Die Ruptur des vorderen Kreuzbandes (VKB) zählt zu den häufigsten Bandverletzungen des Menschen und wird vor allem bei jungen, aktiven Menschen primär operativ versorgt. Obwohl sich das Verständnis der Anatomie, Funktion und die Operationstechniken stetig verbessert haben ist heute die Revisionsrate nach VKB - Operation hoch. Die optimale Platzierung der Insertionspunkte ist unter arthroskopischen Bedingungen einer der kritischsten Schritte der Operation. Das Ziel der Studie war, ein Bildwandler (BV) basiertes Navigationsverfahren zu entwickeln und zu evaluieren, mit dem der femorale Bohrkanal anhand etablierter geometrischer Schablonen präzise navigiert angelegt werden kann. Die Anlage des tibialen Bohrkanals sollte in Relation zur Anatomie des Patienten auf BV-Bildern dargestellt werden können. Zur Ermittlung der Präzision des Systems wurden Insertionspunktlagen anhand abgewandelter geometrischer Schablonen mit dem Navigationssystem bestimmt, deren Lage am Modell radiologisch ausgewertet und mit den geplanten Sollwerten statistisch verglichen wurde. Außerdem wurden der Einfluss von Projektionsfehlern des BV-Bildes durch Rotation der Modelle um die Quer- und Längsachse und der Einfluss von Planungsungenauigkeiten untersucht. Das am Modell entwickelte System wurde anschließend im klinischen Einsatz auf Praktikabilität validiert. Es hat sich gezeigt, dass die femoralen Insertionspunkte am Modell unabhängig von der verwendeten Schablone mit einer hohen Präzision bestimmt werden können. Die medianen Abweichungen vom Sollwert in proximal-distaler (PD) - Richtung und in anterior-posteriorer (AP) - Richtung lagen bei allen Schablonen unter 1,00 mm. In PD-Richtung zeigte die Schablone nach Hertel et al. eine signifikant geringere Abweichung vom Sollwert als die Schablone nach Klos et al.. In AP-Richtung wurden mit der Schablone nach Hertel et al. signifikant geringere Abweichungen als mit den beiden anderen Schablonen erreicht. Bei Bestimmung des Projektionsfehlers durch Rotation lag die mediane Abweichung pro 1°-Rotation um die Längsachse in proximal-distaler (PD) - Richtung bei 0,31 % bzw. 0,07 mm und in anterior-posteriorer (AP) - Richtung bei 0,36 % bzw. 0,17 mm. Bei Quer-Rotation lag die mediane Abweichung pro 1°-Rotation in PD-Richtung bei 0,25 % bzw. 0,06 mm und in AP-Richtung bei 0,64 % bzw. 0,30 mm. Bei den Untersuchungen zur Abweichung durch Planungsungenauigkeit hat sich gezeigt, dass bei allen drei Schablonen Planungsfehler in anterior-posteriorer Richtung entlang der Blumensaat-Linie (BSL) die geringsten Auswirkungen auf die Lage des femoralen Insertionspunktes haben. Abweichungen bei der Planung in Richtung DISTAL / BSL(post.) und PROXIMAL / BSL(post.) haben die größten Fehler erbracht. / The Anterior Cruciate Ligament (ACL) is one of the most often torn ligaments of the musculoskeletal system. Especially in young and active people torn ACL are mainly treated surgically. Despite an increasing knowledge of the anatomical, functional and operative aspects about the ACL, there is still a high rate of long-time failures. Optimal positioning of the ACL-graft during arthroscopic reconstruction is of paramount importance in order to get good results. The aim of this project was to develop and evaluate a fluoroscopically based navigation system which could be used to precisely place the femoral drill hole with help of geometrical templates. The placement and orientation of the tibial tunnel was intended to be displayed on x-rays in relation to the patient’s anatomy. To determine the system’s precision, insertion sites where defined at the fluoroscopic image using geometrical templates and marked on plastic femur models with the help of navigation. The position of the insertion sites on the model was radiologically identified and statistically compared with the aimed ones. Additionally the influence of fluoroscopic projection errors due to axial and planar rotation of the models was tested. Following the model tests, the developed system was clinically tested in the OR to test its feasibility. The model tests revealed a high precision in femoral placement of the insertion sites independent from the three used templates (Hertel et al. / Klos et al. / Cazenave et al.). The median deviations from the aimed positions were in proximal-distal (PD) and in anterior-posterior (AP) direction both below 1.00 mm. In PD-direction the template by Hertel et al. showed a significantly lower deviation from the aimed position than the template developed by Klos et al.. In AP-direction the template by Hertel et al. showed a significantly lower deviation than the two others. The mean projection error due to longitudinal rotation per 1° was for PD-direction 0.31 % (0.07 mm) and in AP-direction 0.36% (0.17 mm). For planar rotation the median projection error per 1° was 0.25% (0.006 mm) for PD-direction and 0,64% (0.30 mm) for AP. The tests for deviation from the aimed position due to imprecise planning revealed for all templates least deviation along the Blumensaat-line (BSL) and most deviation in direction DISTAL / BSL(post.) and PROXIMAL / BSL (post.).

