Dissertação

Modeling of the Physiology of D. hansenii Using Population-Based Search Methods for Parameter Estimation EVALUATED

Neste trabalho foi abordado o problema de obter um modelo matemático capaz de descrever, sob determinadas condições, a fisiologia da levedura Debaryomyces hansenii. Foram desenvolvidos nove modelos fisiológicos alternativos, cada qual formulado como um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares, cujos parâmetros seriam estimados por ajuste das respectivas previsões a dados experimentais disponíveis. Foram propostos dois algoritmos estocásticos e baseados em populações para a resolução do problema de optimização resultante: um algoritmo genético (GA) e a optimização por enxame de partículas (PSO). O desempenho dos algoritmos foi testado para um modelo e conjunto de dados, variando os parâmetros operacionais de cada um, a fim de descobrir qual o mais adequado à resolução do problema. Concluiu-se que o PSO era superior ao GA, usando parâmetros operacionais que levassem o algoritmo a convergir com oscilações ou ziguezague, e que privilegiassem uma procura local a uma procura global. Tendo-se usado o PSO para estimar os parâmetros de todos os modelos para os dois conjuntos de dados disponíveis, verificou-se que os melhores valores da função objectivo encontrados para todos os modelos excepto um eram estatisticamente equivalentes à variabilidade dos dados experimentais. Os perfis temporais previstos pelos modelos mostraram, em geral, uma boa concordância com os correspondentes perfis experimentais. Após selecção do melhor modelo, foi analisada a variação dos valores dos seus parâmetros de um conjunto de dados para o outro e formulada uma hipótese experimentalmente testável acerca das vias fisiológicas que levam ao crescimento da levedura nas duas condições experimentais analisadas.
Debaryomyces hansenii, Cinética do Crescimento Microbiano, Equações Diferenciais Ordinárias, Estimação de Parâmetros Não Linear, Algoritmos Genéticos, Optimização por Enxame de Partículas

Novembro 23, 2009, 16:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

CO-ORIENTADOR

Domingos Manuel Pinto Henrique

Instituto de Medicina Molecular , F. Medicina Lx, Unidade de Biologia do Desenvolvimento

Professor Associado Convidado

ORIENTADOR

Agostinho Cláudio da Rosa

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado