, com novas tecnologias para a melhoria da qualidade da bebida. A atividade de lavagem e despolpa de frutos do cafeeiro, necessária para a redução do custo de secagem e a melhoria da qualidade de bebida, é geradora de grandes volumes de resíduos sólidos e líquidos, ricos em material orgânico e inorgânico. A água residuária da atividade de beneficiamento do café (ARC) é gerada anualmente em grande volume no Espírito Santo, e aliado aos nutrientes existentes nesse efluente indica a sua viabilidade de reaproveitamento na fertirrigação de culturas agrícolas. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de diferentes doses de água residuária de café no crescimento, na absorção e interação entre nutrientes e no estado nutricional do milho. Para tanto, foi conduzido um experimento em casa de vegetação utilizando-se o delineamento experimental inteiramente casualizado, onde foram aplicadas 7 doses de ARC, com 3 repetições, em unidades experimentais constituídas por vasos com 2 dm³ de solo. As doses foram equivalentes a 0,00, 15,17, 30,35, 45,52, 60,70, 75,87 e 91,05 litros de ARC por m² de solo. Realizou-se a semeadura de cinco sementes de milho híbrido BR 206 por vaso e cinco dias após a germinação das plantas foi feito o desbaste, mantendo-se três plantas por vaso. Aos trinta dias após a germinação determinou-se o diâmetro do caule (DC), área foliar (AF), matéria seca da parte aérea (MSPA), matéria seca do sistema radicular (MSR), relação parte aérea/raiz (MSPA/MSR), razão massa radicular (matéria seca raiz/matéria seca total) e razão área foliar (área foliar/matéria seca total). Na parte aérea das plantas foi determinado os teores dos macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg e S). Os dados foram submetidos a análise de variância e as variáveis em função das doses de ARC submetidas a análise de regressão. Para as variáveis dependentes foi calculado o coeficiente de correlação linear de Pearson. A ARC serviu como fonte de nutrientes para as plantas de milho, aumentou o rendimento da maioria das variáveis de crescimento e os teores de N, K e S. Porém diminuiu o teor de Ca, Mg e P da parte aérea das plantas além de indicar que altas doses promovem desbalanceamento na relação entre nutrientes.