[pt] Seja G= (V, E) um grafo não-orientado com custos não- negativos em suas arestas e D um conjunto de pares origem - destino. Um 2-caminho entre nós (s,t)é um caminho de s a t formado por , no máximo, 2 arestas. O problema de síntese de redes com 2-caminhos (2PNDP) consiste em encontrar um subconjunto de arestas com custo mínimo que contenha um 2- caminho entre as extremidades dea cada para origem- destino pertencente a D. Apicações deste problema encontram-se no projeto de redes de comunicação, onde caminhos com poucas arestas são desejáveis para garantir alta confiabilidade e pequenos atrasos. A metaheurística GRASP é um processo multipartida para resolver problemas combinatórios, cujas iterações consistem de duas fases, uma fase de construção e outra de busca local. O algoritmo retorna a melhor solução encontrada depois de um número determinado de iterações.Aplica-se a técnica de reconexão por caminhos ao final de cada iteração GRASP para melhorar a qualidade das soluções. Implementações paralelas de metaheurística são muito robustas. A maior parte das implementações paralelas da metaheurística GRASP segue uma estratégia do tipo independente , baseada na distribuição balanceada das iterações pelos processadores. No caso de estratégias colaboradtivas, os processadores trocam e compartilham informações coletadas ao longo da trajetória que cada um deles investiga. Neta tese são desenvolvidas heurísticas seqüenciais e paralelas para 2PNDP. São analisadas variantes e combinações de GRASP e reconexão por caminhos , comparando-se os resultados obtidos pelos algoritmos descritos na literatura. Heurísticas GRASP paralelas com reconexão por caminhos são avaliadas e comparadas para verificar qual o papel que a colaboração entre os processadores desempenha na qualidade das soluções e nos tempos de processamento. Procura-se também estudar a melhor maneira de desenvolver implementações paralelas , para se utilizar da melhor forma possível os recursos computacionais e reduzir conflitos de memória e comunicação. / [en] Let G = ( V, E) be a connected undirected graph , where V is the set of nodes and E denotes the set of edges. A 2- path between nodes (s,t)is a sequence of a most two edges connecting them. Given a non-negative weight function associated with edges of G and a set D of origin- destination pairs of nodes, the 2-path network design problem (2PNDP) consists in finding a minimum weighted subset of edges containing a 2-path between the extremities of every origin-destination pair in D. Applications can be found in the design of communication networks , in which paths with few edges are sought to enforce high reliability and small delays. The GRASP metaheuristic is a multistart process , in which each iteration consists of two phases : construction and local search. The best solution found after a fixed number of iterations is returned. Path- relinking is applied as an attempt to improve the solutions found at the of each GRASP iteration. Parallel implementations of metaheuistics ara very robust. Typical parallelizations of GRASP correspond to multiple-walk independent-thread strategies, based on the balanced distribuiton of the iterations over the processors. In the case of multiple-walk cooperative-thread strategies, the processors exchange and share information collected along the trajectories that they investigate. In this thesis, sequential and parallel heuristics are developed for 2PNDP. Variants and combinations of GRASP with path-relinking are analysed by comparing the results of the proposed algorithms with those obtained by others algoritms described in the literature. Parallel GRASP with pathrelinking heuristcs are compared to investigate the influence of the cooperation among processors in terms of solution quality and processing time. We also explore different strategies to optimize the parallel implementations, to make better use of the computational resources and to reduce communication and memory conflicts.

