O tema desta tese é a propriedade não-twist em sistemas Hamiltonianos. Sistemas com essa propriedade violam a condição twist ao longo de uma curva sem shear e, consequentemente, sua topologia não é descrita pelos cenários típicos previstos pelos teoremas KAM (Kolmogorov - Arnold - Moser) e Poincar´e - Birkhoff. A curva sem shear é identificada pelo valor de máximo ou mínimo no perfil espacial do número de rotação do sistema. Além disso, próximo `a curva sem shear podemos observar algumas bifurcações atípicas como: colisões de ´orbitas periódicas e reconexão de separatrizes. As características dos sistemas não-twist são bem particulares, mas n´os demonstramos que seus cenários podem ser encontrados, localmente, em sistemas Hamiltonianos genéricos, devido ao nascimento de uma curva sem shear no interior de ilhas regulares. Inicialmente, nossas investigações numéricas constataram que esse fenômeno pode surgir não somente para a concomitante bifurcação de período 3 do ponto elíptico, mas também para outras bifurcações, tais como período 4 e período 5. Posteriormente, consideramos um modelo que descreve o comportamento das linhas de campos magnéticos em tokamaks com limitadores ergódigos. Nesse caso, o modelo utilizado é um mapa simplético parametrizado a partir das características físicas de um tokamak de grande razão de aspecto. Para esse sistema, estudamos os efeitos no transporte causados pelas bifurcações oriundas da presença da curva sem shear secundária e, também, pelas modificações do perfil rotacional das linhas de campo. / The topic of this Thesis is the nontwist property in Hamiltonian systems. Systems with such property violate the twist condition along the shearless curve and, therefore, its topology is not described for typical scenarios provided by KAM (Kolmogorov - Arnold - Moser ) and Poincar´e Birkhoff theorems. The shearless curve is identified by the maximum or minimum values of the spatial rotation number profile of the system. Moreover, close to the shearless curve we observe some atypical bifurcations as periodic orbits collisions and separatrix reconnection. The features of nontwist systems are very particular, but we have shown that its scenarios can be found locally in generic Hamiltonian systems, due to the onset of a secondary shearless curve within regular islands. Initially, our numerical investigations have found that this phenomenon may arise not only for the concomitant period 3 bifurcation of the elliptic point, but also for others bifurcations such as period 4 and period 5. Subsequently, we considered a model that describes magnetic field lines in tokamaks with ergodic limiters. In this case, the model is a symplectic map parameterized from the physical characteristics of a large aspect ratio tokamaks. For this system, we studied the effects on the transport caused by the presence of secondary shearless torus and also by changing the field lines rotational profile.

Conjuntos de dados reais muitas vezes apresentam um grande número de atributos preditivos ou de entrada, o que leva a uma grande quantidade de informação. Entretanto, essa quantidade de informação nem sempre significa uma melhoria em termos de desempenho de técnicas de agrupamento. Além disso, alguns atributos podem estar correlacionados ou adicionar ruído, reduzindo a qualidade do agrupamento de dados. Esse problema motivou o desenvolvimento de técnicas de seleção de atributos, que tentam encontrar um subconjunto com os atributos mais relevantes para agrupar os dados. Neste trabalho, o foco está no problema de seleção de atributos não supervisionados. Esse é um problema difícil, pois não existe informação sobre rótulos das classes. Portanto, não existe um guia para medir a qualidade do subconjunto de atributos. O principal objetivo deste trabalho é definir um método para identificar quanto atributos devem ser selecionados (após ordená-los com base em algum critério). Essa tarefa é realizada por meio da técnica de Falsos Vizinhos Mais Próximos, que tem sua origem na teoria do caos. Resultados experimentais mostram que essa técnica informa um bom número aproximado de atributos a serem selecionados. Quando comparado a outras técnicas, na maioria dos casos analisados, enquanto menos atributos são selecionados, a qualidade da partição dos dados é mantida / Real-world datasets commonly present high dimensional data, what leads to an increased amount of information. However, this does not always imply on an improvement in terms of clustering techniques performance. Furthermore, some features may be correlated or add unexpected noise, reducing the data clustering performance. This problem motivated the development of feature selection techniques, which attempt to find the most relevant subset of features to cluster data. In this work, we focus on the problem of unsupervised feature selection. This is a difficult problem, since there is no class label information. Therefore, there is no guide to measure the quality of the feature subset. The main goal of this work is to define a method to identify the number of features to select (after sorting them based on some criterion). This task is carried out by means of the False Nearest Neighbor, which has its root in the Chaos Theory. Experimental results show that this technique gives an good approximate number of features to select. When compared to other techniques, in most of the analyzed cases, while selecting fewer features, it maintains the quality of the data partition

