Submitted by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-02-04T20:56:59Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Augusta Finotti Brazão - 2014.pdf: 4325407 bytes, checksum: ed015d93a79ebdcbed577af5e0f9a797 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-02-05T09:48:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Augusta Finotti Brazão - 2014.pdf: 4325407 bytes, checksum: ed015d93a79ebdcbed577af5e0f9a797 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-05T09:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Augusta Finotti Brazão - 2014.pdf: 4325407 bytes, checksum: ed015d93a79ebdcbed577af5e0f9a797 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-04-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present study aims to investigate the influence of uncertainties in physical and geometric parameters to obtain the load parametric instability of cylindrical shell, using the Galerkin method with the stochastic polynomial Hermite-Caos. The nonlinear equations of motion of the cylindrical shell are deduced from their functional power considering the strain field proposed by Donnell´s nonlinear shallow shell theory. The uncertainties are considered as random parameters with probability density function known in the partial differential equation of motion of the cylindrical shell, which it becomes a stochastic partial differential equation due to the presence of randomness. First, the discretization of the stochastic problem is performed using the stochastic Galerkin method together with polynomial Hermite-Chaos, to transform the stochastic partial differential equation into a set of equivalent deterministic partial differential equations, which take into account the randomness of the system. Then, the discretization of the lateral field displacement is made by a perturbation procedure, indicating the nonlinear vibration modes which couple to the linear vibration mode. The set of partial differential equations is transformed into a deterministic system of equations deterministic ordinary second order in time. Uncertainty is considered in one of its parameters: the Young modulus, thickness and amplitude of initial geometric imperfection. Then we analyze the influence of randomness in two parameters simultaneously: the thickness and the Young modulus. Once obtained the system of ordinary differential equations deterministic containing the randomness of the parameters, the integration over discrete time system is made from the Runge- Kutta fourth order to obtain results as the time response, bifurcation diagrams and boundaries of instability which are compared with deterministic analysis, indicating that polynomial Hermite-Chaos is a good numerical tool for predicting the load parametric instability without the need to perform a process of sampling. / O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência de incertezas nos parâmetros físicos e geométricos para a determinação da carga de instabilidade paramétrica da casca cilíndrica, utilizando o método de Galerkin Estocástico juntamente com o polinômio de Hermite-Caos. As equações não-lineares de movimento da casca cilíndrica são deduzidas a partir de seus funcionais de energia considerando o campo de deformações proposto pela teoria não linear de Donnell para cascas esbeltas. As incertezas são consideradas como parâmetros aleatórios com função de densidade de probabilidade conhecida na equação diferencial parcial de movimento da casca cilíndrica, que passa a ser uma equação diferencial parcial estocástica devido à presença da aleatoriedade. Primeiramente, faz-se a discretização do problema estocástico utilizando o método de Galerkin Estocástico juntamente com o polinômio de Hermite-Caos, para transformar a equação diferencial parcial estocástica em um conjunto de equações diferenciais parciais determinísticas equivalentes, que levem em consideração a aleatoriedade do sistema. Em seguida, apresenta-se a discretização do campo de deslocamentos laterais através do Método da Perturbação, indicando os modos não-lineares de vibração que se acoplam ao modo linear de vibração, para que o conjunto de equações diferenciais parciais determinísticas seja transformado em um sistema de equações ordinárias determinísticas de segunda ordem no tempo. A incerteza é considerada inicialmente em apenas um de seus parâmetros: no módulo de elasticidade, na espessura e na amplitude da imperfeição geométrica inicial. Em seguida, analisa-se a influência de aleatoriedades em dois parâmetros simultaneamente, sendo eles: a espessura e o módulo de elasticidade. Uma vez obtido o sistema de equações diferenciais ordinárias determinísticas que contêm as aleatoriedades dos parâmetros, a integração ao longo do tempo do sistema discretizado é feita a partir do método de Runge-Kutta de quarta ordem, obtendo-se resultados como resposta no tempo, diagramas de bifurcação e fronteiras de instabilidade, que são comparados com análises determinísticas, indicando que o polinômio de Hermite-Caos é uma boa ferramenta numérica para prever a carga de instabilidade paramétrica sem a necessidade de se realizar um processo de amostragens.

La presente investigación abordó, inicialmente, la teoría de la complejidad como base de entendimiento de los sistemas adaptativos complejos y la aplicación de algunas variantes de esta teoría, como la teoría fractal en el campo de la gestión estratégica en las organizaciones. Para lograr un mejor entendimiento de estos enfoques se dividió el estudio en dos etapas. La primera explicó el desarrollo y evolución de las teorías del caos y la complejidad en la administración y la segunda presentó el paradigma de la dinamicidad y la aplicación del enfoque fractal en el ámbito de la gestión empresarial, así como su estudio. El desarrollo constante de la ciencia y la tecnología aplicada a la gestión y los cambios de paradigmas presentados a lo largo de su evolución, desde la Revolución Industrial a la era del conocimiento, han llevado a la aplicación de diversas teorías científicas cuya aplicación inicial distaba de centrarse en la gestión empresarial y que, sin embargo, ha contribuido a un mejor entendimiento de esta. Tal es el caso de la teoría de la fractalidad y su origen en las ciencias abstractas producto del paso de la geometría clásica a la geometría fractal. En el caso de este estudio, se mostró el aporte de la teoría de la complejidad para facilitar la comprensión de los fenómenos organizacionales, traduciéndose su aplicación al desarrollo de figuras como la “fábrica fractal- organización fractal”, como soporte de los debates de la ciencia y la tecnología de la administración o su utilización como base para el diseño y construcción de los sistemas, subsistemas, modelos, métodos y procedimientos. También se mostró la evolución de los principales aportes teóricos respecto a la teoría de la complejidad, sus bases, definiciones, principios y aplicaciones y, por último, el comportamiento como sistemas complejos expuestos en las organizaciones. / This research initially presents the theory of complexity as a basis of understanding of complex adaptive systems, and the application of some variants of this theory such as fractal theory, in the field of strategic management in organizations. To achieve a better understanding of these approaches, the study has been divided into two stages: 1) Development and evolution of chaos and complexity in administration; 2) The Paradigm of dynamicity and application of the fractal approach in the field of business management and its study. The constant development of science and technology applied to the management and paradigm shifts presented throughout its evolution from the industrial revolution to the age of knowledge has led to the application of various scientific theories whose initial application was far from focusing on business management and which, however, has contributed to a better understanding of it. This is the case of the theory of fractality whose origin in abstract sciences resulting from the transition from classical geometry to fractal geometry. The contribution of the theory of complexity to facilitate the understanding of organizational phenomena will be shown; translating its application in the development of figures such as the “fractal factory- fractal organization” to support the debates of the science and technology of administration or its use as support for the design and construction of systems, subsystems, models, methods and procedures. It shows the evolution of the main theoretical contributions regarding the theory complexity, its bases or definitions, principles and applications and, finally, behavior as complex systems exposed in organizations. / Trabajo de Suficiencia Profesional

[pt] Inteligência e Caos – Ensaio e Forma em Max Bense e Rogério Duarte relaciona o ensaio Inteligência brasileira – uma reflexão cartesiana (2009), escrito pelo filósofo alemão Max Bense (1910-1990), entre 1961 e 1964, ao livro Tropicaos (2003), coletânea de textos do designer brasileiro Rogério Duarte (1939-2016). Conduzida por um único fio solto – que nos remete especialmente ao início da década de 1960, quando Rogério Duarte foi aluno de Max Bense por breve período –, a pesquisa visa preencher uma lacuna, ou pelo menos colaborar para um futuro preenchimento, entre o pensamento desses dois estudiosos multidisciplinares (não muito conhecidos do público em geral) e que estavam simultaneamente em contato com importantes personalidades culturais da época. De 1959 a 1969, a partir de fatos e desvios, trabalho com algumas interseções estéticas entre o designer brasileiro e o filósofo alemão, averiguando como as trocas artísticas com diferentes vanguardas e intelectuais podem ter contribuído para a articulação da produção cultural nacional. Busco problematizar como o pensamento benseano sobre a inteligência brasileira pode ter projetado uma ideia de futuro para o Brasil e como suas categorias podem ter tomado forma na obra de Rogério Duarte. E, ainda, como a fusão do espírito cartesiano (presente no urbanismo da cidade de Brasília) com o espírito tropical (encontrado na cidade do Rio de Janeiro) poderia representar essa inteligência brasileira e ser operada pela ordenação estética de Rogério Duarte. Assim, monto um Organizador Gráfico para apresentar as interações entre Max Bense e Rogério Duarte com outros intelectuais daquela época. / [en] Inteligência e Caos – Ensaio e Forma em Max Bense e Rogério Duarte relates the essay Brazilian Intelligence – a Cartesian reflection (2009), written by the German philosopher Max Bense (1910-1990), between 1961-1964, to the book Tropicaos (2003), a collection of texts by the Brazilian designer Rogério Duarte (1939-2016). Conducted by a single loose thread – which brings us especially to the early 1960 s, when Rogério Duarte was a student of Max Bense for a short period –, the research aims to fill a gap, or at least collaborate for a future filling, between thought these two multidisciplinary scholars (not well known to the general public) and who were simultaneously in contact with important cultural personalities of the time. From 1959 to 1969, based on facts and deviations, I worked with some aesthetic intersections between the Brazilian designer and the German philosopher, investigating how artistic exchanges with different avant-garde and intellectuals might have contributed to the articulation of national cultural production. I seek to problematize how bensean thinking about Brazilian intelligence might have designed an idea of the future for Brazil and how its categories might have taken shape in Rogério Duarte s work. And, still, how the fusion of the Cartesian spirit (present in the urbanism of the city of Brasília) with the tropical spirit (found in the city of Rio de Janeiro) could represent this Brazilian intelligence and be operated by the aesthetic ordering of Rogério Duarte. So, I set up a Graphic Organizer to present the interactions between Max Bense and Rogério Duarte with other intellectuals of that time.