Im Rahmen einer experimentellen Vergleichsstudie zweier bildwandlergestützter Navigationssysteme wurde die 3D-bildwandlergestützte Navigation mit der 2D-bildwandlergestützten Navigation zur Pedikelschraubenplatzierung am Modell getestet. Neben der Präzision der Bohrungen in einem postoperativen CT wurden Bildqualität, Genauigkeit des 3D-Scans, Planbarkeit und Umsetzung der Bohrungen bewertet und verglichen. Mit der 3D- Bildwandler- Navigation wurden 38 der 40 Bohrungen exakt platziert (95%). Eine Planung wurde durch einen Softwarefehler der Alpha-Version auf dem Monitor falsch wiedergegeben. Bei einer weiteren Bohrung wurde der Bohrer verkantet, wodurch Bildschirmdarstellung und Realität voneinander abwichen. Daher kam es in einem Fall zu einer lateralen Perforation der Kortikalis im Bereich des Pedikels, im anderen zu einer kaudalen Perforation. Mit der 2D- Bildwandler- Navigation konnten alle 40 Schrauben ohne Pedikelperforation platziert werden. Zwei dieser Schrauben wurden durch die ventrale Kortikalis gebohrt. Beide Verfahren überzeugten durch hohe Präzision und Zuverlässigkeit. 3 der 4 Fehlplatzierungen waren Anwender einer Software bedingt. Eine optimierte Software und verbesserte Instrumente werden diese Fehlerquote weiter reduzieren. Voraussetzung für die 2D-bildwandlergestützten Navigation sind eine gute Bildqualität sowie normale anatomische Gegebenheiten für standardisierte Projektionen. Die neue 3D-bildwandlergestützter Navigation kombiniert die Vorteile der 2D-bildwandlergestützter Navigation und der CT- basierten Navigation mit einer Verringerung der Strahlenbelastung durch den Wegfall des präoperativen CT`s und somit der Einsatzmöglichkeit im akuten Notfall sowie nach intraoperativen Repositionsmanövern. Da kein Matching erforderlich ist, wird insbesondere bei traumatischer Verletzung oder tumorbedingter Veränderung der dorsalen Wirbelstrukturen ein großer Vorteil zur CT- basierten Navigation erwartet. Aufgrund der universellen Einsatzmöglichkeiten eines Bildwandlers wird für diese neue Technologie ein breites Indikationsspektrum angenommen. / An experimental study to compare 2D- and 3D- Computer-Assisted Fluoroscopic Navigation for pedicle screw placement. Each system was evaluated by a post-operative CT and included the comparison of the palpation of the pedicular canal, the image quality and the accuracy of planning and performance. For this purpose 40 screws have been set to 9 models of lumbar spine. Using the 3D-flouroscopy based navigation 38 from 40 (95%) drillings were placed correctly. One mistake was caused by an error of the navigation-software. The second mistake was due to a drilling mistake, the drill was not shown correctly on the monitor because the drill has been canted. Using the 2D-flouroscopy based navigation all screws could be placed correctly at the pedicle, but two times the corpus has been perforated to ventral. Both techniques are precise and reliable. 3 out of 4 mistakes were caused by incorrect handling the instrument. The other mistake happened because of a software-error. If the software and the instruments will be optimised, the amount of mistakes will be reduced in the future. In case of the 2D-flouroscopy based navigation sufficient image quality, normal anatomical structures and defined projections are required. The new 3D-flouroscopy based navigation combines the benefit of 2D-flouroscopy based navigation and CT-based navigation by reducing the radiation exposure and the preoperative planning time. Therefore, this technique is suitable for use in an emergency or intraoperative repositions. Because no matching-procedure is necessary for CT-based navigation, we expect advantages especially in therapy of traumatic injuries or changes at the dorsal structures of spine caused by tumour. Furthermore, the use of fluoroscopic based navigation extends the range of applications/the spectrum of indication for this new technology.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigo Frehse Pereira.pdf: 4666622 bytes, checksum: b2dcf2959eef9f7fd82301c2e45ac87f (MD5) Previous issue date: 2013-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Unstable dimension variability (UDV) is an extreme form of nonhyperbolicity. It is a structurally stable phenomenon, typical for high dimensional chaotic systems, which implies severe restrictions to shadowing of perturbed solutions. Perturbations are unavoidable in modelling Physical phenomena, since no system can be made completely isolated, states and parameters cannot be determined without uncertainties and any numeric approach to such models is affected by truncation and/or roundoff errors. Thus, the lack of shadowability in systems exhibiting UDV presents a challenge for modelling. Aiming to unveil the effect of perturbations a class of nonhyperbolic systems is studied. These systems present transversal unstable dimension variability (TUDV), which means the dynamics can be split in a skew direct product form, i. e. the phase space is decomposed in two components: a hyperbolic chaotic one, called longitudinal, and a nonhyperbolic transversal one. Moreover, in the absence of perturbations, the longitudinal component is a global attractor of the system. A prototype composed of two coupled piecewise-linear chaotic maps is presented in order to study the TUDV effects. This system has an invariant subspace S which characterizes the complete chaos synchronization and UDV, when present, is transversal to it. Taking advantage of (piecewise) linearity of the equations, an analytical method for unstable periodic orbits’ computation is presented. The set of all unstable periodic orbits (UPOs) is one of the building block of chaotic dynamics and its properties provide valuable informations about the asymptotic behaviour of the system as, for instance, the invariant natural measure. Therefore, the TUDV’s intensity is analytically studied by computing the contrast measure, which quantifies the difference between the statistical weights associated to UPOs with different unstable dimension. The effect of perturbations is modelled by the introduction of a small parameter mismatch, instead of noise addition, in order to keep the model’s determinism. Consequently, the characterization of dynamics by means of UPOs is still possible. It is shown the existence of a dense set G of UPOs outside the invariant subspace consistent with a chaotic repeller. When perturbation takes place, G merges with the set H of UPOs previously in S, given rise to a new nonhyperbolic stationary state. The analysis of G ∪H provides a topological explanation to the behaviour of systems with TUDV under perturbations. Moreover, the relation between the set of UPOs embedded in a chaotic attractor and its natural measure, proven only for hyperbolic systems, is successfully applied to this system: the error between the natural measure estimated both numerically and by means of UPOs is shown to be decreasing with p, the considered UPOs’ period. It is conjectured the coincidence between both in limit. Hence, a positive answer to reliability of numerical estimation to natural measure in nonhyperbolic systems via unstable dimension variability is presented. / A variabilidade da dimensão instável (VDI) é uma forma extrema de não-hiperbolicidade. É um fenômeno estruturalmente estável, típico para sistemas caóticos de alta dimensionalidade, que implica restrições severas ao sombreamento de soluções perturbadas. As perturbações¸ s são inevitáveis na modelagem de fenômenos fíısicos, uma vez que nenhum sistema pode ser isolado completamente, os estados e os parâmetros não podem ser determinados sem incertezas e qualquer abordagem numérica dos modelos é afetada por erros de arredondamento e/ou truncamento. Portanto, a falta da sombreabilidade em sistemas exibindo VDI apresenta um desafio à modelagem. Visando revelar os efeitos das perturbações, uma classe desses sistemas não hiperbó licos é estudada. Esses sistemas apresentam variabilidade da dimensão instável transversal (VDIT), significando que a dinâmica pode ser decomposta na forma de um produto direto assimétrico, i. e. o espação de fase é dividido em dois componentes: um hiperbólico e caótico, dito longitudinal, e um transversal e não-hiperbólico. Mais ainda, na ausência de perturbações, o componente longitudinal é um atrator global do sistema. Um protótipo composto de dois mapas ca´oticos lineares por partes acoplados é apresentado para o estudo dos efeitos da VDIT. Esse sistema possui um subespaço invariante S que caracteriza a sincronização completa de caos e a VDI, quando presente, é transversal a esse subespaço. Valendo-se da linearidade (por partes) das equações, um método analítico para o cálculo das órbitas periódicas instáveis é apresentado. O conjunto de todas as órbitas periódicas instáveis (OPIs) é um dos fundamentos da dinâmica caótica e suas propriedades fornecem informaões, valiosas sobre o comportamento assintótico do sistema como, por exemplo, a medida natural invariante. Assim, a intensidade da VDIT é estudada analiticamente pelo cálculo da medida de contraste, que quantifica a diferença entre o peso estatístico associado às OPIs com dimensão instável distintas. O efeito das perturbações é modelado pela introdução de um pequeno desvio nos parâmetros, ao invés da adição de ruído, a fim de manter o determinismo do modelo. Consequentemente, a caracterização da dinâmica em termos das OPIs ainda é possível. Demonstra-se a existência de um conjunto denso G de OPIs fora do subespaço invariante consistente com um repulsor caótico. Na presença de perturbações, G se funde com o conjunto H das OPIs previamente em S, dando origem a um novo estado estacionario não-hiperbólico. A análise de G ∪H fornece uma explicação topológica ao comportamento de sistemas com variabilidade da dimensão instável sob a açãoo de perturbações. Mais ainda, a relação entre o conjunto de OPIs imersas em um atrator caótico e sua medida natural, provada apenas para sistemas hiperbólicos, é aplicada com sucesso nesse sistema: mostra-se que o erro entre as medidas naturais estimadas numericamente e pelas OPIs é decrescente com p, o período das OPIs consideradas. Conjectura-se, portanto, a coincidência entre ambas no limite . Logo, apresenta-se uma resposta positiva à estimativa numérica da medida natural em sistemas não-hiperbólicos via variabilidade da dimensão instável.

