[pt] A linguagem Java foi definida tendo como foco a portabilidade. O código gerado pela compilação é interpretado por uma máquina virtual, e não diretamente pelo processador destino, como um programa em C. Este código intermediário, também conhecido como bytecode, é a chave da portabilidade de Java. Os Bytecodes Java usam uma pilha para manipular os operandos das instruções. O uso de pilha tem suas vantagens e desvantagens. Dentre as vantagens, podemos citar a simplicidade da implementação do compilador e da máquina virtual. A principal desvantagem é a redução na velocidade de execução dos programas, devido à necessidade de se mover os operandos para a pilha e retirar dela o resultado, gerando um aumento no número de instruções que devem ser processadas. Diversos estudos indicam que máquinas virtuais baseadas em registradores podem ser mais rápidas que as baseadas em pilha. Decidimos criar uma nova especificação de bytecodes, específicos para máquinas virtuais baseadas em registradores. Esperamos com isso obter um aumento no desempenho das aplicações. / [en] The Java language was created with a focus on portability. The code generated by the compiler is interpreted by a virtual machine, and not directly by the target processor, like programs written in C. This intermediate code, also known as bytecode, is the key to Java's portability. The Java Bytecodes use a stack to manipulate the instruction operands. The use of stack has its their pros and cons. Among the advantages, we can cite the simplicity of implementation of the compiler and virtual machine. On the other hand, there is a speed reduction in the program's execution, due to the need to move the operands to and from the stack, and retrieve results from it, increasing the number of instructions that are processed. Much study has been done that indicating that register-based virtual machines can be faster than the ones based on stacks. Based on this, we decided to create a new bytecode specification, proper for a virtual machine based on registers. By doing this, we hope to obtain an increase in an application's performance.

[pt] Cristais líquidos são amplamente utilizados atualmente em telas e filtros. Contudo, o alinhamento dos cristais líquidos possui uma resposta relativamente lenta (da ordem de milissegundos) devido à necessidade da interação entre vizinhos próximos. Em contrapartida, nanobastões de ouro são capazes de alinhar-se a um campo elétrico, mesmo quando isolados, devido à sua susceptibilidade elétrica elevada comparada a dos cristais líquidos, apresentando uma resposta de alinhamento significativamente mais rápida que a dos cristais líquidos. A forma alongada dos nanobastões faz com que sua absorção e seu espalhamento de luz, ocasionados pelo efeito de Ressonância de Plasmon de Superfície Localizado (Localized Surface Plasmon Resonance – LSPR), sejam altamente dependentes da orientação relativa dos nanobastões à polarização da luz incidente. Por isso, suspensões de nanobastões têm se tornado um novo paradigma em controle de luz por alinhamento induzido por campo elétrico. Neste trabalho, é apresentado um estudo da dinâmica de alinhamento dos nanobastões, por meio de medidas de transmissão de luz por um componente que permite a interação da luz com a suspensão de nanobastões enquanto sob influência de um campo elétrico de alinhamento. Foi encontrado um tempo de resposta de 1,5 microssegundos, 3 ordens de grandeza mais rápido que o de cristais líquidos comuns. Um segundo experimento foi realizado com um componente com dois pares de eletrodos transversais, no qual foi possível eliminar a relaxação lenta do sistema, demonstrando assim um chaveamento óptico digital com tempo de resposta da ordem de 110 Newton vezes segundo. Dois modelos teóricos foram propostos para descrever a dinâmica de alinhamento dos nanobastões e foi demonstrado que ambos os modelos ajustam bem os dados experimentais. Apresentamos também uma relação de equivalência entre os dois modelos. / [en] Liquid crystals are widely used nowadays in displays and optical filters. However, the alignment of liquid crystals has a relatively slow switching response (of the order of milliseconds) due to the near-neighbor interaction. In contrast, the high electrical susceptibility of a single gold nanorod enables its alignment to an external electric field, presenting a significantly faster switching response than that of liquid crystals. The elongated form of the nanorods makes their absorption and scattering, caused by the Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) effect, to be highly dependent on their orientation relative to the light polarization. Therefore, gold nanorod suspensions have become a new paradigm in light control by electric field-induced alignment. In this work, a study of the alignment dynamics of nanorods is presented, by means of light transmission measurements by a component that allows the interaction of light with the suspension of nanorods while under the influence of an electric field of alignment. An alignment time of 1.5 microseconds was found, which is 3 orders of magnitude smaller than traditional liquid crystal alignment mechanism response time. A second experiment was carried out with a component with two pairs of transverse electrodes, in which it was possible to eliminate the slow relaxation of the system, thus demonstrating a digital optical switch with response of the order of 110 Newton second. Two theoretical models were proposed to describe the alignment dynamics of the nanorods and it was demonstrated that both models fit well the experimental data. An equivalence relation between the two models is presented.