Nesta Tese de Doutoramento investigamos a influência das órbitas em regime de stickiness, para com a dinâmica de alguns sistemas dinâmicos clássicos. Tais órbitas são caracterizadas como aprisionamentos de tempo finito ao redor de estrututas de regularidade no espaço de fases. Esse comportamento ao longo da dinâmica, pode afetar propriedades estatísticas, de difusão e de transporte, dependendo do ensemble de condições iniciais e parâmetros de controle. Caracterizamos a influência deste fenômeno em três sistemas dinâmicos: (i) modelo Fermi-Ulam (FUM), onde órbitas em regime de stickiness produzem decaimento de correlações em forma de exponencial esticada e de lei de potência, e toda uma análise estatística ao longo da dinâmica é feita, tanto analítica quanto numericamente; (ii) no modelo Bouncer, essas órbitas são caracterizadas via expoentes de Lyapunov e decaimento de correlações, onde elas funcionam como um mecanismo para atrasar a difusão ilimitada de energia; e finalmente (iii) no bilhar Stadium, onde aliado a ressonância, o stickiness atua como um facilitador na troca de comportamento de órbitas, onde as mesmas sofrem uma transição de difusão ilimitada, para platô estacionário, perto da criticalidade ressonante. / In this Doctorate Thesis we investigate how the sticky orbits influence the dynamics of some classical dynamical systems. These orbits are characterized as finite-time trapping around stability islands in the phase space. This behaviour along the dynamics, may affect statistical properties, diffusion and transport, depending on the ensemble of energies, initial conditions and control parameters. We characterize this stickiness influence in three dynamical systems: (i) in the Fermi-Ulam Model (FUM), where orbits in sticky regime produce a decay of correlations, of a stretched exponential and power law kinds and a whole statistics analysis is made concerning numerical and analytical approaches; (ii) in the Bouncer model, these orbits are characterized along the dynamics via Lyapunov exponents and decay of correlations, where they play the role of a mechanism to slow down the unlimited diffusion of energy; and finally (iii) in the Stadium billiard, where allied with the resonance, stickiness allows a change in the orbits behaviour, where we can set a transition from unlimited diffusion to stationary state, near the critical resonance.

Através de um mapa de ondas de deriva, estudamos o transporte de partículas no Texas Helimak, considerando diversos perfis do campo elétrico radial. O Texas Helimak é um equipamento de confinamento magnético caracterizado por linhas de campo helicoidais e que fornece uma aproximação experimental de um plasma unidimensional. Ele possibilita a imposição de um potencial elétrico externo ao plasma, chamado bias, que altera o perfil radial do campo elétrico de equilíbrio e, consequentemente, possui influência sobre as características de transporte no plasma. Para estudar o efeito do bias sobre o transporte, utilizamos um modelo que considera flutuações eletrostáticas, associadas à deriva E x B, como mecanismo de turbulência. Com isso, introduzimos um mapa de ondas de deriva, cujos parâmetros estão relacionados a dados experimentais para diversos valores de bias. Assim, ao variar o bias, pudemos observar a formação e a destruição da curva sem shear, bem como seu efeito sobre o transporte das trajetórias no espaço de fase. / Using a drift wave map, we studied the particle transport in Texas Helimak considering various electric field radial profiles. Texas Helimak is a device for magnetic confinement characterized by helical field lines, and constitutes an experimental approximation to a one-dimensional plasma. It allows for the imposing of an external electric potential, known as bias, which changes the equilibrium electric field radial profile and hence the transport properties of the plasma. In order to study the effects of the bias potential on the particle transport, we used a model with electrostatic fluctuations associated to E x B drift as the turbulence mechanism. Thus, we introduced a drift wave map whose parameters are related to experimental data for various values of bias. Therefore, by varying the bias, we observed the formation and destruction of the shearless curve, as well as its effects on trajectories transport in the map\'s phase space.

