Equation-free modeling of evolving diseases: Coarse-grained computations with individual-based models

We demonstrate how direct simulation of stochastic, individual-based models can be combined with continuum numerical analysis techniques to study the dynamics of evolving diseases. % Sidestepping the necessity of obtaining explicit population-level models, the approach analyzes the (unavailable in closed form) `coarse' macroscopic equations, estimating the necessary quantities through appropriately initialized, short `bursts' of individual-based dynamic simulation. % We illustrate this approach by analyzing a stochastic and discrete model for the evolution of disease agents caused by point mutations within individual hosts. % Building up from classical SIR and SIRS models, our example uses a one-dimensional lattice for variant space, and assumes a finite number of individuals. % Macroscopic computational tasks enabled through this approach include stationary state computation, coarse projective integration, parametric continuation and stability analysis.Comment: 16 pages, 8 figure

Study of the synthesis of trans-cyclo-pentane-1,2-dicarboxylic acid

The object of this study is the synthesis of trans-cyclopentane-1, 2-dicarboxylic acid. Five procedures designed for the synthesis of this trans diacid are described in the literature. The procedure devised by Perkin in 1887, Fuson and Cole in 1938, and by Brenner in 1961 were investigated to determine which of these three offer the most practical method for the synthesis of trans-cyclopentane-1, 2 dicarboxylic acid. Perkins procedure appears to be the most promising and the most practical procedure for the preparation of this diacid. This procedure consists of a three-step reaction. The starting materials diethyl malonate and 1, 3-dibromopropane combine to form tetraethyl pentane-1, 1, 5, 5-tetracarboxylate. This tetra ester upon being cyclized is hydrolyzed in a final step to produce trans-cyclopentane-1, 2-dicarboxylic acid in a 7.4% yield. The crucial steps in this procedure are the first and third reactions. After a modification of these crucial steps trans-cyclopentane-1, 2-dicarboxylic acid was obtained in this laboratory in an over-all yield of 67%. The procedure of Fuson and Cole starting with pimelic acid gave an over-all yield of 57.1% for the trans diacid. This method, however, is much more tedious involving five separate reactions. Brenner's procedure starting with 2-carboethoxycyclohexanone gave trans-cyclopentane-1, 2-dicarboxylic acid in an over-all yield of 67.2%. This procedure is far less practical than Perkin's for making the trans diacid on a large scale due to experimental complications and the tedious isolation of the product

Cambio de uso del suelo: el caso del borde costero de la Araucanía, sur de Chile: evolución y situación actual

En esta investigación, se evidencian las implicancias ambientales de los procesos de transformación del paisaje sobre el territorio del borde costero de La Araucanía en Chile, el cual se caracteriza por cinco aspectos: (1) altos niveles de pobreza y de ruralidad, (2) una importante consolidación y expansión de asentamientos agregados, (3) presencia de elementos singulares dados por condiciones naturales (humedales, bosques pantanosos, estuarios), (4) pueblos originarios (mapuche) y (5) procesos de colonización tardía. La investigación muestra inicialmente una revisión exploratoria de los hitos históricos más relevantes que han determinado los procesos de transformación del paisaje. Luego se evalúa geoespacialmente el cambio de uso del suelo entre los años 1980 y 2004, lo que permite precisar las principales categorías de cambio del uso del suelo y el estado actual del paisaje ecológico. Este análisis se complementó con la revisión de indicadores demográficos y socioeconómicos que permite visualizar los efectos del cambio de uso del suelo en la población. Los resultados mostraron que la irrupción de la agroganadería hispano-mediterránea y la posterior desforestación por parte de los colonos tuvo graves efectos en el paisaje. Más recientemente, la dinámica de transformación en la matriz agropecuaria dominante hacia la actividad forestal (pasando de 1% en 1980 a 19% en 2004), ocasionó un retroceso de 8.762 ha de la matriz agropecuaria y una disminución general de todas las coberturas naturales. De este modo, se cuantificó una redistribución de los usos del suelo, aumento de la fragmentación del paisaje y pérdida de conectividad espacial de los sistemas naturales. A su vez, se constató un desplazamiento de la población rural y la consolidación de centros urbanos como Nueva Toltén, Hualpín, Teodoro Schmidt y Saavedra, lo cual se relaciona con la disminución de la natalidad, el incremento de la tasa de envejecimiento y la falta de empleo. Se concluye que la interfaz de relaciones socio-culturales, físico-ambientales y económicas en el área, dan cuenta de la necesidad de nuevos enfoques e instrumentos de planificación que permitan potenciar el desarrollo local.This research makes evident the environmental implications of the process of transforming the landscape in the territory of the coastal strip of La Araucania in Chile, which is characterized by five aspects: (1) high level of poverty and rurality, (2) a major consolidation and expansion of aggregate settlements, (3) the presence of singular elements due to natural conditions (wetlands, swamp forests, estuaries), (4) aboriginal people (mapuche) and, (5) late colonization process. The research shows initially an exploratory revision of the more relevant historical milestones, which have determined the process of transforming the landscape. Then, the change in land use between 1980 and 2004 it is geospatial rated, which allows to specify the main categories of change in land use and the current status of the ecological landscape. This analysis was complemented with the revision of demographic and socioeconomic indicators which permits to view the effects of the change in land use in the population. The results showed that the irruption of the spanish agriculture and and the subsequent deforestation by the settlers had severe effects on the landscape. More recently, the dynamics of transformation in the matrix to the dominant agricultural towards forestry (from 1% in 1980 to 19% in 2004), caused a decrease of 8.762 hectares of the agricultural matrix and a general decline of all natural coverage. Thus, a redistribution of the land use, an increased fragmentation of the landscape and a loss of spatial connectivity of natural systems was quantified. Besides, there was a movement of the rural population and a consolidation of urban centers like Nueva Toltén, Hualpin, Teodoro Schmidt y Saavedra, which it is related to falling of birth rate, increasing of rate of aging and lack of employment. We conclude that the interface of socio-cultural relations, economic and physical environment in the area, reveals the need for new approaches and planning tools for enhancing local development.Peer Reviewe

