Navegando por Autor "Pinheiro, Carlos Felipe Saraiva"
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Item Astrobiologia : como modelar o crescimento de organismos na Terra e em exoplanetas.(2020) Velten, Hermano Endlich Schneider; Silva, Alcides Volpato Carneiro de Castro e; Pinheiro, Carlos Felipe SaraivaVamos discutir o chamado modelo de Eigen utilizado para modelar a evolução do código genético de microorganismo. Este modelo determina, em termos do tamanho da cadeia de informação e de sua probabilidade de erro ao se multiplicar, quais configurações genéticas sobrevivem a longo prazo. Mostramos algumas simulações deste modelo e discutimos como utilizar este tema no estudo da astrobiologia.Item Astrobiologia: como modelar o crescimento de organismos na Terra e em exoplanetas.(2020) Velten, Hermano Endlich Schneider; Silva, Alcides Volpato Carneiro de Castro e; Pinheiro, Carlos Felipe SaraivaVamos discutir o chamado modelo de Eigen utilizado para modelar a evolução do código genético de micro-organismo. Este modelo determina, em termos do tamanho da cadeia de informação e de sua probabilidade de erro ao se multiplicar, quais configurações genéticas sobrevivem a longo prazo. Mostramos algumas simulações deste modelo e discutimos como utilizar este tema no estudo da astrobiologia.Item Competing orders and the resistivity curves of cuprate superconductors.(2010) Mello, Evandro Vidor Lins de; Pinheiro, Carlos Felipe SaraivaThe resistivity as function of temperature of high temperature superconductors (HTSC) is an important property of cuprates but it still lacks a widely accepted explanation. Here we show that the overall behavior of an entire series can be explained by calculations using an electronic phase segregation into two main component phases.Item Computational simulation of binary compounds of carbon nanotubes and amphiphilics in aqueous solution by Monte Carlo method.(2012) Hermsdorff, Leandro Lopes; Pinheiro, Carlos Felipe Saraiva; Bernardes, Américo TristãoCarbonnanotubes have been subject of intensive research because of their outstanding physical properties. The problem of dissolving the aggregation of tubes in bundles formed by strong van der Waals force is addressed in this study. A complete understanding about carbonnanotubes properties is necessary in order to obtain a process of detachment that cause no damage to the tubes. Detachment can be promoted by means of amphiphilic adsorption in water solution. We have studied this phenomenon by means MonteCarlosimulation. The algorithm used was Metropolis algorithm. The analysis of equilibrium was done by means of structure function.Item Critical behavior of a probabilistic cellular automaton describing a biological system.(1998) Ortega, Neli Regina Siqueira; Pinheiro, Carlos Felipe Saraiva; Tomé, Tânia; Felício, José Roberto Drugowich deWe study nonequilibrium phase transitions occurring in aprobabilisticcellularautomaton which describes one part of the immune system. In this model, each site can be occupied by three type of cells and the immune response under parasitic infections is described in terms of two parameters p and r. The local rules governing the evolution of this automaton possess “up–down” symmetry similar to Ising models. Performing Monte Carlo simulations on square and cubic lattices we verify that the model displays continuous kinetic phase transitions with spontaneous symmetry breaking. We present detailed simulations and analysis of the criticalbehavior. Our results indicate that the model belongs to the Ising universality class, supporting the “up–down” conjecture.Item New applications of an old individual-based model for biological dynamics.(2023) Ferreira, Fabíola Keesen; Silva, Alcides Volpato Carneiro de Castro e; Pinheiro, Carlos Felipe Saraiva; Arashiro, Everaldo; Ligeiro, Yan; Grelle, Carlos Eduardo de ViveirosA simplified representation or interpretation of reality using conceptual and mathematical models plays a role in understanding important phenomena, especially biological ones. Based on Medawar’s mutation accumulation theory, which predicts that the strength of natural selection decreases with age, favouring the accumulation of deleterious genes to be expressed at advanced ages, an individual-based model (IBM) published in 1995 was designed to demonstrate the biological ageing mechanism, with each individual being represented by a bitstring in a chronological manner. This model is called Penna Model (Penna, 1995) in honour of the creator, the physicist Thadeu Josino Pereira Penna. For this first time, this article carries out a systematic review of the use of Penna Model to assess its applicability in other phenomena and biological mechanisms. Our results indicate that the model