[pt] Nesta tese de doutoramento apresentamos a fabricação e a caracterização de dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPVs) fabricados a partir de eletrodos de grafeno e de substratos híbridos flexíveis à base de polímeros recobertos com um filme fino condutor. Para isso, inicialmente sintetizamos filmes de grafeno através da técnica de deposição química em fase de vapor (CVD), seguido de modificações no processo de transferência do grafeno para o substrato desejado. Nesta etapa, desenvolvemos uma nova metodologia utilizando uma blenda condutora de EPDM-PAni que simplifica o processo de transferência e melhora as propriedades elétricas do grafeno. Em outro momento, otimizamos diferentes substratos híbridos à base de polímeros de PVC, PVA e celulose bacteriana (BC) recobertos com um filme fino condutor de ITO. Tanto os substratos híbridos flexíveis, quanto os filmes de grafeno, foram investigados por transmitância ótica e resistência de folha a fim de avaliar os seus potenciais uso para as aplicações em OPVs. Por fim, fabricamos diversas estruturas de OPVs, tanto com o grafeno como eletrodo condutor, quanto usando os substratos híbridos flexíveis. Estes dispositivos foram caracterizados principalmente através das suas curvas características JxV, no escuro e sob iluminação. Além disso, realizamos ciclos de flexão/extensão de alguns dispositivos a fim de avaliar seu comportamento frente aos esforços mecânicos a estes submetidos. Os resultados obtidos mostraram que os filmes de grafeno fabricados são promissores para a aplicação como eletrodo condutor transparente em OPVs e que os substratos híbridos investigados podem ser utilizados em dispositivos flexíveis, visto que apresentaram comportamento semelhante aos substratos inorgânicos comumente utilizados. / [en] In this doctoral thesis we present the fabrication and characterization of organic photovoltaic devices (OPVs) assembled onto graphene electrodes and flexible hybrid polymers-based substrates coated with a conductive thin film. For this, initially the graphene films were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) technique, followed by modifications in the transfer process of the graphene to the desired substrate. In this step, we developed a new methodology using an EPDM-PAni conductive blend that simplifies the transfer process and improves the electric properties of graphene. We also used another approach which consists in optimizing different hybrid substrates based on PVC, PVA and bacterial cellulose (BC) polymers coated with an ITO conductive thin film. The flexible hybrid substrates as well as the graphene films were investigated by optical transmittance and sheet resistance in order to evaluate their potential use for OPVs applications. Finally, we fabricate various structures of OPVs, using graphene as a conducting electrode, well as using flexible hybrid substrates. Such devices were characterized mainly through their dark and light J×V characteristic curves. In addition, we performed flexion/extension cycles in some devices in order to evaluate their behavior against the mechanical stresses submitted to them. The results showed that the graphene films are a promising material for the application as a transparent conductive electrode in OPVs and the hybrid substrates investigated can be used in flexible devices, since they presented similar behavior to the commonly used inorganic substrates.

