DESIGN AND OPTIMISATION OF NON-LOCAL DIFFUSE MODELS APPLIED TO BIOENGINEERING (Q3149649)
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Project Q3149649 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | DESIGN AND OPTIMISATION OF NON-LOCAL DIFFUSE MODELS APPLIED TO BIOENGINEERING |
Project Q3149649 in Spain |
Statements
23,716.0 Euro
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29,645.0 Euro
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80.0 percent
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1 January 2018
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31 December 2021
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UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA
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39°51'21.85"N, 4°1'26.26"W
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45168
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EL OBJETIVO ES EL ESTUDIO DE LA MODELIZACION DE FENOMENOS RELACIONADOS CON LA DIFUSION DENTRO DEL CONTEXTO GENERAL DE LA BIOINGENIERIA. EL PUNTO DE PARTIDA ES EL PLANTEAMIENTO NO LOCAL DE LAS ECUACIONES DE DIFUSION Y LA INCORPORACION A ESTAS DE DIFERENTES TERMINOS AL OBJETO DE CONTROLAR DE FORMA OPTIMA UN SISTEMA BIOLOGICO. LA JUSTIFICACION FISICA DEL PLANTEAMIENTO DE LAS ECUACIONES, LA INCORPORACION DE CONTROLES, COEFICIENTES O FUNCIONES QUE ACTUARAN NORMALMENTE EN LA FRONTERA DEL DOMINIO, Y LA ADECUACION DE UN FUNCIONAL COSTE A UN OBJETIVO CONCRETO, SON LOS ELEMENTOS QUE CONFORMARAN NUESTRO PROBLEMA DE CONTROL. LA DEPENDENCIA CONTINUA DE PARAMETROS O UN ESTUDIO CUALITATIVO COMPLETO DE LAS ECUACIONES DE ESTADO, ASI COMO UNA METODOLOGIA NUMERICA EN LA RESOLUCION DE LAS MISMAS SERAN IMPRESCINDIBLES PARA HACER VIABLE NUESTRO ESTUDIO. DE MANERA PARALELA Y DENTRO DEL MARCO NO LOCAL, DIRIGIEREMOS GRAN PARTE DE NUESTROS ESFUERZOS A LA MODELIZACION DE LOS DISTINTOS TIPOS DE DIFUSION, PRESTANDO ESPECIAL ATENCION A LAS SITUACIONES DE DIFUSION ANOMALA O TURBULENTA. SE ENSAYARAN NUMERICAMENTE VARIOS MODELOS, USANDO PARA ELLO DISTINTOS TIPOS DE COEFICIENTES. ESTO SE HARA CON EL OBJETO DE REPRODUCIR LOS RESULTADOS YA CONOCIDOS Y QUE FUERON OBTENIDOS A TRAVES DE LOS COMPLEJOS SISTEMAS CLASICOS DE ECUACIONES EN DERIVADAS PARCIALES._x000D_ _x000D_ EL AREA GENERICA EN EL QUE ENCUADRAR ESTA INVESTIGACION ES EL DE LA MODELIZACION Y OPTIMIZACION MATEMATICA DE SISTEMAS GOBERNADOS POR ECUACIONES DE DIFUSION. LOS ELEMENTOS QUE MOTIVAN ESTA INVESTIGACION SON LA MODELIZACION NO LOCAL Y EL ANALISIS DE PROBLEMAS DE CONTROL OPTIMO EN DICHO CONTEXTO. EN LO QUE CONCIERNE A LA ECUACION DE ESTADO, SE PRETENDE MODELIZAR DISTINTOS TIPOS DE DIFUSION, HACIENDO PARA ELLO USO DE DISTINTOS NUCLEOS Y DISTINTOS