[pt] A síntese de Fischer-Tropsch converte o gás de síntese (H2 + CO), em uma variedade complexa de hidrocarbonetos na presença de um catalisador (principalmente Co/Al2O3). Neste trabalho foram estudados catalisadores de Co e o Fe (1 e 5% em massa), incorporados aos suportes: zeólitas KL, HL 0,1M e HL 1,0 M, além da peneira molecular mesoporosa MCM- 41, pelo método de impregnação úmida incipiente, para a reação de Fischer- Tropsch. As amostras preparadas foram analisadas pelas técnicas de: Espectometria de Emissão Atômica de Plasma Acoplado Induzido, Adsorção Física de N2 pelo método BET, Difração de Raios-X, Redução com Temperatura Programada, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Quimissorção de Hidrogênio e Espectroscopia no Infravermelho de piridina adsorvida. Além disso, as amostras foram avaliadas em um reator de leito fixo na reação de Fischer-Tropsch. Para as amostras de ferro, com mesmo teor e suportes diferentes, pode-se observar que a amostra suportada na MCM-41 apresentou um grau de redução menor. Entre as amostras de ferro suportadas na KL, a 5% Fe/KL apresentou maior grau de redução e foi observado por microscopia eletrônica de transmissão (MET) que as partículas de ferro apresentaram diâmetro em torno de 6 nm. Para as amostras de cobalto foi observado que a temperatura de redução da amostra suportada na MCM-41 foi mais alta. A amostra 5% Co/KL apresentou um maior grau de redução. Foi possível observar por MET que as partículas de cobalto apresentaram diâmetro variando entre 8 e 20 nm. Verificou-se que o catalisador com maior teor de ferro proporcionou uma maior conversão de CO, tendo sido a distribuição de produtos deslocada para as frações mais leves. Comparando os catalisadores de ferro suportados na zeólita KL e na MCM-41 pode-se concluir que as conversões são da mesma ordem de grandeza. Foi observado que o ferro foi mais ativo que o cobalto em termos de conversão do CO, sendo que o cobalto promoveu a formação de uma maior quantidade de produtos na faixa de diesel, assim como uma menor quantidade de leves. / [en] The Fischer- Tropsch synthesis converts the synthesis gas (H2 + CO), in a complex variety of hydrocarbons, using a catalyst (Co/Al2O3 normally) were introduced to the used supports by the wetness incipient impregnation. The samples were analyzed by several techniques such as: plasma- emission spectrometry (ICP- EAS), N2 physical adsorption by BET method, X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction (TPR), transmission electronic microscopy (TEM), hydrogen chemisorption and Infrared Spectroscopy of adsorbed pyridine. The catalysts were evaluated using a fixed bed reactor in the Fischer-Tropsch synthesis. For the iron samples, with the same metal content and different supports, it was observed that the MCM-41 sample presented the lowest reduction level. Among the iron samples supported in KL zeolite, the 5% Fe/KL sample presented the largest reduction level. It was observed by transmission electronic microscopy that the iron particles diameter measured around 6 nm. For the cobalt samples, it was observed that the reduction temperature of the MCM-41 supported was the highest one. The 5% Co/KL sample presented the largest reduction level. It was observed by TEM that the cobalt particles presented diameters in the range from 8 to 20 nm. It was verified that the catalyst with the largest iron percentage promoved the highest CO conversion. The products distribuition was shifted to light fractions. It was observed similar conversions to iron catalysts supported in the KL zeolite and in the MCM- 41 mesoporous molecular sieve. The iron catalysts were more active than the cobalt ones in the CO conversion, but tha cobalt catalysts promoted a higher content of diesel fraction and lesser light fractions.

