Controle supervisório de redes de regulação gênica com restrições para realização do supervisor

Abstract

Esta dissertação trata da síntese de controladores capazes de alterar o comportamento de uma classe de redes biológicas intracelulares, as redes de regulação gênica, quando há restrições para realização biológica das ações de controle. Este trabalho é uma extensão de uma abordagem existente, em que a realização dos controladores de redes de regulação se dá por meio de genes sintéticos inseridos nas células cujos comportamentos se desejam alterar. Como já discutido na literatura, no entanto, não é possível projetar genes sintéticos capazes de implementar qualquer estratégia de controle. Certas funções matemáticas são difíceis ou mesmo impossíveis de serem obtidas biologicamente. Assim, é necessário lidar com um problema de síntese de controladores em que a representação matemática do controlador é restrita, de modo a refletir as restrições biológicas. Nesta dissertação, o problema de controle de redes biológicas sob restrições de implementação é formalizado e resolvido, ampliando, assim, a possibilidade de emprego de ideias existentes na literatura para controle de redes reais.

Abstract : This dissertation deals with the synthesis of controllers capable of altering the behavior of a class of intracellular biological networks, i.e. gene regulatory networks, when there are restrictions for the biological realization of the control actions. This work is an extension of an existing approach, in which the realization of the regulatory network controllers occurs through synthetic genes inserted into cells whose behaviors are desired to be altered. As already discussed in the literature, however, it is not possible to design synthetic genes capable of implementing any control strategy. Certain mathematical functions are difficult or even impossible to obtain biologically. Thus, it is necessary to deal with a controller synthesis problem in which the mathematical representation of the controller is restricted, so as to reflect the biological constraints. In this dissertation, the problem of controlling biological networks under implementation restrictions is formalized and solved, thus expanding the possibility of using existing ideas in the literature to control real networks.