Cambio de uso del suelo: el caso del borde costero de la Araucanía, sur de Chile: evolución y situación actual

En esta investigación, se evidencian las implicancias ambientales de los procesos de transformación del paisaje sobre el territorio del borde costero de La Araucanía en Chile, el cual se caracteriza por cinco aspectos: (1) altos niveles de pobreza y de ruralidad, (2) una importante consolidación y expansión de asentamientos agregados, (3) presencia de elementos singulares dados por condiciones naturales (humedales, bosques pantanosos, estuarios), (4) pueblos originarios (mapuche) y (5) procesos de colonización tardía. La investigación muestra inicialmente una revisión exploratoria de los hitos históricos más relevantes que han determinado los procesos de transformación del paisaje. Luego se evalúa geoespacialmente el cambio de uso del suelo entre los años 1980 y 2004, lo que permite precisar las principales categorías de cambio del uso del suelo y el estado actual del paisaje ecológico. Este análisis se complementó con la revisión de indicadores demográficos y socioeconómicos que permite visualizar los efectos del cambio de uso del suelo en la población. Los resultados mostraron que la irrupción de la agroganadería hispano-mediterránea y la posterior desforestación por parte de los colonos tuvo graves efectos en el paisaje. Más recientemente, la dinámica de transformación en la matriz agropecuaria dominante hacia la actividad forestal (pasando de 1% en 1980 a 19% en 2004), ocasionó un retroceso de 8.762 ha de la matriz agropecuaria y una disminución general de todas las coberturas naturales. De este modo, se cuantificó una redistribución de los usos del suelo, aumento de la fragmentación del paisaje y pérdida de conectividad espacial de los sistemas naturales. A su vez, se constató un desplazamiento de la población rural y la consolidación de centros urbanos como Nueva Toltén, Hualpín, Teodoro Schmidt y Saavedra, lo cual se relaciona con la disminución de la natalidad, el incremento de la tasa de envejecimiento y la falta de empleo. Se concluye que la interfaz de relaciones socio-culturales, físico-ambientales y económicas en el área, dan cuenta de la necesidad de nuevos enfoques e instrumentos de planificación que permitan potenciar el desarrollo local.This research makes evident the environmental implications of the process of transforming the landscape in the territory of the coastal strip of La Araucania in Chile, which is characterized by five aspects: (1) high level of poverty and rurality, (2) a major consolidation and expansion of aggregate settlements, (3) the presence of singular elements due to natural conditions (wetlands, swamp forests, estuaries), (4) aboriginal people (mapuche) and, (5) late colonization process. The research shows initially an exploratory revision of the more relevant historical milestones, which have determined the process of transforming the landscape. Then, the change in land use between 1980 and 2004 it is geospatial rated, which allows to specify the main categories of change in land use and the current status of the ecological landscape. This analysis was complemented with the revision of demographic and socioeconomic indicators which permits to view the effects of the change in land use in the population. The results showed that the irruption of the spanish agriculture and and the subsequent deforestation by the settlers had severe effects on the landscape. More recently, the dynamics of transformation in the matrix to the dominant agricultural towards forestry (from 1% in 1980 to 19% in 2004), caused a decrease of 8.762 hectares of the agricultural matrix and a general decline of all natural coverage. Thus, a redistribution of the land use, an increased fragmentation of the landscape and a loss of spatial connectivity of natural systems was quantified. Besides, there was a movement of the rural population and a consolidation of urban centers like Nueva Toltén, Hualpin, Teodoro Schmidt y Saavedra, which it is related to falling of birth rate, increasing of rate of aging and lack of employment. We conclude that the interface of socio-cultural relations, economic and physical environment in the area, reveals the need for new approaches and planning tools for enhancing local development.Peer Reviewe