[pt] As ligas metálicas têm sido amplamente estudadas, visando atender aplicações onde propriedades físicas e químicas diferenciadas se fazem necessárias. Nesse sentido, merecem destaque as ligas voltadas ao recobrimento de substratos metálicos, tendo-se como objetivo a proteção do substrato em ambientes corrosivos. Sendo assim, a presente pesquisa propõe abordar um método de síntese de ligas de Cu-Ni em substratos de cobre através da decomposição térmica do nitrato de níquel, e subsequentemente a redução do óxido NiO formado, mediante redução com H2 a 350 graus Celsius e tratamento térmico na mesma atmosfera a 800 graus Celsius, com tempos variados (3, 4 e 5h), para estimular a difusão do níquel produzido no interior da matriz de Cu. Os filmes serão caracterizados via microscopia eletrônica de varredura (MEV), tanto em sessões transversais, quanto panorâmico, além da difração de raios-x (DRX) com incidência rasante, visando-se identificar a liga Cu-Ni produzida. Os resultados sugerem que o processo proposto foi bem-sucedido, permitindo um amplo recobrimento do substrato e a subsequente difusão do Ni produzido, o que permitiu a identificação, em todas as amostras, da liga de interesse. As amostras selecionadas serão futuramente utilizadas para ensaios de microdureza, bem como de eletro-corrosão, sendo o comportamento medido comparando-se com o substrato puro. Espera-se que a presença do recobrimento eleve a resistência à abrasão, bem como dificultar a corrosão do cobre presente. / [en] Metal alloys has been extensively studied to light upon applications where differentiated physical and chemical properties are required. In this context, its value highlighting the alloys for the coating of metallic substrates with the objective of protecting the substrate in corrosive environments. The present work proposes to approach a method of synthesis of Cu-Ni alloys in copper substrates through the thermal decomposition of nickel nitrate and subsequently to discount the NiO oxide formed by reduction with H2 at 350 degrees Celsius and heat treatment in the same atmosphere at 800 degrees Celsius with (3, 4 and 5h) to stimulate the diffusion of the nickel produced inside the Cu matrix. The films were then characterized by scanning electron microscopy (SEM) in both cross-sectional and panoramic sessions, in addition to X-ray diffraction (XRD) with low incidence, aiming to identify Cu-Ni alloy produced. The results suggest that the proposed process was successful, allowing a wide coating of the substrate and subsequent diffusion of Ni produced, which allowed the identification in all samples of the alloy of interest. Selected samples will be used in the future for microhardness tests, as well as for electro-corrosion, and the measured behavior is compared to that observed for pure substrate. The presence of the coating is expected to raise the abrasion resistance as well as to hinder the corrosion of the copper present.

[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] Nos últimos anos muitos esforços foram realizados para obtenção de materiais capazes de explorar eficientemente a conversão de energia solar. Em particular, a geração de combustíveis por fotocatálise retém grande interesse devido às suas propriedades intrínsecas de promover reações com variação de energia positiva, possibilitando seu armazenamento em compostos químicos. A eficiência desses processos, entretanto, é limitada pela fotoativação dos principais fotocatalisadores no espectro UV, desperdiçando grande parte da energia solar presente no Visível. Neste trabalho foi investigada a influência no desempenho de fotoativação de heteroestruturas de titanatos de Fe e Cu crescidos sobre TiO2 para produção de gás H2 por fotólise da água utilizando luz Visível. As amostras foram preparadas segundo rota por impregnação via úmida e pós-tratamento térmico, em que óxidos metálicos foram formados na superfície de partículas de TiO2 com posterior interdifusão e formação de fases ternárias de Fe2TiO5 e Cu3TiO4. Realizou-se a caracterização dos materiais por meio das técnicas de DRX, DSC, TGA, MEV/EDS, DRS, PLS e Fisissorção de N2. Os resultados obtidos confirmaram a formação dos materiais, sugerindo a criação de heteroestruturas do tipo PN para as amostras contendo Fe e a formação de fase dopada rutilo Cu para as contendo Cu. A atividade fotocatalítica foi avaliada em teste de desempenho realizado em sistema reacional construído na execução do trabalho. Os testes permitiram identificar resultados preliminares promissores de atividade fotocatalítica para as amostras contendo Fe em sua estrutura, que demonstraram uma significativa atividade fotocatalítica no espectro Visível. / [en] In recent years many efforts have been made to obtain materials capable of efficiently exploiting the potential of solar energy conversion. In particular, the generation of fuels by photocatalysis retains great interest due to its intrinsic properties of promoting up-hill reactions, with a positive free energy variation, allowing its storage in chemical compounds. The efficiency of these processes, however, is usually limited by the photoactivation of main photocatalysts in UV spectrum, wasting much of the solar energy present in visible spectrum. This work investigates the influence on photoactivation performance of heterojunctions with Fe and Cu titanate grown on TiO2 for H2 gas production under Visible light by water-splitting. The samples were prepared according route by wet impregnation followed by post-heating treatment, where metal oxides were formed on TiO2 particles surface with subsequent interdiffusion and formation of ternary phases of Fe2TiO5 e Cu3TiO4. The materials were characterized by DRX, DSC, TGA, MEV / EDS, DRS, PLS and N2 Physisorption techniques. The results confirmed the materials sucessful preparation, suggesting the formation of PN-type heterostructures for Fe-containing samples and a rutile-Cu doped phase for Cu-containing samples. The photocatalytic activity was evaluated in a performance test using a photoreactor system built in as part of this work. The tests allowed to identify promising preliminary results for Fe-containing samples, which demonstrated a significant photocatalytic activity in the Visible spectrum.