Consideramos um modelo hamiltoniano do movimento eletrostático de deriva para investigar o trasnporte caótico de partículas na borda de plasmas confinados em Tokamaks. Este modelo leva em conta a turbulência eletrostática de deriva, responsável pelo transporte anômalo. O modelo Hamiltoniano provê as equações de movimento, que são dependentes de uma função para o potencial elétrico. Esta função é caracterizada por um potencial de equilíbrio mais um termo correspondente às ondas de deriva. Assumimos três diferentes perfis radiais para o campo elétrico radial de equilíbrio: um linear e outros dois não-monotônicos com extremos suaves. Para estes perfis, mostramos que o modelo pode ser reduzido a três mapas simpléticos bidimensionais e não integráveis: o mapa padrão, o mapa padrão não twist e um mapa modelo não twist introduzido neste trabalho. O mapa padrão não twist e o mapa modelo violam a condição twist, fundamental para os teoremas KAM e de Birkhoff. Para estes mapas não twist, estudaremos numericamente barreiras de transporte criadas próximas às curvas shearless. Mostramos que, para o mapa modelo, a barreira de transporte é robusta, isto é, persiste em um amplo intervalo de variação de um de seus parâmetros. Dentro da região da barreira, descrevemos o nascimento de cadeias de ilhas com períodos par e ímpar devido à variação do parâmetro de controle. Analisamos estes dois cenários calculando os números de rotação dentro da barreira e identificando as bifurcações que criam as ilhas. Finalmente, conjecturamos que todas as ilhas dentro da região da barreira são criadas por estes dois cenários. Além disso, se o número de rotação da curva shearless atinge um número racional, as cadeias de ilhas são criadas de acordo com os cenários descritos. / We consider a hamiltonian model of the electrostatic drift motion to investigate chaotic particle transport in the Tokamak plasma edge. This model takes into account the electrostatic drift turbulence, which is responsible for the anomalous transport. The Hamiltonian model provides the basic equations of motion, which are dependent on the form of an electric potential function. This function is characterized by the equilibrium potential and the term corresponding to the drift waves. We assume three diferent radial profiles for the equilibrium radial electric field: one linear and the other two non-monotonic with a smooth extremum. For these profiles, we show that the model can be reduced to three symplectic maps: the standard map, the nontwist standard map, and a nontwist model map introduced in this work. The nontwist standard map and the model map violate the twist condition, a property of fundamental importance for the applicability of the KAM and Birkhoff theorems. For these nontwist maps, we study numerically the transport barriers created around their shearless curves. We show for the model map that the transport barrier is robust,i.e., remains for a wide range of one of its parameters. Inside the barrier region, we describe the birth of island chains with even or odd periods due to the control parameter variation. We analyse these two scenarios by calculating the winding numbers inside the barrier region and identifying the bifurcations that create the islands. Finally, we conjecture that all the island chains inside the barrier are created by these two scenarios. Moreover, if the winding number of the shearless curve reachs a rational number, the island chains are created according to the described scenarios.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BATISTA.pdf: 3953589 bytes, checksum: 6153e8a46c7f26649db76001a6bae4db (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / We consider a network of coupled maps that displays a property of scale-free network. The connectivity of each site satisfies a power law distribution, where most sites have few connections and the minority dominating the connectivity with many connections. Experimental evidence show that a biological neural network in some areas of the brain have a similar architecture to a scale-free network. On the other hand, a consistent response of a set of neurons can be described by the phase synchronization of chaotic activity of your bursts. We use the model having a dynamic Rulkov comparable to the neural firing to investigate the synchronization of chaotic phase, in particular its dependence on the coupling properties. We conducted this study inspired by research on diseases such as tremors and Parkinson’s disease, which in dynamic terms are related to synchronized behavior. In this thesis we present two forms well-known in the literature on how to deal with the problem by applying numerical methods: applying an external signal with certain amplitude and frequency, and a feedback signal extracted from the network itself with a certain delay time in the system to suppress or control the rhythms synchronized. We find a satisfactory regions of control and suppression of unwanted neural rhythms according to the variation of system parameters. Finally, we show some results concerning the effect of synchronization according to the interaction between a group of networks varying the probability of connections between networks and within each network. / Consideramos uma rede de mapas acoplados que exibe propriedade de rede sem escala. A conectividade de cada s´ıtio obedece uma distribuicão lei de potência, onde a maioria dos s´ıtios tem poucas conexoes e uma minoria com muitas conexões. Evidências experimentais mostram que uma