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Type: Tese de Doutorado
Title: Problemas diretos e inversos em cinética química e reconstrução de imagens
Authors: Bárbara Darós de Lelis Ferreira
First Advisor: Joao Pedro Braga
First Co-advisor: Rita de Cassia de Oliveira Sebastiao
First Referee: Ana Paula de Carvalho Teixeira
Second Referee: Alexandre Soares Leal
Third Referee: Alexandre Gurgel
metadata.dc.contributor.referee4: Tulio Matencio
Abstract: Matematicamente os fenômenos naturais podem ser classificados como problemas diretos ou inversos. O primeiro consiste em determinar os efeitos, ou seja, as propriedades macroscópicas de um sistema; já o segundo determina as causas, ou seja, as propriedades microscópicas de um sistema. Porém, na maioria das vezes, a resolução de problemas inversos envolvem matrizes mal condicionadas, requerendo, assim, técnicas robustas e elaboradas como a Decomposição em Valores Singulares e a rede neural artificial, principalmente a MultiLayer Perceptron e Hopfield. Essas metodologias foram utilizadas neste trabalho na resolução de problemas diretos e inversos de cinética química e de imagem. Essa tese pode ser dividida em três momentos, sendo o primeiro dedicado a uma breve discussão desta linha de pesquisa, bem como das metodologias empregadas em sua resolução. No segundo momento, esses princípios numéricos e teóricos são aplicados na área de cinética química através de três trabalhos: 1) no estudo da decomposição de fármacos, em especial o Efavirenz e a Lamivudina presentes no coquetel anti-HIV; 2) no estudo da decomposição das espumas rígidas de poliuretanos com e sem adição de alumina proveniente de rejeito industrial, utilizadas na construção civil como retardantes de chama. Ambos os trabalhos de decomposição utilizaram dados experimentais de análise térmica. E 3) na recuperação das constantes de velocidade da combustão do metano a partir do modelo modificado de Westbrook-Dryer, além de realizar sua certificação. Finalmente, no terceiro momento, discute-se o processamento da imagem digital, particularmente a reconstrução de imagem que pode ser tratada como um problema inverso. Dessa forma, essa base teórica foi aplicada em dois trabalhos de recuperação de imagens pelo método de retroprojeção, em especial nas imagens médicas de Tomografia Computadorizada e de Ressonância Magnética Nuclear.  
Abstract: Natural phenomena can be mathematically classified as direct or inverse problems. Direct problems are recommended to determine the effects, that is, the macroscopic properties of the system, and inverse problems involve the causes, the microscopic properties of the system. However, on most occasions, resolution of inverse problems involve poorly conditioned matrices, thus requiring robust and elaborate techniques like Singular Value Decomposition and artificial neural network, especially MLP and Hopfield. In this study, these methodologies are used to solve direct or inverse problems of chemical kinetics and image. This thesis is divided into three steps, with the first devoted to a brief discussion of this research, as well as the methods used in its resolution. At the second step, numerical and theoretical principles are applied in the chemical kinetics area through three works: 1) study of decomposition of drugs, in particular Efavirenz and Lamivudine in anti-HIV cocktail; 2) study of decomposition of rigid polyurethanes foams, with and without addition of alumina from industrial waste, which are used in construction as flame retardants. Both decomposition studies used experimental data of thermal analysis. 3) Study on the combustion of methane to recover rate constants from the modified Westbrook Dryer model, besides carrying out its certification. Finally, the third step discusses digital image processing, particularly image reconstruction treated as an inverse problem. Thus, this theoretical basis was applied in two image recovery work by the backprojection method, especially in CT and MRI medical imaging.
Subject: Ressonância magnética nuclear
Físico-química
Problemas inversos (Equações diferenciais)
Redes neurais (Computação)
Análise térmica
Imagens fotográficas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-AELVTL
Issue Date: 1-Aug-2016
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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