[pt] O progresso tecnológico da computação móvel associada à Internet promove a concretização de uma visão futurista em que os usuários acessam dados e serviços a qualquer momento e em qualquer lugar. Entretanto, esta visão expõe questões importantes no desenvolvimento de aplicações, pois se deve dar maior atenção para a comunicação entre dispositivos móveis e serviços web, considerando restrições de processamento, armazenamento de dados, diversidade de padrões e disponibilidade dos serviços. Esta dissertação explora aspectos de engenharia de software como computação autonômica, frameworks e sistemas multiagentes no desenvolvimento de aplicações para dispositivos móveis dando ênfase ao gerenciamento do uso de serviços web. Para consolidar os conceitos abordados e prover um guia que facilite o desenvolvimento de aplicações autoadaptáveis, propõe-se um framework para auxiliar o desenvolvimento de aplicações para computação móvel. Para ilustrar a utilização do framework são apresentadas duas aplicações. A primeira aplicação é um sistema que apresenta o risco de deslizamento de massa em uma área a partir do cálculo de susceptibilidade baseado em informações sobre clima, relevo e solo. A segunda aplicação faz parte de um sistema de agência de viagens que define um pacote de viagens que melhor atende às necessidades do usuário. / [en] Technological progress in mobile computing and the Internet promotes an achievement of the futuristic vision in which users have access to data and services anytime and anywhere. However, this vision realization brings important issues to application development, because more attention is required to the communication between mobile devices and web services, especially regarding processing and data storage constraints, diversity standards and availability of services. This dissertation explores aspects of software engineering as autonomic computing, multi-agent systems and frameworks in developing applications for mobile devices, emphasizing autonomic management of web services use. Aiming the consolidation of the investigated concepts and provide a guide to facilitate the development of self-adapting applications, a framework is proposed to help in applications development for mobile computing. The development of two applications illustrates the framework appliance. The first application is a system that presents the risk of mass sliding in an area through a susceptibility calculation based on information of climate, topography and soil. The second application is part of a travel agency system that defines a travel package that best fit user needs.

[pt] Quality by Design (QbD) tem sido utilizado na indústria farmacêutica e biotecnológica desde 2004, contribuindo para o atendimento a aspectos pre-definidos de segurança e eficácia do medicamento. Nesta dissertação são apresentados esforços preliminares para adaptar e implementar a abordagem do QbD para a garantia da confiabilidade de tecnologias biomédicas, particularmente na fase de desenvolvimento de um dispositivo robótico assistivo destinado a auxiliar a locomoção de idosos. Para a configuração do Target Product Profile (TPP) associado às funcionalidades do dispositivo, elaborou-se um questionário que foi aplicado a uma equipe multidisciplinar de atendimento ao idoso. Com a análise estatística dos resultados e literatura, identificaram-se as dificuldades clínicas a serem satisfeitas pelas funcionalidades do dispositivo. Com o TPP, literatura e técnicas de análise de risco, foram definidos os Critical Quality Atributes (CQA), características da tecnologia que precisam ser controladas ao longo do desenvolvimento. CQAs e análise de riscos foram utilizados para determinar os Critical Process Parameters (CPP), incluindo-se aspectos metrológicos, não mencionados no QbD. Sendo inviável a utilização dos métodos estatísticos convencionais na indústria de medicamentos, o Design Space foi configurado por meio de adaptação da lógica fuzzy, estabelecendo os CPP associados ao desempenho ótimo do dispositivo; propondo-se, para redução da complexidade, um modelo aplicando um sistema fuzzy hierárquico. / [en] Quality by Design (QbD) has been used in the pharmaceutical and biotechnology industry since 2004, contributing to meet the pre-defined aspects of safety and efficacy. In this work are presented the preliminary efforts to adapt and implement the QbD approach to guarantee the reliability of biomedical technologies, particularly in the development phase of an assistive robotic device for elderly locomotion. For setting the Target Product Profile (TPP) associated with the device features, questionnaire was elaborated and applied to a multidisciplinary team for elderly care. Through statistical analysis of the results and literature data, clinical difficulties to be met by the device features have been identified. With this information, literature data and risk analysis techniques, the Critical Quality Atributes were specified (CQA), characteristics of technology that need to be tracked throughout the development. The CQA data and risk analysis through brainstorming were used to determine the Critical Process Parameters (CPP), including metrological aspects, which are not considered in the conventional application of QbD . Being not feasible the use of conventional QbD statistical methods applied in pharmaceutical industry, Design Space has been configured by means of adaptation of fuzzy logic, establishing the CPP associated with the optimum performance of the device; and, for reduction of system complexity, was proposed a model by applying a hierarchical fuzzy system.