Made available in DSpace on 2016-04-25T16:45:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tiago Alves Costa.pdf: 830440 bytes, checksum: 40b830a47bb712666dd4a4ecfbcde61c (MD5) Previous issue date: 2008-04-29 / The finance science, as all sciences, shows an evolutionary line and according to Kuhn (1970), it is marked by shortly periods of knowledge accumulation. However, according to the author, such periods are inserted with scientific revolutions. In other words, the scientific evolution is stamped by revolutions which abandon oldfashioned paradigm and create new ones. The revolution is followed by a period where the researches are guided by the new paradigm and its purpose is strengthen the own paradigm. In other way, the finance science has today a central paradigm well-known by efficiency market hyperlink (EMH) which was witnessed and adopted by the entire scientific community around the 70 s. And since those times, almost entire research done in finance, mainly until the de 90 s, was leaded and done to validate the EMH. This dissertation attempted to evidence that the finance evolutionary line proposed by Haugen (2000) follows the same principle evidenced by Kuhn (1970), and in the present-day, the EMH find itself in a period which precede the scientific revolution which is called by time crisis by Kuhn (1970). This time crisis could weaken the EMH and open a space to create a new paradigm. This way, the proposal of dissertation is to prove how the revolutionary process will happen in finance too, soon after, to prove what would the candidates more inclined to replace the EMH be as a central paradigm in finance. To do so, this work considered only two candidates: the behavioral finance and the chaos theory. To do this analyze it was used the schooling principles nominated by Mckinley, Mone and Moon (2002). Such authors propose that a thought must display a combination of novelty, continuity, and scope to achieve school status in organizational theory. The purpose of this dissertation is to do a theory ransom which intends to show the fragility of the EMH as a central paradigm that orients the finance researches. The dissertation concludes that the current finance faces a crisis, and in this period, the behavioral finance displays the biggest chance to replace the EMH in the near future, however, the chaos theory provides the bigger promise considering a far future / A ciência das finanças, como toda ciência, apresenta uma linha evolutiva que de acordo com Kuhn (1970) é marcada por períodos de breve acumulação de conhecimento. Porém, de acordo com o autor, tais períodos são intercalados com revoluções científicas. Em outras palavras, a evolução científica é marcada por revoluções que abandonam antigos paradigmas e criam novos. Posteriormente à revolução, segue se um período onde as pesquisas são guiadas pelo novo paradigma com o propósito de fortalecer o próprio paradigma. De outra forma, a ciência financeira possui hoje um paradigma central conhecido como a hipótese de mercados eficientes (HME) que foi reconhecida e adotada pela comunidade científica por volta da década de 70. E desde aquela época, quase toda pesquisa feita na área, principalmente até a década de 90, foi guiada, e feita para validar e fortalecer a própria HME. Nesse sentido, este trabalho procurou evidenciar que a linha evolucionária das finanças proposta por Haugen (2000) segue o mesmo princípio evidenciado por Kuhn (1970), e que no momento atual, a HME encontra-se em um período que antecede a revolução científica e que é chamado de período de crise por Kuhn (1970). Esse período de crise, que antecede as revoluções, poderia enfraquecer a HME e abrir espaço para a criação de um novo paradigma. Sendo assim, o trabalho também propõe a evidenciar como que o processo de revolução poderá acontecer em finanças, e em seguida, também propõe quais seriam os candidatos mais propensos a substituir a HME como paradigma central em finanças. Para tanto, o trabalho considerou apenas dois candidatos: as finanças comportamentais e a teoria do caos. Para fazer tal análise, foram utilizados os princípios de escolarização propostos por Mckinley, Mone e Moon (2002). Tais autores propõem que um pensamento tem que possuir três características (novidade, continuidade e escopo) para ser considerado uma escola em teoria organizacional. O propósito do trabalho é de um resgate teórico básico que procura evidenciar a fragilidade da HME enquanto paradigma principal norteador das pesquisas em finanças. Assim sendo, o trabalho conclui que as finanças atuais enfrentam uma crise, e que nesse período, as finanças comportamentais apresentam a maior chance de substituir a HME em um futuro próximo, porém, a teoria do caos fornece uma promessa maior considerando um futuro mais distante

Made available in DSpace on 2016-04-26T20:19:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Davio Antonio Prado Zarzana Junior.pdf: 545163 bytes, checksum: 24ed5e49b6e73973d3cf79e7f0d5042d (MD5) Previous issue date: 2011-04-26 / This work, focusing on the financing of Social Security, intends to conduct three checks: first, the existence of deviations in the application of the funds raised for this financing, including from a formulation of one concept of deviation. Second, to examine potential imbalances produced by these possible deviations, from the perspective of Systems Theory, using, in addition, terminology from Communicational Theory. And third, to probe the possibility of complementary application of Chaos Theory to the problem of deviations, if found. The overall result of these investigations, through the dialecticalempirical method, will contribute to the perception of the importance of compliance with the constitutional application of resources to finance the Social Security / Este trabalho, focalizando o custeio da Seguridade Social, pretende realizar três verificações: a primeira, a existência ou não de desvios na aplicação dos recursos arrecadados para este financiamento, inclusive a partir da formulação de um conceito de desvio. A segunda, examinar os desequilíbrios que esses possíveis desvios produziriam, sob a ótica da Teoria dos Sistemas, utilizando-se, em adição, terminologia própria da Teoria Comunicacional. E a terceira, perscrutar a possibilidade de aplicação complementar da Teoria do Caos à problemática dos desvios eventualmente encontrados. O resultado global destas investigações, por meio do método empírico-dialético, deverá colaborar para a percepção da importância do cumprimento constitucional da aplicação dos recursos para o custeio da Seguridade Social