was extensively explored and improved by researchers from different parts of the world, through small changes in the structure and base parameters of the model aimed at the biological phenomena of interest including Ecology, Evolutionary Ecology and Genetics issues. These changes have allowed the use of the model in other biological phenomena besides aging, with studies in systems of predation, competition, fragmentation, natural selection, speciation, genetics, immunology, epidemiology and others. The model is highlighted as a fairly flexible tool for applied biological dynamics of simple use, with the possibility of implementing different scales - temporal or spatial; and different languages - computational, logical or numerical; in addition to the possibility of inserting parameters that modify the individual and/or population that allow consistent results for decision-making.Item Random resistivity network calculations for cuprate superconductors with an electronic phase separation transition.(2012) Pinheiro, Carlos Felipe Saraiva; Mello, Evandro Vidor Lins deThe resistivity as a function of temperature for high temperature superconductors is very unusual and, despite its importance, lacks a unified theoretical explanation. It is linear with the temperature for overdoped compounds but it falls more quickly as the doping level decreases. The resistivity of underdoped cuprates increases like that of an insulator below a characteristic temperature where it shows a minimum. We show that this overall behavior can be explained by calculations using an electronicphase segregation into two main component phases with low and high electronic densities. The total resistance is calculated from the various contributions through several processes of random picking of the local resistivities and using a common statistical random resistor network approach.Item Redes de fusíveis livres de escala para simulação de fratura em materiais compósitos.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2007) Pinheiro, Carlos Felipe Saraiva; Bernardes, Américo TristãoO problema de fraturas de materiais compósitos tem sua relevância destacada devido ao amplo emprego de materiais compostos por fases distintas, usados para atender necessidades específicas e aliar custo e funcionalidade. O tratamento teórico desses tipos de materiais inclui modelos simplificados, mas que envolvem cálculos muitas vezes impraticáveis para a obtenção de respostas práticas de interesse. Como alternativa, modelos de rede para meios não homogêneos oferecem a possibilidade de se introduzir a simulação computacional como uma ferramenta viável para se obter predições ou respostas qualitativas para o comportamento mecânico de materiais compósitos. Um dos modelos mais bem sucedidos nessas últimas duas décadas é certamente o modelo da rede de fusíveis. Ele se dispõe a embutir a desordem em escala mesoscópica, explorando a analogia entre a lei de Ohm para a condução com a lei de Hooke para materiais elásticos. Dessa forma, tem-se uma rede composta de nós interligados por fusíveis, os quais podem vir a queimar, criando falhas no material à medida que se aumenta a voltagem que se aplica às extremidades da rede. É o análogo de um material onde trincas crescem e coalescem à medida que se lhe aplica uma tensão, com a vantagem de que se troca a abordagem tensorial do problema mecânico pela relação linear entre corrente e voltagem em resistores. Esse modelo tem sido historicamente aplicado usando-se redes quadradas, cúbicas ou triangulares, mas sempre regulares. A introdução da desordem é feita pela remoção prévia de ligações (diluição) da rede ou de se atribuir estatisticamente resistências ou limites de tolerâncias diferentes aos fusíveis. A tese que se defende aqui é a de que redes livres de escala possam servir para descrever o problema de fratura sem que se lance mão da introdução ad hoc da desordem. Para isso, é necessário se inventar novas formas para pensar o carregamento de uma rede livre de escala, baseando-se em suas propriedades topológicas e não geométricas, uma vez que a localização dos nós não tem significado claro nessas redes. As redes livres de escala são caracterizadas pela existência de muitos nós com pouquíssimas ligações e de um ou poucos hubs altamente conectados. Identificados os papéis de nós centrais e periféricos nessas redes, propusemos três modos de carregamento que revelaram perfis de resposta da curva constitutiva semelhantes a casos clássicos de materiais reforçados por fibras e de alta porosidade. Investigando as propriedades dessas redes, inclui-se simulações com redes apolonianas (também livres de escala) e redes aleatórias, também na classe das redes complexas. Adicionou-se o papel da atribuição de resistências segundo várias distribuições estatísticas e o que se revelou foi a distinção de classes de universalidades definidas apenas pelos modos de carregamento.Item Scale-free fuse network and its robustness.