[pt] Campos vetoriais representam um papel principal em diversas aplicações científicas. Eles são comumente gerados via simulações computacionais. Essas simulações podem ser um processo custoso, dado que em muitas vezes elas requerem alto tempo computacional. Quando pesquisadores desejam quantificar a incerteza relacionada a esse tipo de aplicação, costuma-se gerar um conjunto de realizações de campos vetoriais, o que torna o processo ainda mais custoso. A Decomposição de Helmholtz-Hodge é uma ferramenta útil para a interpretação de campos vetoriais uma vez que ela distingue componentes conservativos (livre de rotação) de componentes que preservam massa (livre de divergente). No presente trabalho, vamos explorar a aplicabilidade de tal técnica na análise de incerteza de campos vetoriais 2D. Primeiramente, apresentaremos uma abordagem utilizando a Decomposição de Helmholtz-Hodge como uma ferramenta básica na análise de conjuntos de campos vetoriais. Dado um conjunto de campos vetoriais epsilon, obtemos os conjuntos formados pelos componentes livre de rotação, livre de divergente e harmônico, aplicando a Decomposição Natural de Helmholtz- Hodge em cada campo vetorial em epsilon. Com esses conjuntos em mãos, nossa proposta não somente quantifica, por meio de análise estatística, como cada componente é pontualmente correlacionado ao conjunto de campos vetoriais original, como também permite a investigação independente da incerteza relacionado aos campos livre de rotação, livre de divergente e harmônico. Em sequência, propomos duas técnicas que em conjunto com a Decomposição de Helmholtz-Hodge geram, de forma estocástica, campos vetoriais a partir de uma única realização. Por fim, propomos também um método para sintetizar campos vetoriais a partir de um conjunto, utilizando técnicas de Redução de Dimensionalidade e Projeção Inversa. Testamos os métodos propostos tanto em campos sintéticos quanto em campos numericamente simulados. / [en] Vector field plays an essential role in a large range of scientific applications. They are commonly generated through computer simulations. Such simulations may be a costly process because they usually require high computational time. When researchers want to quantify the uncertainty in such kind of applications, usually an ensemble of vector fields realizations are generated, making the process much more expensive. The Helmholtz-Hodge Decomposition is a very useful instrument for vector field interpretation because it traditionally distinguishes conservative (rotational-free) components from mass-preserving (divergence-free) components. In this work, we are going to explore the applicability of such technique on the uncertainty analysis of 2-dimensional vector fields. First, we will present an approach of the use of the Helmholtz-Hodge Decomposition as a basic tool for the analysis of a vector field ensemble. Given a vector field ensemble epsilon, we firstly obtain the corresponding rotational-free, divergence-free and harmonic component ensembles by applying the Natural Helmholtz-Hodge Decomposition to each1 vector field in epsilon. With these ensembles in hand, our proposal not only quantifies, via a statistical analysis, how much each component ensemble is point-wisely correlated to the original vector field ensemble, but it also allows to investigate the uncertainty of rotational-free, divergence-free and harmonic components separately. Then, we propose two techniques that jointly with the Helmholtz-Hodge Decomposition stochastically generate vector fields from a single realization. Finally, we propose a method to synthesize vector fields from an ensemble, using both the Dimension Reduction and Inverse Projection techniques. We test the proposed methods with synthetic vector fields as well as with simulated vector fields.