La sociedad actual demanda cada vez más aplicaciones computacionalmente exigentes y que se implementen de forma energéticamente eficiente. Esto obliga a la industria del semiconductor a mantener una continua progresión de la tecnología CMOS. No obstante, los expertos vaticinan que el fin de la era de la progresión de la tecnología CMOS se acerca, puesto que se prevé que alrededor del 2020 la tecnología CMOS llegue a su límite. Cuando ésta llegue al punto conocido como “Red Brick Wall”, las limitaciones físicas, tecnológicas y económicas no harán viable el proseguir por esta senda. Todo ello ha motivado que a lo largo de la última década tanto instituciones públicas como privadas apostasen por el desarrollo de soluciones tecnológicas alternativas como es el caso de la nanotecnología (nanotubos, nanohilos, tecnologías basadas en el grafeno, etc.). En esta tesis planteamos una solución alternativa para poder afrontar algunos de los problemas computacionalmente exigentes. Esta solución hace uso de la tecnología CMOS actual sustituyendo la forma de computación clásica desarrollada por Von Neumann por formas de computación no convencionales. Éste es el caso de las computaciones basadas en lógicas pulsantes y en especial la conocida como computación estocástica, la cual proporciona un aumento de la fiabilidad y del paralelismo en los sistemas digitales. En esta tesis se presenta el desarrollo y evaluación de todo un conjunto de bloques computacionales estocásticos implementados mediante elementos digitales clásicos. A partir de estos bloques se proponen diversas metodologías computacionalmente eficientes que mediante su uso permiten afrontar algunos problemas de computación masiva de forma mucho más eficiente. En especial se ha centrado el estudio en los problemas relacionados con el campo del reconocimiento de patrones. / Today's society demands the use of applications with a high computational complexity that must be executed in an energy-efficient way. Therefore the semiconductor industry is forced to maintain the CMOS technology progression. However, experts predict that the end of the age of CMOS technology progression is approaching. It is expected that at 2020 CMOS technology would reach the point known as "Red Brick Wall" at which the physical, technological and economic limitations of CMOS technology will be unavoidable. All of this has caused that over the last decade public and private institutions has bet by the development of alternative technological solutions as is the case of nanotechnology (nanotubes, nanowires, graphene, etc.). In this thesis we propose an alternative solution to address some of the computationally exigent problems by using the current CMOS technology but replacing the classical computing way developed by Von Neumann by other forms of unconventional computing. This is the case of computing based on pulsed logic and especially the stochastic computing that provide a significant increase of the parallelism and the reliability of the systems. This thesis presents the development and evaluation of different stochastic computing methodologies implemented by digital gates. The different methods proposed are able to face some massive computing problems more efficiently than classical digital electronics. This is the case of those fields related to pattern recognition, which is the field we have focused the main part of the research work developed in this thesis.

Ao passar por uma fina camada magnética uma corrente spin polarizada pode produzir um efeito de torque clássico atuando na camada, sendo capaz de gerar precessão e reversão da magnetização. Esse efeito tem sido alvo de inúmeras pesquisas, em especial pela possibilidade de aplicações em memórias magnéticas não voláteis e em nano-osciladores de alta frequência, entretanto outras características podem ser exploradas. Em particular, devido ao seu caráter não-linear, torques de spin aplicados em camadas magnéticas podem fornecer condições para aparecimento de caos determinístico e ressonância estocástica. Caos determinístico pode ocorrer em sistemas dinâmicos contínuos que tenham ao menos três graus de liberdade. Nesse caso, mesmo que apenas termos determinísticos sejam considerados, a combinação de termos não-lineares e alta sensibilidade em relação a condições iniciais ou pequenas perturbações pode gerar irregularidade e imprevisibilidade no sistema. Ressonância estocástica é o nome que se dá para fenômenos em que a adição de ruído a um sistema pode melhorar a resposta do mesmo, existindo um nível ótimo de ruído. Esse fenômeno pode ser usado para detecção e amplificação de sinais de baixa intensidade, por exemplo. Aqui analisamos a dinâmica da magnetização da camada livre de junções magnéticas em geometrias do tipo nanopilar, com o estudo dividido em dinâmicas determinísticas e estocásticas. Dentro da análise apenas com termos determinísticos, buscamos verificar comportamentos regulares, irregulares e caóticos, caracterizando o sistema através da geração de diagramas com as fases dinâmicas para diferentes valores de parâmetros. Foram vistas duas geometrias diferentes, sendo que em uma delas foi possível fazer a caracterização completa das fases dinâmicas do sistema. No caso de dinâmicas estocásticas, buscamos explorar efeitos não-lineares e flutuações térmicas, analisando ressonância estocástica e sincronização facilitada por ruído em uma junção túnel magnética, além de estudar as respostas dinâmicas quando há apenas o torque de Slonczewski e quando também está presente o torque