(2005) Pinheiro, Carlos Felipe Saraiva; Bernardes, Américo TristãoThe robustness and reliability of scale-free networks are tested as a fuse network. The idea is to examine the robustness of a scale-free network when links are irreversibly removed after failing. Due to inherent characteristics of the fuse network model, the sequence of links removal is deterministic and conditioned to fuse tolerance and connectivity of its ends. It is a different situation from classical robustness analysis of complex networks, when they are usually tested under random fails and deliberate attacks of nodes. The use of this system to study the fracture of elastic material brought some interesting results.Item Simulação computacional de misturas binárias de nanotubos de carbono e anfifílicos em solução aquosa via Método de Monte Carlo.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Hermsdorff, Leandro Lopes; Bernardes, Américo Tristão; Pinheiro, Carlos Felipe SaraivaNanotubos de carbono apresentam propriedades de enorme interesse na indústria e nas mais diversas áreas da ciência, como por exemplo suas propriedades térmicas, mecânicas e elétricas. As inúmeras possibilidades teóricas de aplicação deste material tornam-no alvo de intensa pesquisa científica. Inúmeros pesquisadores em todo o mundo têm se esforçado em conhecer e dominar essas propriedades e desenvolver métodos financeiramente viáveis de obtenção de nanotubos com características adequadas a seu uso. Uma das dificuldades encontradas para se alcançar estes objetivos é a agregação dos nanotubos em feixes paralelos, produzida por fortes forças de van der Waals. A desagregação desses feixes, e consequente solubilização dos nanotubos, sem provocar mudanças nas propriedades de interesse, tem sido uma tarefa de difícil de realização. Uma das possibilidades estudadas é o uso de moléculas anfifílicas adsorvidas na superfície dos nanotubos. No presente trabalho, por meio de simulações de Monte Carlo, são obtidas estruturas de equilíbrio de uma solução aquosa de nanotubos de carbono na presença de moléculas anfifílicas. O modelo proposto é simulado num espaço bidimensional contínuo. Tal modelo se mostrou eficiente em capturar características observadas em sistemas reais além de oferecer grande ganho em tempo computacional. Foram realizadas simulações para diversas temperaturas do sistema e concentrações de anfifílicos. Para analisar as diversas estruturas obtidas, foi utilizada uma função distribuição radial dos anfifílicos em torno dos nanotubos. Os resultados mostram que os anfifílicos tendem a se agregar na superfície dos nanotutos formando diferentes estruturas de equilíbrio de acordo com a concentração de anfifílicos.Item Simulação computacional para populações em ambientes fragmentados : estudo de caso com o macaco-prego-de-crista, Sapajus robustus.(2013) Ferreira, Fabíola Keesen; Arashiro, Everaldo; Pinheiro, Carlos Felipe Saraiva; Martins, Waldney PereiraModelos computacionais têm sido comumente utilizados para simular sistemas complexos tais como a dinâmica de comunidades biológicas. O estudo de populações sujeitas ao fenômeno de perda e fragmentação do habitat, transformação de áreas contínuas em áreas pequenas, geralmente circundada por matrizes antrópicas, tem sido o foco de muitos estudos dentro do âmbito da conservação. Assim, o objetivo do presente estudo foi desenvolver um modelo computacional, a partir da modificação do reconhecido Penna Model de envelhecimento biológico, a fim de se avaliar o comportamento de populações sujeitas aos efeitos de ambientes fragmentados, modelo denominada "Modelo Penna de Fragmentação". Como objeto de estudo foram utilizados os dados biológicos do macaco-prego-de-crista, espécie de primata (Sapajus robustus) ameaçada de extinção, cuja distribuição geográfica dentro do bioma Mata Atlântica se insere no cenário de intensa fragmentação do habitat. Foi realizada uma classificação de uso e ocupação do solo - utilizando técnicas de processamento digital de imagens e geoprocessamento - em uma área contida dentro da distribuição geográfica de S. robustus, a fim de se obter um panorama da estrutura da paisagem na qual a espécie está inserida. As simulações do modelo evidenciaram o comportamento demográfico esperado em função de três principais aspectos que acometem populações sujeitas a perda e fragmentação do habitat: tamanho populacional efetivo, área e conformação dos fragmentos e os efeitos deletérios devido à baixa variabilidade genética, considerando populações pequenas e isolados. A análise da paisagem revelou que a região apresenta-se com uma composição fragmentada, com predominância de matrizes antrópicas bem como classes de regeneração da paisagem que não são capazes de abrigar populações viáveis de Sapajus robustus. A classificação servira, ainda, de subsidio para a continuidade da simulação do modelo considerando população e espaço geográfico, na expectativa de gerar uma ferramenta capaz de demonstrar o comportamento de populações no tempo real e futuro, servindo de auxílio para ações de conservação e manejo.Item Simulação de propriedades fractais de perfis de fratura.