rede neural biológica em algumas areas do cérebro apresentam uma arquitetura semelhante a uma rede sem escala. Por outro lado, uma resposta coerente de um conjunto de neurônios pode ser descrita através da sincronização de fase caótica da atividade dos seus disparos. Usamos o modelo de Rulkov que possui uma dinâmica comparável aos disparos neurais para estudar a sincronização de fase caótica, em particular a sua dependência nas propriedades do acoplamento. Realizamos esse estudo inspirados nas pesquisas sobre patologias como epilepsias e Mal de Parkinson, as quais em termos dinãmicos estão relacionadas a comportamentos de sincronização. Nesta tese apresentaremos duas formas conhecidas na literatura de como tratar o problema usando métodos numéricos: Aplicando um sinal externo com determinadas amplitudes e frequências, e a realimentação de um sinal extraído da própria rede com um certo tempo de atraso no sistema para suprimir ou controlar os ritmos sincronizados. Encontramos resultados satisfatórios quanto as regiões de controle e supressão de ritmos neurais indesejados variando dos parâmetros do sistema. Finalmente, mostramos alguns resultados do efeito da sincronização segundo a interação entre um grupo de redes conforme a variação da probabilidade de conexões entre os sítios de redes diferentes e também pertencentes a mesma rede.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moises Souza Santos.pdf: 6452966 bytes, checksum: 0cca031e2fe3425ee7f63672b4643f3b (MD5) Previous issue date: 2014-02-27 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / This work report on a study of the chimera states in networks composed by logistic maps whose interaction between them may have two types of couplings (nonlocal and power law). The Lyapunov exponents and a derivative of this quantity, the Kolmogorov-Sinai entropy, were used as analysis tool to calculate the average time of “life” or collapse time of chimera for nonlocal case with different sizes of networks. For coupling power law the results show that when it has nonlocal features it is also possible to see chimera states through the network. We also calculate the probable existence of regions of chimeras within the parameter space for both cases. Since the chimera dynamic states occurs when coexist regions that are chaotic and periodic in time, we obtained the region of the parameter space where this behavior occurs. We show the probable relations between the chimera states and the global order parameter that provides information on how the sites of a coupled network are related. / Neste trabalho foi realizado um estudo dos estados quimera em redes compostas por mapas logísticos cuja interação entre os mesmos pode ser de dois tipos de acoplamentos (não-local e lei de potência). Utilizamos como ferramenta de análise os expoentes de Lyapunov e uma quantidade derivada deste, a entropia de Kolmogorov-Sinai, para calcular o tempo médio de “vida” ou tempo de colapso de quimera para o caso não-local em redes de diferentes tamanhos. Para o acoplamento lei de potência mostramos que quando este possui características nâo-locais a rede também pode exibir estados quimera. Além disso calculamos as prováveis regiões de existência de quimeras dentro do espaço dos parâmetros para ambos os casos. Uma vez que a dinâmica de estados quimera ocorre quando coexistem regiões que são periódicas e caóticas no tempo, obtivemos a região, no espaço de parâmetros, onde este comportamento ocorre. Mostramos as relações prováveis que existem entre os estados quimera e o parâmetro de ordem global que fornece informações sobre o quão relacionados estão sítios de uma rede acoplada.

Esta pesquisa foca na natureza caótica e paradoxal de Água viva, de Clarice Lispector, obra publicada em 1973 pela editora Artenova. Entre os vários aspectos estudados, prezouse trabalhar com o conceito de Kháos empregado na Teogonia, de Hesíodo; bem como com as mais distintas visões da crítica de Lispector a respeito dos princípios de alteridade, de análise do objeto, da ruptura com o cronotopo e do abandono aos padrões romanescos. A autora luta por provar que a qualidade de sua obra está diretamente relacionada ao enfrentamento ontológico e à reflexão aprofundada, captada no momentoinstantâneo e transcrita em imagens no texto. Mais do que uma obra recheada de personagens, de farto enredo, de situações espáciotemporais e de diálogos, Água viva é uma narrativa livre de molduras, que erige para registrar a coragem literária de uma escritora que não teme trabalhar, sem rédeas ou convenções, com a matériaprima do pensamento. / This research focus on the chaotic and paradoxical nature of Água viva, from Clarice Lispector, published in 1973 by Artenova Books. Among innumerous aspects, it was settled the study of the concept of Kháos applied in the Theogony of Hesiod; as well as the most peculiar visions of the Lispectors critics in relation to the principles of alterity, the analysis of the object, the rupture of the chronotope, and the Romanesque patterns. The author struggles to prove that the quality of her book is directly related to the ontological questioning, and to the deep reflection, captured in the instantaneousmoment, afterwards transcribed into text images. Much more than a production filled with characters, plot, spacetime situations and dialogues, Água viva is a narrative free of frames, rising up to register the literary courage of a writer who does not fear to work with, free of leashes or conventions, the raw material of the thought.