tipo campo. Foi possível observar a influência de diversos parâmetros, como a amplitude da corrente aplicada e a frequência de entrada, na resposta magnética e na sincronização de dispositivos estocásticos. Além disso, vimos que com a inclusão do torque tipo campo aparece um possível novo comportamento, similar à ressonância, em alta frequência, ainda não detectado experimentalmente. Esses resultados são importantes pela possibilidade de uso desses dispositivos spintrônicos em transmissão segura de dados, comunicação em alta frequência e em uma nova geração de dispositivos bio-inspirados e eficientes energeticamente. / When passing through a fine magnetic layer a spin polarized electric current may result in a classical torque acting on the layer, being capable of causing magnetization precession and reversal. This effect has been object of numerous researches, specially because of possible applications in non-volatile magnetic memories and high frequency nanooscillators. However, other characteristics can be exploited. In particular, because of its non-linear features, spin torques acting on magnetic layers can generate the conditions for deterministic chaos and stochastic resonance to arise. Deterministic chaos may happen in continuous nonlinear dynamical systems with at least three degrees of freedom. In this case, even if only deterministic terms are considered, the combination of nonlinearities with high sensitivity on initial conditions or small perturbations can produce irregularity and unpredictability in the dynamical behaviour. Stochastic resonance is the phenomenon in which the addition of noise in a system can produce a better output, or system response, existing an optimal noise level. This effect can be used as a way to detect and amplify low intensity signal, for example. In this PhD Thesis we study the magnetization dynamics on the free layer of magnetic junctions in nanopillar geometries. The work is divided into two parts: deterministic and stochastic dynamics. When analysing the deterministic case we tried to characterize regular, irregular and chaotic behaviours, producing dynamical phases diagrams for different system parameters. Two different geometries were analysed, being possible to generate a complete characterization of the dynamical phases in one of them. For the stochastic case we tried to explore nonlinear effects and thermal fluctuations, analysing stochastic resonance and noise-enhanced synchronization in a magnetic tunnel junction and studying the dynamical response when only one spin torque is considered, the Slonczewski torque, and also when a perpendicular torque, the field-like torque, is present. We were able to see the influence of several system parameters, such as the amplitude of the applied electric current and the input frequency, on the system response and on the synchronization of stochastic systems. Also, we noticed that with the inclusion of the field-like torque a possibly new high frequency resonance-like behaviour appears. These results are important because of the possibility of using new spintronic devices for secure data transmission, high frequency communications and on a new generation of bio-inspired devices.

Rapid technological development and the emerging necessity to insert this reality in the school environment demand Brazilian government\'s efforts to develop new educational policies. One of the latest initiatives is the One Computer per Student Program (PROUCA), whose goal is to provide a netbook for each student of some selected schools. This research aims to analyze what kind of influence is exerted by these netbooks in English classes of elementary school, from a regular public school of Uberaba/MG. This is a qualitative ethnographic research, guided by the Paradigm of Complexity and theories on the process of language teaching and learning mediated by technology. Participants are students from two classes of sixth grade and three classes of eighth grade, two English teachers, the school principal and the director of the Department of Information and Communication Technology from Uberaba s Board of Education. Data were collected through argumentative texts produced by the students and the English teachers, besides semi-structured interviews performed with some selected students and with the mentioned directors and field notes. The generated results show that students perceive the use of netbooks as a positive aspect in English classes, but they point out the problems with the Internet link as one of the main weaknesses of the program. These inconveniences let students become demotivated and demand preparation and creativity for teachers to deal with a system on the edge of chaos. In addition, the data reflect the possibility to develop dynamic, fun and productive classes without the use of digital technologies. Motivation to learn depends, essentially, on the pedagogy adopted by the teacher to conduct their classes. / O rápido desenvolvimento tecnológico e a emergente necessidade de inserção dessa realidade no ambiente escolar exigem esforços do governo brasileiro na elaboração de novas políticas educacionais. Uma das iniciativas mais recentes é o Programa Um Computador por Aluno (PROUCA), cujo objetivo é disponibilizar um netbook para cada aluno das escolas contempladas. Esta pesquisa objetiva analisar qual o tipo de influência exercida por esses netbooks nas aulas de língua inglesa, do Ensino Fundamental, de uma escola municipal regular de Uberaba/MG. Trata-se de uma pesquisa qualitativa, de cunho etnográfico, orientada pelo Paradigma da Complexidade e por teorias sobre o processo de ensino e aprendizagem de línguas mediado por tecnologias. Os participantes são alunos de duas turmas de sexto ano e três turmas de oitavo ano, além de dois professores de inglês, a diretora da escola e o diretor do Departamento de Tecnologias de Informação e Comunicação da Secretaria de Educação de Uberaba. Os dados foram coletados através de textos argumentativos produzidos pelos alunos e pelos professores de inglês, entrevistas semiestruturadas realizadas com alguns alunos selecionados e com os diretores mencionados e notas de campo. Os resultados gerados revelam que os alunos percebem a utilização dos netbooks como um aspecto positivo nas aulas de inglês, mas apontam os problemas de conexão com a Internet como um dos principais pontos negativos do programa. Esses transtornos causam desmotivação nos alunos e demandam preparação e criatividade dos professores, para lidar com um sistema no limite do caos. Além disso, os dados refletem a possibilidade de se desenvolver aulas dinâmicas, divertidas e produtivas sem o uso de tecnologias digitais. A motivação para aprender depende, essencialmente, da pedagogia adotada pelo professor ao ministrar suas aulas. / Mestre em Estudos Linguísticos