[pt] Esta dissertação propõe uma nova plataforma reconfigurável analógica destinada à síntese de circuitos analógicos utilizando Algoritmos Genéticos. Plataformas Reconfiguráveis pretendem estabelecer uma nova tendência na síntese de circuitos eletrônicos, digitais ou analógicos. Grande interesse é mostrado por parte dos pesquisadores em relação às características de auto-reconfiguração e auto-adaptação presentes nestas plataformas. Estas são características essenciais aos sistemas que precisam funcionar por muito tempo em ambientes hostis, como por exemplo nas missões de exploração espacial. Industrialmente, estas características são desejáveis na produção de equipamentos em chips reconfiguráveis, a fim de diminuir a taxa de equipamentos descartados por estarem fora das especificações, já que neste caso ele seria reconfigurado. Finalmente, de maneira genérica, estas características de auto-reconfiguração e auto-adaptação da plataforma permitem que circuitos sejam sintetizados, otimizados ou reparados através de métodos evolutivos. O desenvolvimento desta dissertação foi realizado em 4 etapas: pesquisa bibliográfica, especificação e implementação da plataforma e estudo de casos. Na primeira etapa buscou-se estudar a área de Eletrônica Evolutiva, verificando suas maiores conquistas e necessidades. Foi dada ênfase à síntese de circuitos analógicos por evolução extrínseca e consequentemente às plataformas reconfiguráveis analógicas desenvolvidas comercialmente e em laboratórios de pesquisa. A especificação e implementação da plataforma por sua vez ocorreu em três fases ou versões, estando envolvidos o projeto conceitual, a implementação e a obtenção e análise dos resultados em cada uma delas. Na primeira versão buscou- se consolidar o projeto inicial, puramente teórico, implementando um protótipo limitado, que pudesse comprovar a capacidade de reconfiguração e evolução e também as desejáveis características de robustez e transparência. Na segunda versão, implementou-se um Circuito Reconfigurável Analógico maior, permitindo que um número maior de blocos construtores fosse conectado à plataforma, consequentemente permitindo que uma variedade maior de circuitos fosse sintetizada. Na terceira versão, com a técnica estudada e devidamente comprovada pelas versões anteriores, buscou-se melhorar o desempenho da plataforma, implementando uma nova interface entre o Circuito Reconfigurável Analógico e o Algoritmo Genético. Realizou- se um estudo de casos em cada uma das versões descritas acima, objetivando comprovar as características e limitações da plataforma proposta. Na primeira versão, diferentes configurações de inversores foram sintetizadas. Na segunda versão sintetizou-se um ou-exclusivo, que serviu como base de comparação de desempenho com a terceira versão. Nesta última versão sintetizou-se um ou-exclusivo, um multiplexador, um amplificador e um amplificador controlado por tensão. Em relação à síntese, os circuitos sintetizados possuem configurações não convencionais, comprovando a capacidade da técnica de explorar características da física do silício. Além disso, os resultados mostram que a plataforma proposta possui as características desejáveis de uma FPAA, tais como robustez, transparência, flexibilidade e a capacidade de auto- reconfiguração. / [en] This dissertation investigates a new analog reconfigurable platform, developed to supply an environment to evolve generic analog circuits based on discrete components, without the need of simulators. Automatic reconfiguration of programmable devices may potentially be driven by Evolutionary Computation techniques such as Genetic Algorithms. Reconfigurable Platforms promise to establish a new trend in electronic design, where a single device now has the flexibility to implement a wide range of electronic circuits, analog or digital. A major interest is shown by researches towards those platforms characteristics of self- adaptation and self- repairing through automatic reconfiguration. These are essential features for systems that need to perform for a long time in harsh environments such as those employed in space exploration missions. Industrially, those features can be applied on analog Evolvable Hardware chip, with the aim to improve the yield rate and produce smaller circuits. This research had four steps: a study of related works, the concept of the platform, it`s implementation and cases studies. In the first step, the focus was to study about Evolvable Hardware, it`s main researches and published work, eferences, and the area actual position. An emphasis has been given to intrinsic evolution, and consequently, to the study of the analog reconfigurable platforms. The concept of the platform and it`s implementation had three steps, and each one of these had its own concept, implementation and experiments steps. The first step aimed at proving the initial concept, totally