Alexandre Souto Martinez.

Bolsa Produtividade em Pesquisa 1C

Bolsa de pesquisa 1D CNPq

This proposal will develop quantitative methods for evaluating the risk and outcomes of dengue outbreaks, by employing the latest methodologies and sources of data; computational models to evaluate the effect of a new vaccine candidate on reducing the risk of infection and severe haemorrhagic dengue fever; and ultimately, integrate the models into a prototype decision support tool to inform intervention strategies for reducing the burden of dengue infection both
socially and economically.
Dengue remains a major public health concern in tropics across the world, especially in the
Americas, where it is now endemic. Worldwide, there are an estimated 2.5-3.6 billion individuals
at risk, with annual estimates of 50-230 million new cases, about 500,000 hospitalizations, and
25,000 fatal cases. This vector-borne disease inflicts substantial economic and healthcare costs in
Brazil and some neighbouring countries. Brazil has a higher incidence and, greater economic
burden of dengue than any other country in the Americas, representing over 40% of the total
costs of dengue burden in the region. For example, in the 2008 dengue outbreak in Rio de
Janeiro, over 155,000 cases of dengue fever and more than 1000 cases of dengue haemorrhagic
fever were reported in the first four months of the year alone. This outbreak claimed 110 lives, of
whom 50% were children. These considerations highlight the significant public health problem
Brazil faces in addressing dengue and clearly justify continuing efforts to control the disease.
Recent advances in information and computing technologies (e.g., communication, data storage,
distributed sensing, artificial intelligence, and high performance computing), dengue surveillance
including novel diagnostic tests and mosquito trapping techniques, and climate monitoring and
projection, have made possible to collect and integrate various existing and emerging data
sources into coherent decision-support tools for public policy. A critically important application
of an integrated system of modelling, data analysis, and simulations is to generate realistic
multivariable outbreak signals, to evaluate the effectiveness and costs-effectiveness of health
responses at the early stages of an outbreak, and to assist in quantifying the risk of disease and
severe outcomes. Although significant research efforts are being considered in this direction, the
proposed research will undertake to, for the first time, bring this capability to Brazil in the
context of dengue decision-support using quantitative computational systems.
In February 2013, Going Global Innovation of the government of Canada supported a Canada-
Brazil workshop on ?Heath Informatics and Infectious Disease Dynamics?, hosted by the
University of São Paulo, Faculty of Medicine. During the workshop, the applicants in this
proposal solidified their collaborative work towards achieving common goals through integration
of expertise and resources in a multidisciplinary fashion. This research builds upon strengths and
quality of the involved institutes with internationally recognized capacity and partnerships to
achieve the objectives in informing preventive and control strategies against dengue.

O maior objetivo desde projeto de pesquisa é a compreensão dos diversos aspectos de transições de uma fase dita localizada (não-ergódica) da outra dita estendida (ergódica) na difusão de ondas ou partículas em meios desordenados. 
 
Com a finalidade de abordar em detalhes as diferentes facetas deste problema dividimos este projeto de pesquisa em quatro partes.
Na primeira parte consideramos a propagação de partículas em meios desordenados. 
A propagação se dá através de caminhadas com memória, que podem ser deterministas ou estocásticas. 
Na segunda parte consideramos a propagação de ondas em meios desordenados. 
A propagação se dá através do espalhamento de ondas eletromagnéticas por impurezas, que consideraremos como sendo magnéticas. 
A terceira parte consiste no estudo de alguns sistemas complexos. 
Neste caso, estamos interessados em compreender diversos aspectos relativos às possíveis transições de fase que possam ocorrer em modelos epidemiológicos realistas de denge e tuberculose e modelos de econofísica.

A propagação de ondas em meios turvos tem sua origem na teoria cinética. A modelagem deste sistema se dá pela interação de ondas quânticas ou clássicas com um meio que não apresenta invariância por translação. A natureza desordenada do meio faz com que as interferências não-triviais entre as ondas possam ser desprezadas em processos de média configuracional e a propagação de ondas é descrita por teorias clássicas de transporte. Se os espalhamentos das ondas pelas imperfeições do meio forem elásticas, se estas imperfeições forem locais e densas, as interferências de ondas devem imperativamente ser consideradas o que produz a redução da difusividade (localização). Um exemplo de mudanças de regimes de propagação e localização (transição de Anderson) é a transição de Mott (metal/isolante). No espaço transformado de Fourier, este problema é descrito em termos de partículas. Neste caso a localização é expressa pelos caminhos fechados formado pelas colisões das partículas com as imperfeições do meio. Neste trabalho, dois aspectos distintos e independentes da dinâmica de partículas em meios desordenados são abordados. Esta dinâmica pode ser determinista com memória, que tende aprisionar as partículas, ou estocástica, que tende a deslocalizar as partículas. Têm-se vários objetivos: a) melhor compreender as distribuições de probabilidades relevantes deste problema, b) entender a transição entre estes dois regimes (transição localização/propagação), c) comprovar a nossa conjectura de que é na transição entre os regimes mencionados que se tem o melhor compromisso entre as vantagens da exploração e os gastos com as trajetórias e d) tentar estabelecer analogias mais formais com o problema de localização de Anderson. Consideraremos também neste trabalho o espalhamento múltiplo de ondas vetoriais por esferas magnéticas e o campo interno. O aspecto vetorial do campo eletromagnético foi desprezado nos primeiros estudos deste sistema.