Ao passar por uma fina camada magnética uma corrente spin polarizada pode produzir um efeito de torque clássico atuando na camada, sendo capaz de gerar precessão e reversão da magnetização. Esse efeito tem sido alvo de inúmeras pesquisas, em especial pela possibilidade de aplicações em memórias magnéticas não voláteis e em nano-osciladores de alta frequência, entretanto outras características podem ser exploradas. Em particular, devido ao seu caráter não-linear, torques de spin aplicados em camadas magnéticas podem fornecer condições para aparecimento de caos determinístico e ressonância estocástica. Caos determinístico pode ocorrer em sistemas dinâmicos contínuos que tenham ao menos três graus de liberdade. Nesse caso, mesmo que apenas termos determinísticos sejam considerados, a combinação de termos não-lineares e alta sensibilidade em relação a condições iniciais ou pequenas perturbações pode gerar irregularidade e imprevisibilidade no sistema. Ressonância estocástica é o nome que se dá para fenômenos em que a adição de ruído a um sistema pode melhorar a resposta do mesmo, existindo um nível ótimo de ruído. Esse fenômeno pode ser usado para detecção e amplificação de sinais de baixa intensidade, por exemplo. Aqui analisamos a dinâmica da magnetização da camada livre de junções magnéticas em geometrias do tipo nanopilar, com o estudo dividido em dinâmicas determinísticas e estocásticas. Dentro da análise apenas com termos determinísticos, buscamos verificar comportamentos regulares, irregulares e caóticos, caracterizando o sistema através da geração de diagramas com as fases dinâmicas para diferentes valores de parâmetros. Foram vistas duas geometrias diferentes, sendo que em uma delas foi possível fazer a caracterização completa das fases dinâmicas do sistema. No caso de dinâmicas estocásticas, buscamos explorar efeitos não-lineares e flutuações térmicas, analisando ressonância estocástica e sincronização facilitada por ruído em uma junção túnel magnética, além de estudar as respostas dinâmicas quando há apenas o torque de Slonczewski e quando também está presente o torque tipo campo. Foi possível observar a influência de diversos parâmetros, como a amplitude da corrente aplicada e a frequência de entrada, na resposta magnética e na sincronização de dispositivos estocásticos. Além disso, vimos que com a inclusão do torque tipo campo aparece um possível novo comportamento, similar à ressonância, em alta frequência, ainda não detectado experimentalmente. Esses resultados são importantes pela possibilidade de uso desses dispositivos spintrônicos em transmissão segura de dados, comunicação em alta frequência e em uma nova geração de dispositivos bio-inspirados e eficientes energeticamente. / When passing through a fine magnetic layer a spin polarized electric current may result in a classical torque acting on the layer, being capable of causing magnetization precession and reversal. This effect has been object of numerous researches, specially because of possible applications in non-volatile magnetic memories and high frequency nanooscillators. However, other characteristics can be exploited. In particular, because of its non-linear features, spin torques acting on magnetic layers can generate the conditions for deterministic chaos and stochastic resonance to arise. Deterministic chaos may happen in continuous nonlinear dynamical systems with at least three degrees of freedom. In this case, even if only deterministic terms are considered, the combination of nonlinearities with high sensitivity on initial conditions or small perturbations can produce irregularity and unpredictability in the dynamical behaviour. Stochastic resonance is the phenomenon in which the addition of noise in a system can produce a better output, or system response, existing an optimal noise level. This effect can be used as a way to detect and amplify low intensity signal, for example. In this PhD Thesis we study the magnetization dynamics on the free layer of magnetic junctions in nanopillar geometries. The work is divided into two parts: deterministic and stochastic dynamics. When analysing the deterministic case we tried to characterize regular, irregular and chaotic behaviours, producing dynamical phases diagrams for different system parameters. Two different geometries were analysed, being possible to generate a complete characterization of the dynamical phases in one of them. For the stochastic case we tried to explore nonlinear effects and thermal fluctuations, analysing stochastic resonance and noise-enhanced synchronization in a magnetic tunnel junction and studying the dynamical response when only one spin torque is considered, the Slonczewski torque, and also when a perpendicular torque, the field-like torque, is present. We were able to see the influence of several system parameters, such as the amplitude of the applied electric current and the input frequency, on the system response and on the synchronization of stochastic systems. Also, we noticed that with the inclusion of the field-like torque a possibly new high frequency resonance-like behaviour appears. These results are important because of the possibility of using new spintronic devices for secure data transmission, high frequency communications and on a new generation of bio-inspired devices.