Investigamos a dinâmica da formação de bolhas de ar em líquidos viscosos utilizando diferentes parâmetros de controle. Caracterizamos o sistema tomando o fluxo de ar injetado no sistema e o comprimento da mangueira que conecta o sistema de controle de fluxo com o bico injetor como parâmetros de controle. A mangueira corresponde a um elemento dissipativo do sistema. Identificamos rotas de adição de período com e sem a presença de comportamento caótico, regiões de travamento de freqüência e evidências de caos homoclínico. Construímos modelos matemáticos que descrevem bem os resultados experimentais. Com o mapa cúbico explicamos a forma de atratores observados em uma rota de adição de períodos. Com o modelo de mapa descontínuo explicitamos algumas propriedades da dinâmica da formação de bolhas como a biestabilidade de atratores. Desenvolvemos também um modelo baseado na dinâmica integra-edispara que nos levou a resultados condizentes com as propriedades dos mapas da família de Arnold. Desenvolvemos também uma nova técnica experimental para estudar o comportamento do sistema medindo a onda de pressão, gerada pelo borbulhamento na mangueira conectora. / We have investigated the air bubble formation in viscous fluid with some control parameters. We have characterized the sistem using the air flow and the length of the hose that connects the air flow control system and the injector nozzle as control parameters. The hose corresponds to a system dissipative element. We have found period adding routes with and without chaotic behavior, frequency locking, and evidences of homoclinic chaos. We have elaborated mathematic models that emule the experimental data. With cubic model we have explained atractors observerd in a period adding route. With a discontinous model we have elucidated some bubble formation dynamic properties as bistability. We have also developed intergrate-and-fire like model that have led us to results in accordance with the maps properties of Arnold family. We also developed a new experimental technique to study the sistem behavior by measuring the bubbling pressure wave inside the hose.

Desde a antiguidade o Cosmopolitismo vem sendo abordado como meta a ser perseguida pela humanidade. Ao longo da história foram realizados diversos estudos, dentre os quais destacam-se os ideais de Immanuel Kant. Desta forma, o escopo deste trabalho é uma abordagem do Cosmopolitismo, tendo como principal referência os ideais de Immanuel Kant e a Teoria Normativa Cosmopolita, a fim de verificar a possibilidade de efetivação desta teoria à realidade, sem, contudo, olvidar-se das teorias físicas a que estamos submetidos. Para isso, o texto é dividido em duas partes. Na primeira parte, analisar-se-á a Teoria Cosmopolita e a Teoria Normativa Cosmopolita. E, ainda, expor-se-á o Butterfly Effect, parte inicial da Teoria do Caos, e sua aplicabilidade à ciência do Direito. Na segunda parte, realizar-se-á uma breve análise do arcabouço teórico do Direito Internacional, mediante a perspectiva histórica da formação dos Blocos Econômicos União Europeia e Mercosul. A finalidade é de verificar possível progressão dos Blocos à um Estado Cosmopolita, por intermédio das formas de aproximação jurídica. Trata-se de uma visão interdisciplinar, vez que a perspectiva jurídica será confrontada à Teoria do Caos, fundamentado na Teoria da Mecânica Clássica. / Since ancient times Cosmopolitanism has been approached as a goal to be pursued by humanity. Throughout the history several studies have been realized, among which the ideals of Immanuel Kant stand out. In this way, the scope of this work is an approach of Cosmopolitanism, having as main reference the ideals of Immanuel Kant and the Cosmopolitan Normative Theory, in order to verify the possibility of putting this theory into reality, without, however, forgetting the theories To which we are subjected. For this, the text is divided into two parts. In the first part, we will analyze Cosmopolitan Theory and Cosmopolitan Normative Theory. Also, the Butterfly Effect, an early part of Chaos Theory, and its applicability to the science of Law, will be exhibited. In the second part, a brief analysis of the theoretical framework of international law will be carried out, through the historical perspective of the formation of the European Union and Mercosur Economic Blocks. The purpose is to verify the possible progression of the Blocks to a Cosmopolitan State, through the means of legal approximation. It is an interdisciplinary view, since the legal perspective will be confronted with Chaos Theory, based on the Theory of Classical Mechanics.