O maior objetivo desde projeto de pesquisa é a compreensão dos diversos aspectos de transições de uma fase dita localizada (não-ergódica) da outra dita estendida (ergódica) na difusão de ondas ou partículas em meios desordenados. Estes sistemas podem estar em- ou fora-do-equilíbrio e em sistemas complexos. A desordem de um meio material é representada pelas flutuações de algumas de suas grandezas características. Ela tem o papel de quebrar a simetria de translação de um substrato homogêneo. Isto pode levar um dado sistema a apresentar comportamentos distintos quando perturbado por ondas ou partículas (propagação/localização). No último século, tais sistemas foram quase que exclusivamente tratados no contexto da teoria de transporte. Esta teoria despreza a coerência de fase entre ondas ou correlações na movimentação de partículas. Nas últimas décadas, porém, observações experimentais (localização fraca de ondas) evidenciaram que novos sistemas físicos (mesoscópicos, por exemplo) apresentam comportamentos que não podem ser explicados por tal formalismo. Estes sistemas, que podem ser clássicos, apresentam trajetórias fechadas para partículas ou, para ondas, interferências que não são destruídas pelo processo de média sobre a desordem. Com a finalidade de abordar em detalhes as diferentes facetas deste problema dividimos este projeto de pesquisa em quatro partes. Na primeira parte consideramos a propagação de partículas em meios desordenados. 
A propagação se dá através de caminhadas com memória, que podem ser deterministas ou estocásticas. Na segunda parte consideramos a propagação de ondas em meios desordenados. A propagação se dá através do espalhamento de ondas eletromagnéticas por impurezas, que consideraremos como sendo magnéticas. 
A terceira parte consiste no estudo de alguns sistemas complexos. Neste caso, estamos interessados em compreender diversos aspectos relativos às possíveis transições de fase que possam ocorrer, como por exemplo no dilema do pris

A propagação de ondas em meios turvos tem sua origem na teoria cinética. A modelagem deste sistema se dá pela interação de ondas quânticas ou clássicas com um meio que não apresenta invariância por translação. A natureza desordenada do meio faz com que as interferências não-triviais entre as ondas possam ser desprezadas em processos de média configuracional e a propagação de ondas é descrita por teorias clássicas de transporte. Se os espalhamentos das ondas pelas imperfeições do meio forem elásticas, se estas imperfeições forem locais e densas, as interferências de ondas devem imperativamente ser consideradas o que produz a redução da difusividade (localização). Um exemplo de mudanças de regimes de propagação e localização (transição de Anderson) é a transição de Mott (metal/isolante). No espaço transformado de Fourier, este problema é descrito em termos de partículas. Neste caso a localização é expressa pelos caminhos fechados formado pelas colisões das partículas com as imperfeições do meio. Neste trabalho, dois aspectos distintos e independentes da dinâmica de partículas em meios desordenados são abordados. Esta dinâmica pode ser determinista com memória, que tende aprisionar as partículas, ou estocástica, que tende a deslocalizar as partículas. Têm-se vários objetivos: a) melhor compreender as distribuições de probabilidades relevantes deste problema, b) entender a transição entre estes dois regimes (transição localização/propagação), c) comprovar a nossa conjectura de que é na transição entre os regimes mencionados que se tem o melhor compromisso entre as vantagens da exploração e os gastos com as trajetórias e d) tentar estabelecer analogias mais formais com o problema de localização de Anderson. Consideraremos também neste trabalho o espalhamento múltiplo de ondas vetoriais por esferas magnéticas e o campo interno. O aspecto vetorial do campo eletromagnético foi desprezado nos primeiros estudos deste sistema.