Ao passar por uma fina camada magnética uma corrente spin polarizada pode produzir um efeito de torque clássico atuando na camada, sendo capaz de gerar precessão e reversão da magnetização. Esse efeito tem sido alvo de inúmeras pesquisas, em especial pela possibilidade de aplicações em memórias magnéticas não voláteis e em nano-osciladores de alta frequência, entretanto outras características podem ser exploradas. Em particular, devido ao seu caráter não-linear, torques de spin aplicados em camadas magnéticas podem fornecer condições para aparecimento de caos determinístico e ressonância estocástica. Caos determinístico pode ocorrer em sistemas dinâmicos contínuos que tenham ao menos três graus de liberdade. Nesse caso, mesmo que apenas termos determinísticos sejam considerados, a combinação de termos não-lineares e alta sensibilidade em relação a condições iniciais ou pequenas perturbações pode gerar irregularidade e imprevisibilidade no sistema. Ressonância estocástica é o nome que se dá para fenômenos em que a adição de ruído a um sistema pode melhorar a resposta do mesmo, existindo um nível ótimo de ruído. Esse fenômeno pode ser usado para detecção e amplificação de sinais de baixa intensidade, por exemplo. Aqui analisamos a dinâmica da magnetização da camada livre de junções magnéticas em geometrias do tipo nanopilar, com o estudo dividido em dinâmicas determinísticas e estocásticas. Dentro da análise apenas com termos determinísticos, buscamos verificar comportamentos regulares, irregulares e caóticos, caracterizando o sistema através da geração de diagramas com as fases dinâmicas para diferentes valores de parâmetros. Foram vistas duas geometrias diferentes, sendo que em uma delas foi possível fazer a caracterização completa das fases dinâmicas do sistema. No caso de dinâmicas estocásticas, buscamos explorar efeitos não-lineares e flutuações térmicas, analisando ressonância estocástica e sincronização facilitada por ruído em uma junção túnel magnética, além de estudar as respostas dinâmicas quando há apenas o torque de Slonczewski e quando também está presente o torque tipo campo. Foi possível observar a influência de diversos parâmetros, como a amplitude da corrente aplicada e a frequência de entrada, na resposta magnética e na sincronização de dispositivos estocásticos. Além disso, vimos que com a inclusão do torque tipo campo aparece um possível novo comportamento, similar à ressonância, em alta frequência, ainda não detectado experimentalmente. Esses resultados são importantes pela possibilidade de uso desses dispositivos spintrônicos em transmissão segura de dados, comunicação em alta frequência e em uma nova geração de dispositivos bio-inspirados e eficientes energeticamente. / When passing through a fine magnetic layer a spin polarized electric current may result in a classical torque acting on the layer, being capable of causing magnetization precession and reversal. This effect has been object of numerous researches, specially because of possible applications in non-volatile magnetic memories and high frequency nanooscillators. However, other characteristics can be exploited. In particular, because of its non-linear features, spin torques acting on magnetic layers can generate the conditions for deterministic chaos and stochastic resonance to arise. Deterministic chaos may happen in continuous nonlinear dynamical systems with at least three degrees of freedom. In this case, even if only deterministic terms are considered, the combination of nonlinearities with high sensitivity on initial conditions or small perturbations can produce irregularity and unpredictability in the dynamical behaviour. Stochastic resonance is the phenomenon in which the addition of noise in a system can produce a better output, or system response, existing an optimal noise level. This effect can be used as a way to detect and amplify low intensity signal, for example. In this PhD Thesis we study the magnetization dynamics on the free layer of magnetic junctions in nanopillar geometries. The work is divided into two parts: deterministic and stochastic dynamics. When analysing the deterministic case we tried to characterize regular, irregular and chaotic behaviours, producing dynamical phases diagrams for different system parameters. Two different geometries were analysed, being possible to generate a complete characterization of the dynamical phases in one of them. For the stochastic case we tried to explore nonlinear effects and thermal fluctuations, analysing stochastic resonance and noise-enhanced synchronization in a magnetic tunnel junction and studying the dynamical response when only one spin torque is considered, the Slonczewski torque, and also when a perpendicular torque, the field-like torque, is present. We were able to see the influence of several system parameters, such as the amplitude of the applied electric current and the input frequency, on the system response and on the synchronization of stochastic systems. Also, we noticed that with the inclusion of the field-like torque a possibly new high frequency resonance-like behaviour appears. These results are important because of the possibility of using new spintronic devices for secure data transmission, high frequency communications and on a new generation of bio-inspired devices.