[pt] A partir da premissa de que zonas turísticas não são naturais, e sim produzidas, este trabalho busca compreender a relação entre a imagem oficial do Rio de Janeiro no circuito (inter)nacional do turismo e a produção de violências contra corpos negros no urbano. Para isso, pretendo investigar como a identidade carioca — um dos nossos principais bens turísticos — é produzida através do controle dos modos de circulação do corpo negro. A Dissertação se debruça, em especial, no estudo sobre como o regime de trabalho (in)formal regula a movimentação da população negra no Rio de Janeiro, de forma que circulações outras do corpo negro são continuamente desestimuladas pelo dispositivo de segurança (pública) em nome da manutenção de uma ordem estético-político de como a cidade deveria ser. A pesquisa investe tais indagações sobre a orla carioca, tomando-a como uma instância que expressa, simultaneamente, a identidade carioca e uma zona turística emblemática. Com isso, o trabalho busca engajar criticamente com o campo de estudos do nexo segurança-desenvolvimento com vistas a explorar como a narrativa tradicional do nexo se constitui enquanto uma racionalidade do (inter)nacional moderno. Em suma, o trabalho examina como hierarquias raciais (re)produzem o espaço urbano no mundo pós-colonial desde um estudo do Rio (turístico). / [en] Considering touristic zones as non-natural, but produced, this Dissertation aims to understand the relationship between the official image of Rio de Janeiro in the (inter)national tourism circuit and the violence produced against black bodies in the urban area. I investigate how the carioca identity is produced by the constant control of the modes of circulation of the black body. Also, the dissertation studies how the (in)formal work regime regulates the movement of black people in Rio. Based on that, I advocate how any movement of the black body outside of the (in)formal work regime is continually discouraged by the operation of the (public) security dispositif. The research thinks, specially, about the carioca beach as an instance which express the carioca life style and an iconic touristic zone. Moreover, the dissertation engages critically with the development-security nexus field of study in order to explore how the traditional narrative of the nexus can be read as a rationality operating in the modern (inter)national. Thus, the research examines the (re)production of the urban space by racial hierarchies in a postcolonial world since the study of the tourist Rio.

[pt] Os procedimentos atuais de localização de corpos estranhos ferromagnéticos utilizados na prática clínica envolvem as técnicas de imageamento de radioscopia e radiografia, que apresentam diversas limitações e riscos. Assim, técnicas de localização baseadas em magnetômetros como SQUID, GMI e GMR têm sido desenvolvidas, com variados graus de complexidade e sucesso. Uma das principais dificuldades de ordem prática, além do custo e das dimensões do sistema de medição no caso do SQUID, que opera a temperaturas criogênicas, é a necessidade de o paciente estar posicionado em uma estrutura móvel de grandes dimensões que permita a determinação das coordenadas da posição bidimensional do mapeamento magnético. Por outro lado, as pequenas dimensões dos sensores GMR ou GMI possibilitam o desenvolvimento de um sistema de medição portátil que poderia integrar outros sensores que em conjunto viabilizem a determinação da posição espacial do sensor magnético em relação ao paciente. Esta dissertação de mestrado investiga técnicas de determinação da posição espacial de um dispositivo portátil, baseado em uma plataforma Raspberry Pi, integrando sensor GMR, câmera, sensores inerciais e um sensor de distância, visando ao futuro desenvolvimento de um protótipo de dispositivo médico portátil para localização de corpos estranhos ferromagnéticos. A pesquisa também investiga técnicas de resolução do problema inverso magnético em tempo real baseadas em filtros de Kalman e ajuste por mínimos quadrados, de modo a acelerar o procedimento diagnóstico na futura aplicação clínica do dispositivo. / [en] The current procedures for locating ferromagnetic foreign bodies used in the clinic involve radioscopy and radiography image techniques, which presents several limitations and risks. Thus, localization techniques based on magnetometers were developed as SQUID, GMI and GMR, with varying degrees of complexity and success. One of the main difficulties, in addition to the cost and dimensions of the system, in the case of the SQUID, which operates at cryogenic temperatures, is the need for the patient to be positioned in a large structure that allows flexibility in the configurations of the two-dimensional position of the magnetic mapping. On the other hand, the small dimensions of the GMR or GMI sensors allow the development of a portable measurement system that could integrate other sensors that together make it possible to determine the spatial position of the magnetic sensor in relation to the patient. This master s dissertation investigates techniques for determining the spatial position of a portable device, based on a Raspberry Pi platform, integrating GMR sensor, camera, inertial sensors and a distance sensor, aiming at the future development of a prototype of a portable medical device for localization of ferromagnetic foreign bodies. The research also investigates real-time inverse magnetic problem solving techniques based on Kalman filters and least squares adjustment, in order to accelerate the diagnostic procedure in the future clinical application of the device.