theoretical. Due to that a limited prototype has been implemented, and the features of self- adaptation through automatic reconfiguration, tranparency and robustness were studied. In the second step, a bigger Reconfigurable Analog Circuit has been developed, allowing the evolution of a wider range of circuits. In the third step, the initial concept of the plataform was already well proved, so the aim was at developing a better interface between the software and the reconfigurable platform to make the evolution faster. In each one of the steps described above a case study has been done. The focus was to study and prove the platform`s characteristics and drawbacks. The experiments taken in the first step were inverter circuit topologies. In the second step an exclusive-or has been synthetized. The evolution time of this experiment was compared to the evolution time of the same experiment evolved in the third step of implementation of the platform. And in this third step, due to the faster interface, other experiments were evolved, such as a multiplexer circuit and an amplifier. The evolved circuits has shown no conventional designs, proving that the evolutionary algorithms can explore some of the regions beyond the scope of conventional me thods, raising the possibility that better designs can be found. The results have also shown that the proposed platform has the desired features of self-adaptation and self-repairing through automatic reconfiguration, transparency, flexibility and robustness. / [es] Esta disertación propone una nueva plataforma analógica reconfigurable destinada a la síntesis de circuitos analógicos utilizando Algoritmos Genéticos. Las Plataformas Reconfigurables pretenden establecer una nueva tendencia en la síntesis de circuitos electrónicos, digitales o analógicos. Existe gran interés por parte de los investigadores en relación a las características de autoreconfiguración y autoadaptación presentes en estas plataformas. Estas características son esenciales en sistemas que necesitan funcionar por mucho tiempo en ambientes hostiles, como por ejemplo en las misiones de exploración espacial. Industrialmente, estas características son deseables en la producción de equipos en chips reconfigurables, A fin de disminuir la tasa de equipos descartados por estar fuera de las especificaciones, ya que en este caso él sería reconfigurado. Finalmente, de manera genérica, estas características de autoreconfiguración y autoadaptación de la plataforma permiten que la sintetización de los circuitos, otimizados o reparados a través de métodos evolutivos. Esta disertación fue realizada en 4 etapas: investigación bibliografía, especificación e implementación de la plataforma y estudio de casos. En la primera etapa se desarrolla un estudio sobre temas de Electrónica Evolutiva, que contempla las mayores conquistas y necesidades de ésta área. Se enfatizó en la síntesis de circuitos analógicos por evolución extrínseca y como consecuencia en las plataformas reconfigurables analógicas desarrolladas comercialmente y en laboratórios de investigación. La especificación e implementación de la plataforma por su vez ocurrió en tres fases o versiones, que involucra el proyecto conceptual, la implementación, obtención y análisis de los resultados en cada una de ellas. En la primera versión se consolida el proyecto inicial, puramente teórico, implementando un prototipo limitado, que pudiese comprobar la capacidad de reconfiguración y evolución y también las características deseables de robustez y transparencia. En la segunda versión, se implementó un Circuito Reconfigurable Analógico mayor, permitiendo conectar un número mayor de bloques constructores, permitiendo así que una variedad mayor de circuitos fuese sintetizada. En la tercera versión, con la técnica estudiada y comprobada por las versiones anteriores, se buscó mejorar el desempeño de la plataforma, implementando uma nueva interfaz entre el Circuito Reconfigurable Analógico y el Algoritmo Genético. Se realizó un estudio de casos en cada una de las versiones descritas acima, con el objetivo de comprobar las características y limitaciones de la plataforma propuesta. En la primera versión, diferentes configuraciones de inversores fueron sintetizadas. En la segunda versión se sintetizó un o-exclusivo, que sirvió como base de comparación del desempeño con la tercera versión. En esta última versión se sintetizó un o-exclusivo, un multiplexador, un amplificador y un amplificador controlado por tensión. En relación a la síntesis, los circuitos sintetizados poseen configuraciones no convencionales, comprobando la capacidad de la técnica de explorar características de la física del silício. Además, los resultados muestran que la plataforma propuesta posee las características deseables de una FPAA, tales como robustez, transparencia, flexibilidad y la capacidad de auto reconfiguración.