(2015) Miranda, Otacílio Ricardo Gonçalves de; Machado, Romuel Figueiredo; Arashiro, Everaldo; Machado, Romuel Figueiredo; Rodrigues, Áttila Leães; Menezes Sobrinho, Ismael Lima; Pinheiro, Carlos Felipe SaraivaAlém de sua relevância tecnológica a investigação da mecânica da fratura ainda atrai a atenção dos físicos. Neste trabalho estamos interessados nas propriedades geométricas geradas pela fratura de um meio continuo sob a ação de tensões aplicadas em suas bordas. Neste caso, o campo tensorial de tensões é dado pelas soluções das equações de Michel-Beltrami (equações MB) da teoria da elasticidade linear. Essas equações elípticas são similares a equação de Laplace da eletrostática. Este fato nos motivou a elaborar um modelo para fratura baseado no modelo de ruptura dielétrica que é conhecido por gerar padrões de descarga fractais. A cada passo as equações MB são solucionadas numericamente usando um algoritmo SOR e um novo sitio de uma rede quadrada é adicionado ao padrão da trinca com uma probabilidade proporcional a u onde u é proporcional à densidade de energia elástica no sitio que é uma função do campo tensorial de tensões e é um parâmetro relacionado a desordem e não-homogeneidades do meio. Nossos resultados mostram que a dimensão fractal d da trinca está relacionada ao modo como a energia elástica é distribuída ao longo da trinca durante o processo de fratura: d é próxima de 1:0 quando a energia é concentrada nas pontas ( > 1:0) e maior do que 1:0 quando a energia é espalhada pela trinca.Item Simulations of populations of Sapajus robustus in a fragmentedlandscape.(2017) Ferreira, Fabíola Keesen; Silva, Alcides Volpato Carneiro de Castro e; Arashiro, Everaldo; Pinheiro, Carlos Felipe SaraivaThe study of populations subject to the phenomenon of loss and fragmentation of habitat, transformingcontinuous areas into small ones, usually surrounded by anthropogenic matrices, has been the focus ofmany researches within the scope of conservation. The objective of this study was to develop a com-puter model by introducing modifications to the renowned Penna model for biological aging, in order toevaluate the behavior of populations subjected to the effects of fragmented environments. As an objectof study, it was used biological data of the robust tufted capuchin (Sapajus robustus), an endangered pri-mate species whose geographical distribution within the Atlantic Rain Forest is part of the backdrop ofintense habitat fragmentation. The simulations showed the expected behavior based on the three mainaspects that affects populations under intense habitat fragmentation: the population density, area andconformation of the fragments and deleterious effects due the low genetic variability in small and isolatedpopulations. The model showed itself suitable to describe changes in viability and population dynamicsof the species crested capuchin considering critical levels of survival in a fragmented environment andalso, actions in order to preserve the species should be focused not only on increasing available area butalso in dispersion dynamicsItem A smooth path to plot hydrogen atom via Monte Carlo method.(2019) Lobo, Pedro Henrique Fernandes; Arashiro, Everaldo; Silva, Alcides Volpato Carneiro de Castro e; Pinheiro, Carlos Felipe SaraivaIn this paper, we show how to build a basic computer program using the Monte Carlo method to display the hydrogen atomic orbitals. For this, in a heuristic way, we applied a von Neumann acceptance-rejection method in simple problems of potential wells, and we end with the hydrogen orbitals representation. In this technique, we spread points uniformly on the 1D and 2D charts of probability density distributions, then we filtered points under these “curves or surfaces”, and we extended this logic to 3D cases. Throughout the work, we also made some comments to help beginner students better understand the term “wave function” present in the Schrödinger equation. Also, we made all source code available at a third-party platform, for any purpose under the MIT license. Keywords: hydrogen atom, quantum mechanics, Monte Carlo method, Neumann acceptance-rejection method.