TIPOS DE COEFICIENTES DE DIFUSION. A SU VEZ, SE INTRODUCEN DISTINTOS CONTROLES EXTERNOS AL OBJETO DE CONTROLAR LA DINAMICA DEL SISTEMA, SE DEFINE UN COSTE NO LOCAL, EN GENERAL, Y SE ESTUDIA EL PROBLEMA DE CONTROL OBTENIDO. _x000D_ EL FIN PRACTICO ES CIMENTAR DE MANERA RIGUROSA LA MODELIZACION DE SISTEMAS DE ECUACIONES QUE DESCRIBAN LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MASA. LA APUESTA O HITO FINAL PODRIA RESUMIRSE COMO LA EFICIENCIA DE UN MODELO NO LOCAL DIFUSIVO Y EL CONTROL DEL MISMO PARA LA MODELIZACION DE UN SISTEMA COMPLEJO, COMO EL QUE SE ESTABLECE POR EJEMPLO CON EL TRANSPORTE DE FARMACOS EN EL INTERIOR DE UN SISTEMAS BIOLOGICO. (Spanish)
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THE OBJECTIVE OF THIS PROJECT IS THE MATHEMATICAL MODELING AND THE STUDY OF DIFFUSION-RELATED PHENOMENA WITHIN THE CONTEXT OF BIO-ENGINEERING. OUR STARTING POINT IS THE NON-LOCAL FORMULATION OF DIFFUSION EQUATIONS; IN THIS FRAMEWORK, WE PROPOSE VARIATIONS OF THE CLASSICAL EQUATIONS AIMED TO PROVIDE AN OPTIMAL CONTROL OVER A BIOLOGICAL SYSTEM. TO ACHIEVE THIS, WE WILL CONSIDER EQUATIONS WHICH INCLUDE ADDITIONAL TERMS IN THE FORM OF CONTROLS, COEFFICIENTS OR FUNCTIONS ACTING ON THE BOUNDARY OF THE DOMAIN, AS WELL AS APPROPRIATE COST FUNCTIONALS. IN DOING THIS, WE WILL PAY SPECIAL ATTENTION TO SUPPLY AN ADEQUATE JUSTIFICATION FROM THE PHYSICS PERSPECTIVE. WE WILL NEED A COMPLETE STUDY OF THE QUALITATIVE PROPERTIES OF THE SYSTEMS THAT WE STUDY, AS WELL AS AN ANALYSIS OF THE CONTINUOUS DEPENDENCE OF THE PARAMETERS INVOLVED, TOGETHER WITH THE WELL-POSEDNESS OF THE MODELS AND THE DEVELOPMENT OF NUMERICAL SCHEMES TO SOLVE THEM. AT THE SAME TIME, AND WITHIN THE NON-LOCAL FRAMEWORK, WE WILL FOCUS ON THE MODELING OF PROCESSES ASSOCIATED WITH DIFFERENT KINDS OF DIFFUSION, PUTTING SPECIAL EMPHASIS ON THOSE SITUATIONS WHERE ANOMALOUS DIFFUSION OR TURBULENCE IS INVOLVED. ONCE THE DIFFERENT MODELS ARE FORMULATED, WE WILL STUDY NUMERICALLY THE BEHAVIOR OF THEIR SOLUTIONS AND HOW DO THEY DEPEND ON THE AFOREMENTIONED COEFFICIENTS AND CONTROLS, VERIFYING THAT WE ARE ABLE TO ACCURATELY REPRODUCE LONG ESTABLISHED RESULTS. _x000D_ THE RESEARCH TO BE PERFORMED IN THE CONTEXT OF THIS PROJECT BELONGS TO THE GENERAL AREA OF MATHEMATICAL MODELING AND OPTIMIZATION OF SYSTEMS GOVERNED BY DIFFUSION EQUATIONS. THIS RESEARCH IS MOTIVATED BY THE INTEREST IN THE NON-LOCAL MODELING AND THE ANALYSIS OF OPTIMA CONTROL PROBLEMS THAT ARISE IN THIS CONTEXT. CONCERNING THE STATE EQUATION, WE WILL MODEL THE DIFFERENT TYPES OF DIFFUSION THROUGH THE USE OF DIFFERENT INTERACTION KERNELS AND DIFFUSION COEFFICIENTS. IN TURN, AND WITH THE AIM OF CONTROLLING THE DYNAMICS OF THE SYSTEM, WE WILL PROPOSE