A desordem de um meio material é representada pelas flutuações de algumas de suas grandezas características. Ela tem o papel de quebrar a simetria de translação de um substrato homogêneo. Isto pode levar um dado sistema a apresentar comportamentos distintos quando perturbado por ondas ou partículas (propagação/localização). No último século, tais sistemas foram quase que exclusivamente tratados no contexto da teoria de transporte. Esta teoria despreza a coerência de fase entre ondas ou correlações na movimentação de partículas. Nas últimas décadas, porém, observações experimentais (localização fraca de ondas) evidenciaram que novos sistemas físicos (mesoscópicos, por exemplo) apresentam comportamentos que não podem ser explicados por tal formalismo. Estes sistemas, que podem ser clássicos, apresentam ou trajetórias fechadas para partículas ou interferência para ondas. Com a finalidade de abordar em detalhes as diferentes facetas deste problema dividimos este projeto de pesquisa em três partes. Na primeira parte consideramos a propagação de partículas em meios desordenados. A propagação se dá através de caminhadas com memória, que podem ser deterministas ou estocásticas. Na segunda parte consideramos a propagação de ondas em meios desordenados. A propagação se dá através do espalhamento de ondas eletromagnéticas por impurezas que consideraremos como sendo magnéticas. A terceira parte consiste no estudo de alguns sistemas complexos. Neste caso, estamos interessados em compreender diversos aspectos relativos às possíveis transições de fase que possam ocorrer, como por exemplo no dilema do prisioneiro iterado, ou na elaboração de modelos probabilísticos que de algum modo possam gerar distribuições de probabilidade com uma componente do tipo lei de potência.

Modelos para a propagação de ondas em meios turvos têm origem na teoria cinética dos gases. A modelagem deste sistema se dá pela interação de ondas quânticas ou clássicas com um meio que não apresenta invariância por translação. A natureza desordenada do meio faz com que as interferências não-triviais entre as ondas possam ser desprezadas nos processos de média configuracional e a propagação de ondas é descrita pelas teorias clássicas de transporte. Se os espalhamentos das ondas pelas imperfeições do meio forem elásticas, se estas imperfeições forem locais e densas, as interferências de ondas devem imperativamente ser consideradas o que produz a redução da difusividade, transição entre propagação e localização de Anderson que tem como exemplo a transição metal-isolante de Mott. No espaço transformado de Fourier, este problema é descrito em termos de partículas. Neste caso a localização é expressa pelos caminhos fechados formado pelas colisões das partículas com as imperfeições do meio. Aqui são abordados os aspectos: determinista (que tende aprisionar partículas) e estocástico (que tende deslocalizar as partículas) em meios desordenados. Têm-se vários objetivos: a) melhor compreender as distribuições de probabilidades relevantes deste problema, b) entender a transição entre estes dois regimes (transição localização/propagação), c) comprovar a nossa conjectura de que é na transição entre os regimes mencionados que se tem o melhor compromisso entre as vantagens da exploração e os gastos com as trajetórias e d) tentar estabelecer analogias mais formais com o problema de localização de Anderson. Consideraremos também neste trabalho o espalhamento múltiplo de ondas vetoriais por esferas magnéticas e o campo interno. O aspecto vetorial do campo eletromagnético foi desprezado nos primeiros estudos deste sistema. Nos últimos anos introduzimos os modelos mencionados buscando uma melhor compreensão do efeito da desordem com relação aos aspectos locais e globais de grandezas

A propagação de ondas em meios turvos tem sua origem na teoria cinética. A modelagem deste sistema se dá pela interação de ondas quânticas ou clássicas com um meio que não apresenta invariância por translação. A natureza desordenada do meio faz com que as interferências não-triviais entre as ondas possam ser desprezadas em processos de média configuracional e a propagação de ondas é descrita por teorias clássicas de transporte. Se os espalhamentos das ondas pelas imperfeições do meio forem elásticas, se estas imperfeições forem locais e densas, as interferências de ondas devem imperativamente ser consideradas o que produz a redução da difusividade (localização). Um exemplo de mudanças de regimes de propagação e localização (transição de Anderson) é a transição de Mott (metal/isolante). No espaço transformado de Fourier, este problema é descrito em termos de partículas. Neste caso a localização é expressa pelos caminhos fechados formado pelas colisões das partículas com as imperfeições do meio. Neste trabalho, dois aspectos distintos e independentes da dinâmica de partículas em meios desordenados são abordados. Esta dinâmica pode ser determinista com memória, que tende aprisionar as partículas, ou estocástica, que tende a deslocalizar as partículas. Têm-se vários objetivos: a) melhor compreender as distribuições de probabilidades relevantes deste problema, b) entender a transição entre estes dois regimes (transição localização/propagação), c) comprovar a nossa conjectura de que é na transição entre os regimes mencionados que se tem o melhor compromisso entre as vantagens da exploração e os gastos com as trajetórias e d) tentar estabelecer analogias mais formais com o problema de localização de Anderson. Consideraremos também neste trabalho o espalhamento múltiplo de ondas vetoriais por esferas magnéticas e o campo interno. O aspecto vetorial do campo eletromagnético foi desprezado nos primeiros estudos deste sistema.