[pt] Esta dissertação apresenta um projeto de sistema portátil de localização de corpos estranhos metálicos não ferromagnéticos por meio de mapeamento magnético. O sistema baseia-se na indução de correntes parasitas no corpo estranho por um estágio de excitação e na medição por um magnetômetro GMI comercial de elevada resolução (25 pT). A topologia do instrumento é baseada no desacoplamento dos estágios de excitação e medição, com uma configuração que produz linhas de campo magnético primário elevadas na região do corpo estranho e tênues na região do sensor. Esta característica supera as limitações de um instrumento previamente desenvolvido, permitindo aumentar o campo magnético primário de excitação sem saturar o magnetômetro. O projeto é baseado em simulações computacionais, considerando dois tipos de excitação e duas orientações para o eixo de sensibilidade do magnetômetro. Diretrizes internacionais para os limites de exposição à radiação não-ionizante, aspectos biometrológicos, construtivos e elétricos também foram levados em consideração no projeto. A análise de desempenho das configurações mais promissoras confirmou a viabilidade do instrumento de medição proposto, otimizando a operação linear do magnetômetro durante o procedimento de medição e contribuindo para a futura construção de um protótipo de sistema de medição completo, com características de desempenho e segurança asseguradas para a aplicação biomédica pretendida. / [en] This dissertation presents a portable system for the localization of nonferromagnetic foreign metal bodies by magnetic mapping. The system is based on the induction of eddy currents in the foreign body by an excitation stage and the measurement by a high resolution commercial GMI magnetometer (25 pT). The instrument topology is based on the decoupling of the stages of excitation and measurement, with a configuration that produces a high primary magnetic field in the foreign body region and a weak one in the sensor region. This feature surpasses the limitations of a previously developed instrument, allowing to increase the primary excitation magnetic field without saturating the magnetometer. The project is based on computational simulations, considering two types of excitation and two orientations for the magnetometer sensitivity axis. International guidelines for exposure limits to non-ionizing radiation, biometrological, constructive and electrical aspects were also taken into consideration in the project. The performance analysis of the most promising settings confirmed the viability of the proposed measurement instrument, optimizing the linear operation of the magnetometer during the measurement procedure and contributing to the future construction of a complete measurement system prototype, with performance and safety characteristics ensured for the intended biomedical application.