THE USE OF DIFFERENT EXTERNAL CONTROLS AND NON-LOCAL COST FUNCTIONS, AND STUDY THE ASSOCIATED OPTIMAL CONTROL PROBLEM._x000D_ FROM THE PRACTICAL POINT OF VIEW, OUR GOAL IS TO STRENGTHEN THE HABIT OF RIGOROUS MATHEMATICAL MODELING OF THE MECHANISMS OF MASS TRANSPORTATION. WE WANT TO FORMULATE A NON-LOCAL DIFFUSIVE EQUATION AND AN ASSOCIATED CONTROL IN ORDER TO EFFICIENTLY MODEL A COMPLEX SYSTEM, SUCH AS THE TRANSPORT OF DRUGS INSIDE A BIOLOGICAL SYSTEM. (English)
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L’OBJECTIF EST D’ÉTUDIER LA MODÉLISATION DES PHENOMENES LIÉES À LA DIFFUSION DANS LE CONTEXTE GÉNÉRAL DE LA BIOINGÉNIERIE. LE POINT DE DÉPART EST L’APPROCHE NON LOCALE DES ÉQUATIONS DE DIFFUSION ET L’INCORPORATION DANS CES TERMES DIFFÉRENTS AFIN DE CONTRÔLER DE MANIÈRE OPTIMALE UN SYSTÈME BIOLOGIQUE. LA JUSTIFICATION PHYSIQUE DE L’APPROCHE DES ÉQUATIONS, L’INCORPORATION DE CONTRÔLES, COEFFICIENTS OU FONCTIONS QUI AGIRAIENT NORMALEMENT À LA FRONTIÈRE DU DOMAINE, ET L’ADAPTATION D’UN COÛT FONCTIONNEL À UN OBJECTIF SPÉCIFIQUE, SONT LES ÉLÉMENTS QUI COMPOSENT NOTRE PROBLÈME DE CONTRÔLE. LA DÉPENDANCE CONTINUE À L’ÉGARD DE PARAMÈTRES OU UNE ÉTUDE QUALITATIVE COMPLÈTE DES ÉQUATIONS D’ÉTAT, AINSI QU’UNE MÉTHODOLOGIE NUMÉRIQUE DANS LA RÉSOLUTION DE LA MÊME CHOSE, SERONT ESSENTIELLES POUR RENDRE NOTRE ÉTUDE VIABLE. PARALLÈLEMENT ET DANS LE CADRE NON LOCAL, NOUS BRICOLONS UNE GRANDE PARTIE DE NOS EFFORTS POUR MODÉLISER LES DIFFÉRENTS TYPES DE DIFFUSION, EN ACCORDANT UNE ATTENTION PARTICULIÈRE AUX SITUATIONS D’ANOMALIE OU DE DIFFUSION TURBULENTE. PLUSIEURS MODÈLES SONT TESTÉS NUMÉRIQUEMENT, EN UTILISANT DIFFÉRENTS TYPES DE COEFFICIENTS. Cela se fera avec la tâche de reproduire les résultats et connus d’eux et qui ont été couverts par les systèmes complexes d’ÉCACISATIONS EN DÉRIVALS PARCIAL._x000D_ _x000D_ LA ZONE GÉNÉRIQUE dans laquelle cette recherche est celle de la modélisation et de l’OPTIMISATION MATIQUE DES SYSTÈMES GOVERNÉS PAR DIFUSION ECU. LES ÉLÉMENTS QUI MOTIVENT CETTE RECHERCHE SONT LA MODÉLISATION NON LOCALE ET L’ANALYSE DES PROBLÈMES DE CONTRÔLE OPTIMAL DANS CE CONTEXTE. EN CE QUI CONCERNE L’ÉQUATION DE L’ÉTAT, ELLE EST DESTINÉE À MODÉLISER DIFFÉRENTS TYPES DE DIFFUSION EN UTILISANT DIFFÉRENTS NOYAUX ET DIFFÉRENTS TYPES DE COEFFICIENTS DE DIFFUSION. À SON TOUR, DIVERS CONTRÔLES EXTERNES SONT INTRODUITS AFIN DE CONTRÔLER LA DYNAMIQUE DU SYSTÈME, UN COÛT NON LOCAL EST DÉFINI, EN GÉNÉRAL, ET LE PROBLÈME DE CONTRÔLE OBTENU EST ÉTUDIÉ. _x000D_ le practico FIN est de cimenter la modélisation des systèmes d’écuACIONS qui dénoncent les mécanismes de transport de masse. LE PARI FINAL OU LE JALON FINAL POURRAIT ÊTRE RÉSUMÉ COMME L’EFFICACITÉ D’UN MODÈLE DIFFUSE NON LOCAL ET SON CONTRÔLE POUR LA MODÉLISATION D’UN SYSTÈME COMPLEXE, COMME CELUI ÉTABLI PAR EXEMPLE AVEC LE TRANSPORT DE PHARMACOS À L’INTÉRIEUR D’UN SYSTÈME BIOLOGIQUE. (French)