Um dos principais objetivos deste projeto de recomposição florestal é o de formação de um Banco Genético de espécies arbóreas nativas de florestas da Bacia Hidrográfica do Pardo-Mogi. Para obter a matriz de plantio, utilizamos o programa de otimização, desenvolvido quando estive na Universidade de Sussex, para levar em consideração muitas variáveis como a origem das sementes para a produção de mudas, a categoria ecológica de cada uma das 50 espécies utilizadas e a proporção entre elas, a manutenção de distância razoável entre plantas-irmãs, entre outras, para garantir hetereogeneidade espacial que promova futuramente cruzamento que resultem em uma maior diversidade genética dos descendentes.

There are four major objetives for the visit: a) Presentation and discussion of the developments that has been made so far in the application of an evolutionary approach to ant inverse problem in meteorology, b) discussion, evaluation and possible reorientation of the research activities in heat transfer that are being carried out, c) discussion about the experiments recently performed in Sussex in inverse design with evolutionary computation techniques and d) evaluation of the "Distribuited Genetic Algorithm" toolkit developed at Sussex, as an alternative programming environment for the project.

Bristish Council

Um problema inverso envolve a determinação de causas desconhecidas a partir da observação de seus efeitos. 
Este tipo de problema aparece com freqüência em diversas áreas da ciência e da engenharia e exige em geral técnicas matemáticas e computacionais sofisticadas para a suas resolução. O objetivo deste projeto é o desenvolvimento de técnicas de inversão aplicadas ao espalhamento de luz por partículas esféricas e não-esféricas. Este problema é de grande relevância do ponto de vista de aplicações. Por exemplo, a caracterização dos centros espalhadores é importante na classificação de nuvens e aerosois através de sensoriamento remoto da atmosfera por satélites. Na industria, há interesse no controle de produção de fuligem produzida por fornos na queima do petróleo. 
Geralmente o estudo do espalhamento da luz é realizado considerando uma única etapa de espalhamento e a esfericidade dos centros espalhadores. No entanto, em muitas situações de interesse prático estas aproximações são inaceitáveis. Em meteorologia, por exemplo, a espessura ótica das nuvens do tipo cúmulus ou cirrus e de certas camadas de aerosois inviabiliza a utilização do modelo de um único espalhamento. Por outro lado, os cristais de água formados nas nuvens cirrus e os aglomerados de partículas na fuligem invibializam a aproximação de espalhamento esférico. Neste estudo pretende-se aplicar as novas técnicas de inversão em desevolvimento no Laboratório Associados de Computação e Matemática Aplicada em conjunto com o programa de Monte Carlo desenvolvido pelo bolsista que simula a propagação de luz em meios desordenados para a caracterização geométrica dos centros espalhadores. Complementarmente implememtaremos um modelo numérico para o cálculo do espalhamento por partículas não esféricas.

Processo: 381181/97-9
CNPq/RAHE/DTI

Projeto temático
Processo: 1996/07200-8

Problemas inversos envolvem a determinação de causas desconhecidas a partir da observação de seus efeitos. Este tipo de problema aparece com freqüência em ciência e tecnologia e exige técnicas matemáticas e computacionais sofisticadas para sua resolução. O projeto tem por objetivo o desenvolvimento de umn algoritmo para a reconstrução de perfis de temperatura e umidade na atmosfera a partir de medidas de radiância obtidas remotamente por satélite. Esta técnica de inversão é de grande importância no campo da meteorologia, tendo sido objeto de inúmeros trabalhos teóricos e experimentais. Apesar da vasta literatura sobre o assunto, as metodologias atuais de inversão exibem ainda limitações que podem implicar em erros algumas vezes inaceitáveis para certas aplicações. Este problema é de natureza mal posta, levando em geral a soluções múltiplas e instáveis com relação ao ruído presente nos dados experimentais.

Processo: 360499/96-1
Modalidade: CNPq/RAHE/DTI-7C

A potential of the lidar remote sensing from satellites is the provision of global cover data on scattering and extinction properties of the various atmospheric layers, e.g. on the extent, height distribution and optical thickness of aerosols and clouds. The long distance separates the lidar polar pratform and the scattering targets. The multiple scattering effects for a spaceborn lidar is a consequence of the measurement geometry. A large footprint of the lidar receiver field of view (FOV) covers a great conical domain caught within the scattering atmosphere.

The research concerns studies on the propagation of the optical radiation in turbid and turbulent media, applied to image transport, degradation and correction, testing of materials and remote sensing by lidar. Calculations regarding propagation in turbid media are related to image degradation and multiple scattering in remote sensing techniques.

The objective of the present contract is to quantify the multiple scattering contribution to the lidar return from space in multilayeredred cloud structures as well as for crystal (non-spherical scatterers) cloud. This study involves the comparison of several calculation methods (different Monte Carlo codes and the analytical extension of the Mie theory).