[pt] Este estudo tem por objetivo analisar as relações entre o poder constituinte e a escravidão no Brasil. Na tentativa de compreensão substantiva do poder constituinte no Brasil, bem como da operacionalização do direito enquanto elemento central à hierarquização e violência raciais neste solo, mobilizou-se as ferramentas metodológicas ofertadas pelo direito em pretuguês e as chaves analíticas derivadas do conceito de dispositivo de racialidade, também intencionando a promoção de reflexões sobre alternativas de práticas jurídicas e programas de ensino antirracistas. Objetivando-se a realização de uma leitura do fenômeno a partir de chaves epistêmicas que fissuram o colonialismo jurídico, adota-se como premissa a insuficiência do Direito diante do racismo incrustado nas instituições e estruturas brasileiras. Assume-se que a resposta às cisões promovidas pelo Direito, sobremaneira as raciais, não residem na atuação do sistema de justiça, o qual aponta para avanços pontuais e intencionalmente insólitos e frágeis diantes dos grandes tensionamentos, constrangimentos e interpelações intra institucionais promovidos. Para a realização da pesquisa, foram investigados os periódicos da imprensa negra e abolicionista oitocentista, compreendendo-se as etapas de levantamento, catalogação, sistematização e estudo qualitativo das informações alcançadas. Empreendeu-se, ainda, a revisão bibliográfica de temas atinentes ao problema, com vistas à proposição de novos paradigmas à análise do poder constituinte no Brasil, desde as autoinscrições negras rumo a um novo projeto de nação brasileira e as propostas de ampliação das dimensões de liberdade, cidadania, igualdade e povo. / [en] The aim of this study is to analyze the relationship between constituent power and slavery in Brazil. In an attempt to gain a substantive understanding of constituent power in Brazil, as well as the operationalization of law as a central element of racial hierarchization and violence on this soil, the methodological tools offered by law in Pretuguês and the analytical keys derived from the concept of a raciality device were mobilized, also with the intention of promoting reflections on alternative legal practices and anti-racist teaching programs. With the aim of reading the phenomenon from epistemic keys that break down legal colonialism, the premise is that the law is insufficient in the face of the racism embedded in Brazilian institutions and structures. It is assumed that the answer to the divisions promoted by the Law, especially racial ones, does not lie in the actions of the justice system, which points to occasional and intentionally unusual and fragile advances in the face of the great tensions, constraints and intra-institutional interpellations promoted. In order to carry out the research, the periodicals of the nineteenth-century black and abolitionist press were investigated, comprising the stages of surveying, cataloging, systematizing and qualitatively studying the information obtained. We also undertook a bibliographical review of issues related to the problem, with a view to proposing new paradigms for the analysis of constituent power in Brazil, from black self-inscriptions towards a new project for a Brazilian nation and proposals for expanding the dimensions of freedom, citizenship, equality and people.

[pt] Os desafios na construção de poços de petróleo vêm aumentando ao longo do tempo, seja pelo aumento das dificuldades técnicas devido à maior complexidade das áreas a serem desenvolvidas, sejam pelas melhorias nas regras dos órgãos reguladores visando aumentar a segurança. Existem dois pilares que devem nortear um projeto de um poço de petróleo: segurança e produtividade. O equipamento denominado dispositivo de segurança de sub-superfície e seu sistema de controle podem ser considerados importantes para os dois, pois caso o sistema falhe, obtendo-se um fechamento prematuro do poço, afetará diretamente a produção. Por outro lado, caso a falha ocorra em uma tentativa de fechamento, poderá influenciar nas consequências de um desastre, o que afetaria tanto pessoas como o meio ambiente. O objetivo deste estudo e comparar a confiabilidade de alguns modelos de sistemas de controle do dispositivo de segurança de sub-superfície, levando em consideração as disposições dos equipamentos ao longo do sistema e suas respectivas taxas de falha. Além disso, a maioria dos estudos de confiabilidade realizados nesta área tem como foco principal a segurança, porém este estudo visa obter um foco de eficiência de produção, e as análises serão baseadas em comparações entre algumas configurações disponíveis do sistema, entre componentes em série e em paralelo, utilizando o modelo de análise de confiabilidade markoviano. / [en] The challenges in well construction have been increasing over time, sometimes by increasing the technical difficulties due to the greater complexity of the areas to be developed, sometimes by the improvements in the rules of regulatory agencies to increase security. There are two pillars that should guide the project of a petroleum well: safety and productivity. The equipment called Subsurface Safety Valve and its control system can be considered important for both pillars, because if the system fails resulting in a premature well closure, it will directly affect the production. On the other hand, if the failure occurs in an attempt to closing it, may influence the consequence of a disaster, which would affect both people and the environment. The objective of this study is to compare the reliability of some control systems models taking into account the equipment positions throughout the system and their failure rates. Furthermore, most reliable studies conducted in this area has mainly focused on safety, but this study has a focus on production efficiency, and the analysis will be based on comparisons between some configurations available for subsurface safety valves control system, including serial and parallel components, using the model of Markov reliability analysis.