[pt] Neste trabalho é apresentada a análise e síntese de redes refletoras para aplicações espaciais. Redes refletoras são abordadas para expor de forma sucinta suas aplicações, geometrias, métodos de análise e de síntese de diagramas de irradiação. O método do circuito equivalente é utilizado para a formulação da função diádica de Green, possibilitando estabelecer relações entre os campos eletromagnéticos e as densidades superficiais de corrente elétrica em meios estratificados e constituídos por diversas metalizações. Validações numéricas são realizadas através da determinação das constantes de propagação em estruturas slab e guia de onda parcialmente preenchido, formadas por paredes metálicas com condutividade infinita. Análises de redes refletoras com poucos elementos são realizadas empregando-se o método dos momentos para calcular numericamente as densidades superficiais de corrente elétrica que fluem sobre os patches. Adicionalmente, propõe-se a aplicação de uma função base de domínio completo com condição de borda segmentada para modelar o comportamento impulsivo da densidade de corrente nas bordas dos espalhadores. Diferentes curvas de fase são obtidas através da técnica de variação das dimensões físicas dos espalhadores metálicos, considerando o campo elétrico total composto pelos campos espalhado, refletido e difratado, devido às posições espaciais dos patches. Softwares comerciais são utilizados nas verificações dos resultados obtidos. Por fim, o conceito de defasagem progressiva e o método de enxame de partículas foram aplicados para se determinar a fase desejada em cada célula. Assim, as curvas de fase são interpoladas e utilizadas para projetar as dimensões dos elementos impressos e garantir a distribuição de fase calculada sobre a superfície da rede refletora, de forma a reproduzir os diagramas desejados. / [en] This thesis presents the analysis and synthesis of reflectarrays for space applications. A review of the state-of-the-art of reflectarrays is presented and the applications, geometries, methods of analysis and methods of synthesis are discussed. Dyadic Green s function is formulated using the equivalent circuit method to describe the relation between electromagnetic fields and electrical current densities in structures composed of stratified media and several metallizations. Slab and partially-filled waveguide formed by metallic walls with infinite conductivity are analyzed to validate the formulation. Analyses of reflectarrays with few elements are performed using the method of moments to numerically calculate the densities of electric current that flow on the patches. Additionally, entire-domain basis function with segmented edge condition to model the impulsive behavior of current density at the edges of the scatterers is proposed. Different phase curves are obtained due to the patches positions in the reflectarray using the variable size technique. Phase curves are calculated considering a total electric field composed of scattered, reflected and diffracted fields. Commercial software is used to verify the obtained results. Finally, the desired phase in each cell is determined using the progressive phase concept and the particle swarm optimisation method. The phase curves are used to design the dimensions of the printed elements, and, thus, ensure the desired phase distribution on the surface of the reflectarrays, and, consequently, the specified radiation pattern.

[pt] As Redes Generativas Adversariais (GANs) são modelos não supervisionados capazes de aprender a partir de um número indefinidamente grande de imagens. Entretanto, modelos que geram imagens a partir de linguagem dependem de dados rotulados de alta qualidade, que são escassos. A transferência de aprendizado é uma técnica conhecida que alivia a necessidade de dados rotulados, embora transformar um modelo gerativo incondicional em um modelo condicionado a texto não seja uma tarefa trivial. Este trabalho propõe uma abordagem de ajuste simples, porém eficaz, chamada U2C transfer. Esta abordagem é capaz de aproveitar modelos pré-treinados não condicionados enquanto aprende a respeitar as condições textuais fornecidas. Avaliamos a eficiência do U2C transfer ao ajustar o StyleGAN2 em duas das fontes de dados mais utilizadas para a geração images a partir de texto, resultando na arquitetura Text-Conditioned StyleGAN2 (TC-StyleGAN2). Nossos modelos alcançaram rapidamente o estado da arte nas bases de dados CUB-200 e Oxford-102, com valores de FID de 7.49 e 9.47, respectivamente. Esses valores representam ganhos relativos de 7 por cento e 68 por cento, respectivamente, em comparação com trabalhos anteriores. Demonstramos que nosso método é capaz de aprender detalhes refinados a partir de consultas de texto, produzindo imagens fotorrealistas e detalhadas. Além disso, mostramos que os modelos organizam o espaço intermediário de maneira semanticamente significativa. Nossas descobertas revelam que as imagens sintetizadas usando nossa técnica proposta não são apenas críveis, mas também exibem forte alinhamento com suas descrições textuais correspondentes. De fato, os escores de alinhamento textual alcançados por nosso método são impressionantemente e comparáveis aos das imagens reais. / [en] Generative Adversarial Networks (GANs) are unsupervised models that can learn from an indefinitely large amount of images. On the other hand, models that generate images from language queries depend on high-quality labeled data that is scarce. Transfer learning is a known technique that alleviates the need for labeled data, though it is not trivial to turn an unconditional generative model into a text-conditioned one. This work proposes a simple, yet effective fine-tuning approach, called Unconditional-to-Conditional Transfer Learning (U2C transfer). It can leverage well-established pre-trained models while learning to respect the given textual condition conditions. We evaluate U2C transfer efficiency by fine-tuning StyleGAN2 in two of the most widely used text-to-image data sources, generating the Text-Conditioned StyleGAN2 (TC-StyleGAN2). Our models quickly achieved state-of-the-art results in the CUB-200 and Oxford-102 datasets, with FID values of 7.49 and 9.47, respectively. These values represent relative gains of 7 percent and 68 percent compared to prior work. We show that our method is capable of learning fine-grained details from text queries while producing photorealistic and detailed images. Our findings highlight that the images created using our proposed technique are credible and display a robust alignment with their corresponding textual descriptions.

[pt] Este trabalho tem como objetivo aplicar uma técnica de síntese ótica de lentes dielétricas circularmente simétricas, que são iluminadas por uma fonte pontual com diagrama circularmente simétrico. A interface da lente (interface do dielétrico-ar) será modelada utilizando as aproximações da Ótica Geométrica e da Física Ótica. Da Ótica Geométrica, o controle da densidade de potência em campo distante é obtido pela aplicação de conservação de energia no interior dos tubos de raios que emergem do centro de fase da fonte e a determinação da direção dos raios que emergem da superfície do dielétrico é obtida através da aplicação da Lei de Snell para os raios incidentes na interface. Da Física Ótica, é possível obter as correntes elétrica e magnética na superfície externa da lente para determinar o campo radiado na integração dessas correntes pela superfície a partir da suposição de que as dimensões da lente e da curvatura da interface sejam muito maiores que um comprimento de onda no espaço livre. Devido a simetria circular, simplificações na formulação e nos esquemas numéricos para a solução serão apresentadas, resultando em técnica de projeto mais eficientes. A descrição da superfície da interface da lente é obtida através de técnica numérica. / [en] This work aims to apply a technique of optical synthesis of symmetrically circular dielectric lenses, which are illuminated by a point source with a symmetrically circular diagram. The lens interface (dielectric-air interface) will be modeled using the approximations of Geometric Optics and Physical Optics. From Geometric Optics, control of the power density in the far field is obtained by applying energy conservation inside the ray tubes that emerge from the phase center of the source and the determination of the direction of the rays emerging from the dielectric surface is obtained through the application of Snell’s law for the incident rays at the interface. From Physical Optics, it is possible to obtain the electric and magnetic currents on the external surface of the lens to determine the radiated field in the integration of these currents along the surface assuming that the lens dimensions and interface curvature are much larger than a wavelength in free space. Due to circular symmetry, simplifications in formulation and numerical schemes for the solution will be presented, resulting in a more efficient design technique. The description of the lens interface surface is obtained through numerical technique.