2 December 2021
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ZIEL IST ES, DIE MODELLIERUNG VON PHENOMENES IM ZUSAMMENHANG MIT DER VERBREITUNG IM ALLGEMEINEN KONTEXT DES BIOENGINEERING ZU UNTERSUCHEN. AUSGANGSPUNKT IST DER NICHT-LOKALE ANSATZ DER DIFFUSIONSGLEICHUNGEN UND DIE EINBEZIEHUNG IN DIESE UNTERSCHIEDLICHEN BEGRIFFE, UM EIN BIOLOGISCHES SYSTEM OPTIMAL ZU STEUERN. DIE PHYSIKALISCHE RECHTFERTIGUNG DES ANSATZES DER GLEICHUNGEN, DIE EINBEZIEHUNG VON KONTROLLEN, KOEFFIZIENTEN ODER FUNKTIONEN, DIE NORMALERWEISE AN DER GRENZE DES BEREICHS HANDELN WÜRDEN, UND DIE ANPASSUNG EINER FUNKTIONALEN KOSTEN AN EIN BESTIMMTES ZIEL SIND DIE ELEMENTE, DIE UNSER KONTROLLPROBLEM AUSMACHEN. DIE KONTINUIERLICHE ABHÄNGIGKEIT VON PARAMETERN ODER EINE VOLLSTÄNDIGE QUALITATIVE UNTERSUCHUNG DER STAATLICHEN GLEICHUNGEN SOWIE EINE NUMERISCHE METHODIK IN DER AUFLÖSUNG DERSELBEN WERDEN WESENTLICH SEIN, UM UNSERE STUDIE RENTABEL ZU MACHEN. PARALLEL UND INNERHALB DES NICHT-LOKALEN RAHMENS BAUEN WIR EINEN GROSSTEIL UNSERER BEMÜHUNGEN AUF, DIE VERSCHIEDENEN ARTEN VON DIFFUSION ZU MODELLIEREN, WOBEI WIR BESONDERS AUF SITUATIONEN DER ANOMALIE ODER DER TURBULENTEN DIFFUSION ACHTEN. MEHRERE MODELLE WERDEN NUMERISCH UNTER VERWENDUNG UNTERSCHIEDLICHER KOEFFIZIENTEN GETESTET. Dies geschieht mit der Aufgabe, die Ergebnisse zu reproduzieren, die ihnen bekannt sind und die von den komplexen Systemen der ECUACISATIONEN IN PARCIAL DERIVALS abgedeckt wurden._x000D_ _x000D_ THE GENERIC AREA, in dem diese Forschung die Modellierung und die matematische OPTIMISIERUNG DER SYSTEME ist. DIE ELEMENTE, DIE DIESE FORSCHUNG MOTIVIEREN, SIND NICHT-LOKALE MODELLIERUNG UND DIE ANALYSE OPTIMALER KONTROLLPROBLEME IN DIESEM ZUSAMMENHANG. WAS DIE STAATLICHE GLEICHUNG BETRIFFT, SO SOLL SIE VERSCHIEDENE ARTEN DER DIFFUSION MODELLIEREN, WOBEI VERSCHIEDENE KERNE UND VERSCHIEDENE ARTEN VON DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN VERWENDET WERDEN. IM GEGENZUG WERDEN VERSCHIEDENE EXTERNE KONTROLLEN EINGEFÜHRT, UM DIE DYNAMIK DES SYSTEMS ZU STEUERN, EINE NICHT-LOKALE KOSTEN WERDEN IM ALLGEMEINEN DEFINIERT UND DAS PROBLEM DER KONTROLLE UNTERSUCHT. _x000D_ die practico FIN ist es, die Modellierung von Systemen von ecuACIONS zu zementieren, die Massentransportmechanismen entlasten. DER ENDGÜLTIGE EINSATZ ODER MEILENSTEIN KÖNNTE ALS DIE EFFIZIENZ EINES NICHT-LOKALEN DIFFUSEN MODELLS UND SEINE KONTROLLE FÜR DIE MODELLIERUNG EINES KOMPLEXEN SYSTEMS, WIE Z. B. BEIM TRANSPORT VON PHARMAKOS INNERHALB EINES BIOLOGISCHEN SYSTEMS, ZUSAMMENGEFASST WERDEN. (German)
