Dissertação

Simultaneous Estimation of States and Parameters in Metabolic Networks: from Filtering Techniques to Systems Biology from Filtering Techniques to Systems Biology EVALUATED

O objectivo deste trabalho prende-se com a estimação simultânea de estados e parâmetros em redes metabólicas, com recurso a técnicas de filtragem. A via estudada foi a glicólise, para a qual há dados experimentais de NMR em Lactococcus lactis relativos às concentrações de alguns metabolitos. Os métodos utilizados foram Filtro de Kalman Extendido e Filtro de Kalman Unscented, ambos para estimação de estados e parâmetros. A estimação dos parâmetros revelou ser uma tarefa mais complicada, o que se atribui ao facto de serem constantes cujas variações individuais não condicionam fortemente a evolução do sistema. De referir que a variação de um parâmetro poder ser compensada pela variação de outros, mantendo-se a dinâmica do sistema, mas com um conjunto de parâmetros diferente em valor numérico, o que sugere a existência de um problema de identificabilidade associado a este modelo. Através da análise estrutural do sistema, na qual se estudou a sensibilidade deste em relação a cada um dos parâmetros do modelo, pôde ter-se uma ideia a priori de quais seriam os parâmetros mais difíceis de estimar, pelo facto de serem os parâmetros que quando variam o seu valor exercem menor influência no comportamento do sistema ou porque influenciam sobretudo estados que não são directamente medidos. Esta análise permitiu ainda concluir que o sistema é estável na gama de valores considerada para os parâmetros. Em suma, os métodos utilizados revelaram ser adequados ao problema em questão, sendo os resultados promissores para o desenvolvimento de uma linha de investigação nesta direcção.
Modelos de estado-espaço não-lineares, Filtro de Kalman Extendido, Filtro de Kalman "Unscented", estimação de parâmetros, análise estrutural, redes metabólicas

Setembro 14, 2009, 16:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

CO-ORIENTADOR

Manuel Diamantino Pires Bicho

Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa

Professor Catedrático

ORIENTADOR

João Manuel Lage de Miranda Lemos

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático