Orientador: Edson Luiz Furtado / Coorientadora: Celso Luis Marino / Banca: Marcia Regina Costa / Banca: Quelmo Silva de Novaes / Banca: Adriana Zanin Kronka / Banca: Ana Carolina Firmino / Resumo: Amplamente disseminada pelo Brasil, causando enormes prejuízos em viveiros e plantios comerciais, a ferrugem do eucalipto, incitada por Puccinia psidii, é atualmente umas das principais doenças da cultura do eucalipto. A busca por progênies resistentes é facilitada quando existem informações a respeito do controle genético da resistência e estratégias de seleção, como a seleção assistida por marcadores moleculares. Assim, objetivou-se estimar parâmetros genéticos, avaliar o ganho genético por meio da seleção para resistência parcial à ferrugem causada por P. psidii em progênies F1 de Eucalyptus grandis, bem como a identificação de SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) nos genes quitinase e 1,3 β-glucanase relacionados à resistência. O trabalho foi dividido em dois capítulos. O primeiro capítulo foi realizado no município de Itararé-SP, onde foram instalados dois experimentos com 88 progênies F1 de Eucalyptus grandis. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com quatro repetições, sendo cinco plantas por parcela, totalizando 1760 plantas por campo experimental. Aos 30 dias após o plantio, foi realizada a primeira avaliação quanto à ocorrência da ferrugem, mediante a escala de notas. Foram realizadas quatro avaliações mensais no período de setembro a dezembro de 2014. As estimativas dos componentes de variância e parâmetros genéticos foram obtidas pelo método REML/BLUP, empregando-se o programa genético-estatístico SELEGEN-REML/BLUP. Os parâmetros genéticos encontrados demonstraram pouca variabilidade genética e alta resistência à ferrugem. Os ganhos de seleção foram satisfatórios para essa fase da seleção. O segundo capítulo foi realizado no Laboratório de Biotecnologia e Genética Molecular, pertencente ao Departamento de Genética do Instituto de Biociências, da UNESP, câmpus de Botucatu ... / Abstract: Widely disseminated in Brazil, causing huge losses in nurseries and commercial plantations, eucalyptus rust, incited by Puccinia psidii, is currently one of the main diseases of eucalyptus plantation. The search for resistant progenies is facilitated when information regarding the genetic control of resistance and selection trategies as an assisted selection by molecular markers are available. This study objective was to estimate genetic parameters, assess the genetic gain by selection for partial resistance to rust caused by P. psidii in Eucalyptus grandis of F1 progenies, as well as identification of SNPs (single nucleotide polymorphisms) in genes chitinase and β-1,3-glucanase related to resistance. This study was divided into two chapters. The first chapter was conducted in the city of Itararé-SP, which were installed two experiments with 88 F1 progenies of Eucalyptus grandis. The experimental design utilized was a randomized complete block design with four replications and five plants per plot, totaling 1760 plants per experimental field. At 30 days after planting was carried out the first assessment regarding the occurrence of rust, by the rating scale. Four monthly evaluations were carried out from September to December ... / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-02-02Bitstream added on 2014-06-13T18:20:55Z : No. of bitstreams: 1 marcelino_fa_me_botfca.pdf: 409558 bytes, checksum: 024dc60668b4828e8c184e94cb222cb3 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O setor florestal representa hoje um importante segmento da economia nacional. Dentro deste contexto, estão inseridos os produtos florestais não-madeireiros tais como as gomas, resinas e extratos que podem apresentar importantes potenciais de aplicações. A resinagem é a atividade de extração da resina ou goma resina em árvores vivas do gênero Pinus. No Brasil, a extração da resina tem como exploração mais de 45 milhões de árvores e implica no emprego direto de 12 mil a 15 mil pessoas, além de outros indiretos, nas indústrias de transformação da goma-resina. Atualmente, a produção brasileira se aproxima das 100.000 toneladas por ano, representando a movimentação financeira de cerca de 25 milhões de dólares. Este trabalho teve por objetivo, avaliar a atividade de resinagem na região de Manduri e, mais especificamente, do ponto de vista técnico, a partir das técnicas de produção empregadas e do ponto de vista econômico, a partir do levantamento dos rendimentos operacionais e dos custos de extração de resina. O resultado obtido com a técnica de resinagem empregada, foi uma produção de 4.260 gramas por árvore resinada, as árvores dos talhões analisados possuem DAP em torno de 29 cm e altura em média de 23 metros. Verificou-se uma importante participação dos custos de arrendamento de florestas e dos custos de mão-de-obra e encargos sociais, no valor de 53,00% e de 18,37% do custo total de resinagem, respectivamente. Dada a importância dos custos relativos à mão-de-obra, realizou-se um estudo dos tempos e rendimentos das operações de resinagem, onde constatou-se uma mão-de-obra especializada e funcional, com rendimentos totais de 247,90 estrias/hora/homem na operação de estriagem e aplicação da pasta ácida e 126 kg de resina/hora/homem na operação de coleta de resina. / The forest section represents today an important segment of the national economy. In this context are inserted the no-lumber forest products such as gums, resins and extracts that can present important potential of applications. The resin extraction is the activity of extraction of the resin or gum resin in alive trees of the gender Pinus. In Brazil, the extraction of the resin has as exploration more than 45 million trees and it implicates in the direct job from 12 thousand to 15 thousand people, besides other indirect ones, in the process industries of the gum-resin. Nowadays, the Brazilian production approaches the 100.000 tons a year, representing the financial movement of about 25 million dollars. This paper had for objective, to evaluate the resin extraction activity in the area of Manduri and, more specifically, of the technical point of view, starting from the used production techniques and of the economical point of view, starting from the rising of the operational incomes and of the costs of resin extraction. The result obtained with the used technique of resin extraction, was a production of 4.260 grams for resined tree, the trees of the analyzed blocks have BHD around 29 cm and height around 23 meters. An important participation of leasing of forests, labor costs and labor-tax costs was verified, in the value of 53,00% and 18,37% of the total cost of resin extraction, respectively. Because of the importance of the labor costs, a study of the times and incomes of the resin extraction operations was realized, where a skilled and functional labor was verified, with total incomes of 247,90 furrow/hour/men in the furrow operation and application of the acid paste and 126 Kg of resin/hour/men in the resin collection operation.

Orientador: Mario Luiz Teixeira de Moraes / Coorientador: Edson Seizo Mori / Banca: Alexandre Magno Sebbenn / Banca: Leo Zimback / Resumo: O Eucalyptus grandis é uma das espécies mais plantadas no Brasil devido às características silviculturais e a sua adaptação a diferentes condições edafoclimáticas, o que possibilita resultados significativos de rendimento volumétrico. Diversas procedências e progênies vêm sendo estudadas com o propósito de se conhecer a estrutura genética destas populações, o que facilitará a obtenção de material genético adequado ao desenvolvimento de programas de melhoramento florestal no país. O objetivo deste trabalho foi realizar o zoneamento ecológico por meio da análise de estabilidade, adaptabilidade e produtividade de progênies de Eucalyptus grandis, utilizando-se do método MHPRVG (média harmônica da performance relativa dos valores genéticos) preditos por BLUP e estimar a variabilidade genética a partir de caracteres quantitativos. Foram instalados quatro testes de progênies de polinização aberta nos municípios de Anhembi, Avaré, Itararé e Pratânia. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com quatro e seis repetições e seis plantas por parcela. Um total de 153 a 160 tratamentos (progênies) foram avaliados para diâmetro a altura do peito, altura das árvores e volume, nos quatro ensaios as medições foram realizadas aos 12 e 24 meses de idade. Os parâmetros genéticos, para o estudo de estabilidade, adaptabilidade e produtividade dos genótipos de E. grandis, foram estimados por meio da metodologia REML/BLUP. Os altos valores encontrados para o coeficiente de variação genética demostram que existe alta variabilidade genética entre as progênies, corroboradas com altas herdabilidades médias, os efeitos da interação genótipos ambientes foram significativos. O método da MHPRVG permitiu a seleção de progênies com alto potencial produtivo predito, classificadas simultaneamente... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Eucalyptus grandis is a species grown in Brazil due to forest features and their adaptation to different climatic conditions, which enables significant results of volumetric efficiency. Several provenances and progenies have been studied in order to understand the genetic structure of these populations, which will facilitate the acquisition of genetic material suitable for development of forest breeding programs in the country. The objective of this study was realize the ecological zoning through the analysis of stability, adaptability and productivity of progenies of Eucalyptus grandis, using the method MHPRVG (harmonic mean of the relative performance of the predicted genetic values) predicted by BLUP and estimate the genetic variability from quantitative traits. Were installed four sites of Open-pollinated progenies in the municipalities of Anhembi, Avaré, Itararé and Pratânia. Were established in a randomized complete blocks design with the families at each site numbering from 153 to 160, the blocks at each site numbering from four to six and the trees per plot ranging from to six, were evaluated for trees diameter at breast height, height and volume, at four sites measurements were at 12 and 24 months. The genetics parameters for study of stability, adaptability and productivity of genotype of E. grandis, were estimate by genetic REML/BLUP. The high values found for coefficient of genetic variation showing high genetic variability among progenies, corroborated with high heritability means, the effects of genotype x environments were significant. The method of MHPRVG allowed the selection of progenies with high yield potential predicted, classified simultaneous by productivity, stability and adaptability. The high values of heritability means of progenies above 67% progeny allow anticipating the successful selection of... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Edson Luiz Furtado / Banca: Marcelo Giovanetti Canteri / Banca: William Mario de Carvalho Nunes / Resumo: O conhecimento das perdas causadas por doenças no campo é considerado um dos mais importante fatores no manejo integrado de doenças em Eucalyptus. A ferrugem do eucalipto, causada pelo fungo Puccinia psidii Winter, também conhecida como ferrugem das Mirtáceas, é considerada uma das mais recentes enfermidades em plantas com menos de dois anos de idade. Desde meados da década de 80 tem sido registrado índices severos da doença, nas regiões Sudeste e Nordeste do Brasil. Apesar de alguns grupos de pesquisadores terem desenvolvido importantes trabalhos sobre o assunto, as informações a respeito dos danos causados pela doença continuam com lacunas. Deste modo, mais informações a respeito da doença, principalmente sobre sua epidemiologia, são necessários na escolha do melhor método de controle a ser adotado. Dentro desse contexto o presente trabalho objetivou: comparar o índice de infecção de duas regiões de plantio, analisar a distribuição temporal da doença e determinar os danos causados pela ferrugem em plantios de Eucalyptus spp. Para comparação de duas regiões de plantio distintas do Estado de São Paulo: Vale do Paraíba e Ribeirão Preto, em relação à ocorrência da ferrugem do eucalipto, calculou-se o índice de infecção a partir de um modelo matemático proposto por Ruiz et al. (1989). O índice de infecção foi estimado, a partir de dados climáticos diários de temperatura e período de molhamento foliar, para cada região durante os anos de 1993 a 1997. A partir dos resultados a região do Vale do Paraíba destacou-se, em termos de condições climáticas, como favorável à ocorrência da ferrugem em eucalipto, enquanto o contrário foi verificado para a região de Ribeirão Preto. Devido ao alto índice de ocorrência da ferrugem na região do Vale do Paraíba, também foram avaliados o aspecto temporal e os danos causados pela doença...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The most important fact about integrated management in Eucalyptus is to know how much the loss caused by diseases in the field is, in other words, the quantification of the production damage and its consequences. The eucalyptus rust, also known as Mirtaceas rust, is considered one of the most recent illness in trees that are younger than two-year-old. Since the mid-80s severe indices of disease incident have been registered on the southeastern and northeastern Brazilian regions. Despite some research groups have developed important works on the subject, the available informations are still very uncertain. Thus, more studies about the disease, mainly on epidemiology, are necessary to choose which disease control method will be taken. In this context, the present work objectived: to compare the infection index between two planting region in São Paulo State, to analysis the disease temporal distribution and to estimate the damage caused by rust in Eucalyptus grandis plantation. The infection index was estimated from Ruiz et al. (1989) mathematical model for to compare two distincts regions in São Paulo State: Vale do Paraíba and Ribeirão Preto. The infection index, from diary climatic data of temperature and wet leaf period, was estimated among 1993 and 1997 for each region. The Vale do Paraíba region became apparent in the eucalyptus rust occurrence, while in the Ribeirão Preto the opposite region was verified. Also temporal analysis and loss assesment were made due the high eucalyptus rust intensity in the Vale do Paraíba region. Experiments were carried out in three environments: Guararema, São José dos Campos and Taubaté, in the Vale do Paraíba region, conducted in 1997 until 2001. Each environment had two experiments with two different ages, where five Eucalyptus grandis genotypes were evaluated, depending on the site... (Complete abstract, click eletronic address below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-19Bitstream added on 2014-06-13T20:40:15Z : No. of bitstreams: 1 miranda_ac_me_botfca.pdf: 352756 bytes, checksum: e94f547138bf0223054b6f08ecb6ee76 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O Eucalyptus grandis é uma das espécies mais plantadas no Brasil devido às características silviculturais e a sua adaptação a diferentes condições edafoclimáticas, o que possibilita resultados significativos de rendimento volumétrico. Diversas procedências e progênies vêm sendo estudadas com o propósito de se conhecer a estrutura genética destas populações, o que facilitará a obtenção de material genético adequado ao desenvolvimento de programas de melhoramento florestal no país. O objetivo deste trabalho foi realizar o zoneamento ecológico por meio da análise de estabilidade, adaptabilidade e produtividade de progênies de Eucalyptus grandis, utilizando-se do método MHPRVG (média harmônica da performance relativa dos valores genéticos) preditos por BLUP e estimar a variabilidade genética a partir de caracteres quantitativos. Foram instalados quatro testes de progênies de polinização aberta nos municípios de Anhembi, Avaré, Itararé e Pratânia. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com quatro e seis repetições e seis plantas por parcela. Um total de 153 a 160 tratamentos (progênies) foram avaliados para diâmetro a altura do peito, altura das árvores e volume, nos quatro ensaios as medições foram realizadas aos 12 e 24 meses de idade. Os parâmetros genéticos, para o estudo de estabilidade, adaptabilidade e produtividade dos genótipos de E. grandis, foram estimados por meio da metodologia REML/BLUP. Os altos valores encontrados para o coeficiente de variação genética demostram que existe alta variabilidade genética entre as progênies, corroboradas com altas herdabilidades médias, os efeitos da interação genótipos ambientes foram significativos. O método da MHPRVG permitiu a seleção de progênies com alto potencial produtivo predito, classificadas simultaneamente... / The Eucalyptus grandis is a species grown in Brazil due to forest features and their adaptation to different climatic conditions, which enables significant results of volumetric efficiency. Several provenances and progenies have been studied in order to understand the genetic structure of these populations, which will facilitate the acquisition of genetic material suitable for development of forest breeding programs in the country. The objective of this study was realize the ecological zoning through the analysis of stability, adaptability and productivity of progenies of Eucalyptus grandis, using the method MHPRVG (harmonic mean of the relative performance of the predicted genetic values) predicted by BLUP and estimate the genetic variability from quantitative traits. Were installed four sites of Open-pollinated progenies in the municipalities of Anhembi, Avaré, Itararé and Pratânia. Were established in a randomized complete blocks design with the families at each site numbering from 153 to 160, the blocks at each site numbering from four to six and the trees per plot ranging from to six, were evaluated for trees diameter at breast height, height and volume, at four sites measurements were at 12 and 24 months. The genetics parameters for study of stability, adaptability and productivity of genotype of E. grandis, were estimate by genetic REML/BLUP. The high values found for coefficient of genetic variation showing high genetic variability among progenies, corroborated with high heritability means, the effects of genotype x environments were significant. The method of MHPRVG allowed the selection of progenies with high yield potential predicted, classified simultaneous by productivity, stability and adaptability. The high values of heritability means of progenies above 67% progeny allow anticipating the successful selection of... (Complete abstract click electronic access below)

Orientadores: Marlene Aparecida Schiavinato, Claudia Baptista Haddad / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:06:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_AnaLuciadaSilva_D.pdf: 355483 bytes, checksum: 9ce9e116731fc53ab23c70ac20c5cf48 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A duração do ciclo de vida foliar determina características distintas nas folhas, que são relevantes para a sobrevivência da planta em diferentes habitats. Tem sido verificado que as espécies perenifólias apresentam mecanismos mais eficientes de conservação de nitrogênio (N) em relação às espécies decíduas. Esses mecanismos são: eficiência de reaproveitamento de nitrogênio (ERN), proficiência de reaproveitamento de nitrogênio (PRN) e eficiência do uso de nitrogênio (EUN). Segundo um dos paradigmas da ecologia vegetal, as espécies crescendo em ambientes oligotróficos têm maior eficiência de reaproveitamento de nutrientes em relação a espécies características de ambientes eutróficos. A PRN em espécies adaptadas a solos poço férteis é maior do que a de espécies de solos mais férteis. Plantas com longo ciclo de vida foliar possuem maior EUN do que plantas com folhas menos longevas e esta eficiência aumenta com o decréscimo da concentração de nutriente no solo. Espécies perenifólias apresentam maior longevidade foliar do que as decíduas e maior concentração de fenóis. Por outro lado, a concentração de taninos costuma ser maior nas folhas de espécies decíduas. É visto também que as espécies com folhas mais longevas possuem menor concentração de N total, menor concentração de compostos nitrogenados e maior massa foliar específica (MFE). O objetivo deste trabalho foi verificar se as observações encontradas na literatura, comparando espécies perenifólias e decíduas, aplicam-se também às espécies semidecíduas (Hymenaea courbaril - sem FSN e Lonchocarpus guilleminianus ¿ com FSN) e decíduas (Enterolobium contortisiliquum ¿ com FSN e Peltophorum dubium - sem FSN) encontrada em uma Mata Estacional Semidecídua remanescente da Mata Atlântica. As plantas foram cultivadas em casa de vegetação, em vasos contendo solo de local onde as espécies são encontradas na mata, enriquecido ou não com N. Plantas de H. courbaril e P. dubium também foram cultivadas em areia. Houve decréscimo na concentração de clorofila total com o avanço da idade foliar nas quatro espécies. As ERN, PRN e EUN decresceram com o aumento da concentração de N no solo. Espécies com FSN apresentaram menor ERN, PRN e EUN em relação às espécies sem FSN. Plantas cultivadas em areia tiveram maiores ERN, PRN e EUN. Os resultados mostraram uma relação inversa entre os parâmetros de ERN, PRN, EUN e presença de FSN e fertilidade do solo. Os resultados obtidos corroboram os da literatura, já que as espécies com folhas mais longevas apresentaram concentrações maiores de fenóis e maior MFE, menores de taninos, nitrato, proteínas, aminoácidos, clorofila e N total / Abstract: Depending on the leaf life span, the leaves show distinct characteristics, which are relevant to the survival of the plant in different habitats. It has been noticed that the evergreen species show more efficient mechanisms of Nitrogen (N) conservation. These mechanisms are related to N Resorption Efficiency (NRE), N Resorption Proficiency (NRP) and N Use Efficiency (NUE). According to one of the paradigms of plant ecology, species growing in oligotrophic environments are more efficient in nutrient resorption than species from eutrophic environments. It is well known that the NRP in species adapted to soils which are not very fertile, is higher than in species of fertile soils. Plants with long leaf life span have higher NUE than plants with shorter leaf life span and the NUE increases with the decrease of nutrient in the soil. Since the evergreen species present longer leaf life span than the deciduous, their leaves present higher concentration of phenolic compound. On the other hand, the concentration of tannins is usually higher in leaves of deciduous species. It is also known that the long leaf life species have lower concentration of nitrogen compounds and higher Specific Leaf Mass (SLM). The objective of this study was to verify if the observations found in literature, comparing evergreen species to deciduous species, are also applied to the semi deciduous species (Hymenaea courbaril - without SNF and Lonchocarpus guilleminianus ¿ with SNF) and deciduous species, (Enterolobium contortisiliquum ¿ with SNF and Peltophorum dubium - without SNF) of a semi deciduous tropical forest, remnant of the Atlantic Forest. The plants were grown in a greenhouse; in pots filled with soil from their natural environment, enriched or not with N. Plants of H. courbaril and P. dubium were also grown in sand. The results obtained confirm the observations cited in the literature, since the species with longer leaf life span presented higher SLM and concentrations of phenolic compounds, lower concentrations of tannins, nitrate, total proteins, total free amino acids, chlorophyll total), total N. There was a fall in the concentration of total chlorophyll with the advance of leaf age in the four species. The NRE, NRP and NUE decreased with the increase of N concentration in the soil. Species with SNF presented lower NRE, NRP and NUE if compared to species without SNF / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutor em Biologia Vegetal

[pt] O processo de renderização fotoreal para cinema e TV demanda, cada vez mais, poder de processamento, necessitando não só de algoritmos paralelos, bem como sistema de distribuição de tarefas. No entanto, mesmo em sistemas de produção, o tempo necessário para avaliar uma animação pode chegar a vários dias, dificultando a melhoria da qualidade artística e limitando alterações. Neste trabalho foca-se na otimização de três processos inerentes à renderização, a renderização local, na qual o sistema trabalha para renderizar um conjunto de pixels de forma otimizada, aproveitando os recursos de hardware disponíveis e aproveitando dados de renderizações previamente realizadas, pelo nó ou teste. O processo de gerenciamento, extremamente crítico para o resultado, é alterado para não só distribuir, mas analisar toda a infraestrutura de renderização, otimizando o processo de distribuição e permitindo o estabelecimento de metas como prazo e custo. Além disso, o modelo de gerenciamento é expandido para a nuvem, utilizando-a como transbordo de processamento. Ainda, um novo processo foi criado para avaliar a renderização de forma colaborativa, onde cada nó comunica resultados parciais e assim otimiza a renderização de outros. Por fim, diversas técnicas inovadoras foram criadas para melhorar o processo como um todo, removendo desperdícios e reaproveitando trabalho. / [en] The photorealistic rendering process for cinema and TV increasingly demands processing power, requiring fast parallel algorithms and effective task distribution systems. However, the processes currently used by the academia and by the industry still consume several days to evaluate an animation in super-resolution (typically 8K), what makes difficult the improvement of artistic quality and limits the number of experiments with scene parameters. In this work, we focus on the optimization of three processes involved in photorealistic rendering, reducing the total time of rendering substantially. Firstly, we optimize the local rendering, in which the system works to render a set of pixels optimally, taking advantage of the available hardware resources and using previous rendering data. Secondly, we optimize the management process, which is changed not only to distribute frames but also to analyze all the rendering infrastructure, optimizing the distribution process and allowing the establishment of goals as time and cost. Furthermore, the management model is expanded to the cloud, using the cloud as a processing overflow. Thirdly, we propose a new optimized process to evaluate the rendering task collaboratively, where each node communicates partial results to other nodes, allowing the optimization of the rendering process in all nodes. Altogether, this thesis is an innovative proposal to improve the whole process of high-performance rendering, removing waste of resources and reducing rework.

Modularity Density Maximization is a graph clustering problem which avoids the resolution limit degeneracy of the Modularity Maximization problem. This thesis aims at solving larger instances than current Modularity Density heuristics do, and show how close the obtained solutions are to the expected clustering. Three main contributions arise from this objective. The first one is about the theoretical contributions about properties of Modularity Density based prioritizers. The second one is the development of eight Modularity Density Maximization heuristics. Our heuristics are compared with optimal results from the literature, and with GAOD, iMeme-Net, HAIN, BMD- heuristics. Our results are also compared with CNM and Louvain which are heuristics for Modularity Maximization that solve instances with thousands of nodes. The tests were carried out by using graphs from the “Stanford Large Network Dataset Collection”. The experiments have shown that our eight heuristics found solutions for graphs with hundreds of thousands of nodes. Our results have also shown that five of our heuristics surpassed the current state-of-the-art Modularity Density Maximization heuristic solvers for large graphs. A third contribution is the proposal of six column generation methods. These methods use exact and heuristic auxiliary solvers and an initial variable generator. Comparisons among our proposed column generations and state-of-the-art algorithms were also carried out. The results showed that: (i) two of our methods surpassed the state-of-the-art algorithms in terms of time, and (ii) our methods proved the optimal value for larger instances than current approaches can tackle. Our results suggest clear improvements to the state-of-the-art results for the Modularity Density Maximization problem.

[pt] Consideramos dois problemas de otimização combinatória: o problema de transporte em redes de dutos (PTD) e o problema de busca com custos de acesso variados (PBC). No PTD, é dado um grafo orientado G = (N,A) onde cada arco tem um duto associado. Também é dado um conjunto de bateladas, onde cada batelada está inicialmente em um nó ou arco do grafo e tem um nó de destino. Algumas bateladas são chamadas de proteláveis. O objetivo do PTD é encontrar uma sequência de operações que transporte todas as bateladas não-proteláveis aos seus respectivos nós de destino. Primeiro, demonstramos o PTD é NP-difícil, mesmo que o grafo G seja acíclico. Em seguida, apresentamos um algoritmo polinomial chamado de BPA. Este algoritmo resolve o PTDS, uma variação do PTD, para qualquer grafo G. Para grafos acíclicos, o BPA minimiza uma função de custo genérica. Para minimizar o makespan no PTDS, demonstramos que não existe algoritmo polinomial n1-e - aproximado para nenhum E>0, a menos que P = NP, onde n é o tamanho da instância. Este resultado também vale se G é acíclico e planar. No PBC, são dados um vetor ordenado e o custo de acessar cada um de seus n elementos. O objetivo do problema é encontrar uma estratégia de busca que minimize o custo médio com probabilidades uniformes (PBCM) ou o custo do pior caso (PBCN). Em ambos os casos, o melhor algoritmo exato conhecido executa em tempo O(n3) e espaço O(n2). Para o PBCN, apresentamos o algoritmo da razão, que executa em tempo O(n2) e espaço O(n). Este algoritmo sempre obtém uma solução de custo menor ou igual a 41n(n+1)/n, assumindo que a soma dos custos é 1. Além disso, desenvolvemos dois algoritmos aproximados: um para o PBCM e outro para o PBPC. Ambos constroem soluções (2+E+0(1)) - aproximadas, para qualquer E>0, em tempo e espaço O(n). / [en] We consider two combinatorial optimization problems the pipeline transportation problem (PTD) and the problem of searching with different access costs (PBC). In PTD, we are given a directed graph G = (N,A) where each arc corresponds to a pipeline. We are also given a set of batches, each batch being initially located at an arc or node and having a destination node. A subset of these batches are considered as further batches. Our aim is to find a sequence of pipeline operations leading all non-further batches to their corresponding destination nodes. First, we show that PDT is NP-hard, even for the case where G is acyclic. Next, we present a polynomial algorithm called BPA. This algorithm solves PTDS, a variation of PTD, for general graphs. For acyclic graphs, BPA also minimizes a general cost function. For the case of makespan minimization for PTDS, we prove that there is no n1-e - approximate algorithm for any E]0, unless P = NP, where n is the instance size. The previous result also holds if G is both ayclic and planar. In PBC, we are given an ordered vector with n elements and the corresponding access costs. Our aim is to find a search strategy that minimizes either the average cost (PBPC). In both cases, the best known exact algorithm requires in O(n3) time and O(n2) space. For PBCM, we present the ratio algorithm, that requires O(n2) time and O(n3)space. This algorithm always obtains a search strategy with average cost at most 41n(n+1)/n, assuming the sum of all access costs to be 1. Furthermore, we introduce approximation algorithms for both PBCM and PBPC. Both of them give (2+E+0(1)) - approximate solutions, for any E}0, in O(n) time and space.

Modularity Density Maximization is a graph clustering problem which avoids the resolution limit degeneracy of the Modularity Maximization problem. This thesis aims at solving larger instances than current Modularity Density heuristics do, and show how close the obtained solutions are to the expected clustering. Three main contributions arise from this objective. The first one is about the theoretical contributions about properties of Modularity Density based prioritizers. The second one is the development of eight Modularity Density Maximization heuristics. Our heuristics are compared with optimal results from the literature, and with GAOD, iMeme-Net, HAIN, BMD- heuristics. Our results are also compared with CNM and Louvain which are heuristics for Modularity Maximization that solve instances with thousands of nodes. The tests were carried out by using graphs from the “Stanford Large Network Dataset Collection”. The experiments have shown that our eight heuristics found solutions for graphs with hundreds of thousands of nodes. Our results have also shown that five of our heuristics surpassed the current state-of-the-art Modularity Density Maximization heuristic solvers for large graphs. A third contribution is the proposal of six column generation methods. These methods use exact and heuristic auxiliary solvers and an initial variable generator. Comparisons among our proposed column generations and state-of-the-art algorithms were also carried out. The results showed that: (i) two of our methods surpassed the state-of-the-art algorithms in terms of time, and (ii) our methods proved the optimal value for larger instances than current approaches can tackle. Our results suggest clear improvements to the state-of-the-art results for the Modularity Density Maximization problem.