9 December 2021
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HET DOEL IS DE MODELLERING VAN PHENOMENES MET BETREKKING TOT DIFFUSIE BINNEN DE ALGEMENE CONTEXT VAN BIO-ENGINEERING TE BESTUDEREN. HET UITGANGSPUNT IS DE NIET-LOKALE BENADERING VAN DE DIFFUSIEVERGELIJKINGEN EN DE INTEGRATIE IN DEZE VAN VERSCHILLENDE TERMEN OM EEN BIOLOGISCH SYSTEEM OPTIMAAL TE BEHEERSEN. DE FYSIEKE RECHTVAARDIGING VAN DE BENADERING VAN VERGELIJKINGEN, DE INTEGRATIE VAN CONTROLES, COËFFICIËNTEN OF FUNCTIES DIE NORMAAL ZOUDEN HANDELEN AAN DE GRENS VAN HET DOMEIN, EN DE AANPASSING VAN EEN FUNCTIONELE KOSTEN AAN EEN SPECIFIEKE DOELSTELLING, ZIJN DE ELEMENTEN DIE DEEL UITMAKEN VAN ONS CONTROLEPROBLEEM. DE VOORTDURENDE AFHANKELIJKHEID VAN PARAMETERS OF EEN VOLLEDIGE KWALITATIEVE STUDIE VAN DE STAATSVERGELIJKINGEN, EVENALS EEN NUMERIEKE METHODOLOGIE IN DE RESOLUTIE VAN HETZELFDE ZAL ESSENTIEEL ZIJN OM ONZE STUDIE LEVENSVATBAAR TE MAKEN. PARALLEL EN BINNEN HET NIET-LOKALE KADER DOEN WE VEEL VAN ONZE INSPANNINGEN OM DE VERSCHILLENDE SOORTEN DIFFUSIE TE MODELLEREN, MET SPECIALE AANDACHT VOOR SITUATIES VAN ANOMALIE OF TURBULENTE DIFFUSIE. VERSCHILLENDE MODELLEN WORDEN NUMERIEK GETEST, MET VERSCHILLENDE SOORTEN COËFFICIËNTEN. Dit zal gebeuren met de taak om de resultaten te reproduceren die bij hen bekend zijn en die zijn gedekt door de complexe systemen van ECUACISATIONS IN PARCIAL DERIVALS._x000D_ _x000D_ THE GENERIC AREA waarbinnen dit onderzoek is dat van modellering en matematische OPTIMISATIE VAN SYSTEMS GOVERNED BYIFUSION ECU. DE ELEMENTEN DIE DIT ONDERZOEK MOTIVEREN ZIJN NIET-LOKALE MODELLERING EN DE ANALYSE VAN OPTIMALE CONTROLEPROBLEMEN IN DEZE CONTEXT. WAT DE STAATSVERGELIJKING BETREFT, IS DEZE BEDOELD OM VERSCHILLENDE SOORTEN DIFFUSIE TE MODELLEREN, WAARBIJ GEBRUIK WORDT GEMAAKT VAN VERSCHILLENDE KERNEN EN VERSCHILLENDE SOORTEN DIFFUSIECOËFFICIËNTEN. OP ZIJN BEURT WORDEN VERSCHILLENDE EXTERNE CONTROLES INGEVOERD OM DE DYNAMIEK VAN HET SYSTEEM TE CONTROLEREN, WORDT EEN NIET-LOKALE KOSTEN IN HET ALGEMEEN GEDEFINIEERD EN WORDT HET VERKREGEN CONTROLEPROBLEEM ONDERZOCHT. _x000D_ de praktijk FIN is de modellering van systemen van ecuACIONS die massatransportmechanismen descrimineren. DE UITEINDELIJKE INZET OF MIJLPAAL ZOU KUNNEN WORDEN SAMENGEVAT ALS DE EFFICIËNTIE VAN EEN NIET-LOKAAL DIFFUUS MODEL EN DE CONTROLE ERVAN VOOR DE MODELLERING VAN EEN COMPLEX SYSTEEM, ZOALS DAT BIJVOORBEELD IS VASTGESTELD BIJ HET VERVOER VAN PHARMACOS BINNEN EEN BIOLOGISCH SYSTEEM. (Dutch)
17 December 2021
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Toledo
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Identifiers
MTM2017-87912-P
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