Dissertação

Data-driven discovery of the mechanism of the Belousov-Zhabotinski reaction EVALUATED

O objetivo principal deste trabalho é deduzir o mecanismo cinético associado às ondas de reação-difusão observadas na reação de Belousov-Zhabotinsky, que é simulada através do modelo do Brusselator, um sistema de reações químicas oscilante virtual. Isto é concretizado usando um algoritmo desenvolvido recentemente que visa derivar equações governantes de dados de séries temporais. O sistema Brusselator é estudado, definindo as suas equações e analisando a sua estabilidade, para melhor compreender a dinâmica do modelo. O seu espaço de fases é reconstruído usando os dados de evolução no tempo de apenas uma das duas variáveis ​​do sistema. Na reação de Belousov-Zhabotinsky, apenas uma variável é observada experimentalmente, daí a importância da validade desta reconstrução. Os padrões típicos de reação-difusão são simulados em 2D com o sistema Brusselator. O algoritmo de data mining, PDE-FIND, é descrito e testado para dois sistemas diferentes, sendo um deles também um modelo de reação-difusão, que se mostrou bem sucedido. O modelo foi então aplicado aos dados computados do Brusselator, inferindo-se o sistema de reação-difusão que melhor se ajusta a estes. O algoritmo PDE-FIND mostrou ser capaz de identificar corretamente o sistema de equações diferenciais parciais, o que mostra que é possível obter informações importantes da dinâmica local de um sistema a partir de dados, e assim inferir os seus mecanismos cinéticos subjacentes.
Belousov-Zhabotinsky, reação-difusão, Brusselator, algoritmo, data mining

Janeiro 7, 2021, 11:0

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Orientação

ORIENTADOR

Rui Manuel Agostinho Dilão

Departamento de Física (DF)

Professor Auxiliar