The significant advances in fiber-optic technology have broadened the optical network\'s reach into end-user business premises and even homes, allowing new services and technologies to be delivered to the customers. The next wave of innovation will certainly generate numerous opportunities provided by the widespread popularity of emerging solutions and applications such as tactile Internet, telemedicine and real time 3-D content generation, making them part of everyday life. Nevertheless, to support such an unprecedented and insatiable demand of data traffic, higher capacity and security, flexible bandwidth allocation and cost-efficiency have become crucial requirements for technologies candidate for future optical access networks. To this aim, optical code-division multiple-access (OCDMA) technology is considered as a prospective candidate, particularly due to features like asynchronous transmissions, flexible as well as conscious bandwidth resource distribution and support to differentiated services at the physical layer, to name but a few. In this context, this thesis proposes new mathematical formalisms for bit error rate, packet throughput and packet delay to assess the performance of flexible OCDMA networks capable of providing multiservice multirate transmissions according to users\' requirements. The proposed analytical formalisms do not require the knowledge a priori of the users\' code sequences, which means that the network performance can be addressed in a simple and straightforward manner using the code parameters only. In addition, the developed analytical formalisms account for a general number of distinct users\' classes as well as general probability of interference among users. Hence, these formalisms can be successfully applied for performance evaluation of flexible OCDMA networks not only under any number of users\' classes in a network, but also for most spreading codes with good correlation properties. The packet throughput expression is derived assuming Poisson, binomial and Markov chain approaches for the composite packet arrivals with the latter defined as benchmark. Then, it is shown via numerical simulation the Poisson-based expression is not appropriate for a reliable throughput estimate when compared to the benchmark (Markov) results. The binomial-based throughput equation, by its turn, provides results as accurate as the benchmark. In addition, the binomial-based throughput is numerically more convenient and computationally more efficient than the Markov chain approach, whereas the Markov-based one is computationally expensive, particularly if the number of users is large. The bit error rate (BER) expressions are derived considering gaussian and binomial distributions for the multiple-access interference and it is shown via numerical simulations that accurate performance of flexible OCDMA networks is only obtained with the binomial-based BER expression. This thesis also proposes and investigates a network architecture for Internet protocol traffic over flexible OCDMA with support to multiservice multirate transmissions, which is independent of the employed spreading code and does not require any new optical processing technology. In addition, the network performance assumes users transmitting asynchronously using receptors based on intensity-modulation direct-detection schemes. Numerical simulations shown that the proposed network performs well when its users are defined with high-weight code or when the channel utilization is low. The BER and packet throughput performance of an OCDMA network that provides multirate transmissions via multicode technique with two codes assigned to each single user is also addressed. Numerical results show that this technique outperforms classical techniques based on multilength code. Finally, this thesis addresses a new breakthrough technology that might lead to higher levels of security at the physical layer of optical networks. This technology consists in the generation of deterministic chaos from a commercial free-running vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). The chaotic dynamics is generated by means of mechanical strains loaded onto an off-the-shelf quantum-well VCSEL using a simple and easily replicable holder. Deterministic chaos is then achieved, for the first time, without any additional complexity of optical feedback, parameter modulation or optical injection. The simplicity of the proposed system, which is based entirely on low-cost and easily available components, opens the way to the widespread use of commercial and free-running VCSEL devices for chaos-based applications. This off-the-shelf and cost-effective optical chaos generator has the potential for not only paving the way towards new security platforms in optical networks like, for example, successfully hiding the user information in an unpredictable, random-like signal against eventual eavesdroppers, but also for influencing emerging chaos applications initially limited or infeasible due to the lack of low-cost solutions. Furthermore, it leads the way to future realization of emerging applications with high-integrability and -scalability such as two-dimensional arrays of chaotic devices comprising hundreds of individual sources to increase requirements for random bit generation, cryptography or large-scale quantum networks. / Os avanços relacionados a tecnologia fotônica ampliaram o alcance das redes de comunicação óptica tanto em instalações de estabelecimentos comerciais quanto em residências, permitindo que novos serviços e tecnologias fossem entregues aos clientes. A próxima onda de inovação certamente gerará inúmeras oportunidades proporcionadas pela popularidade de soluções emergentes e aplicações como a Internet tátil, a telemedicina e a geração de conteúdo 3-D em tempo real, tornando-os parte da vida cotidiana. No entanto, para suportar a crescente demanda de tráfego atual, uma maior capacidade e segurança, alocação flexível de largura de banda e custo-eficiência tornaram-se requisitos cruciais para as tecnologias candidatas a futuras redes de acesso óptico. Para este fim, a tecnologia de acesso múltiplo por divisão de código óptico (OCDMA) é considerada um candidato em potencial, particularmente devido a características como transmissões assíncronas, distribuição flexível de banda larga e suporte a serviços diferenciados na camada física, para citar apenas alguns. Neste contexto, esta tese propõe novos formalismos matemáticos para a taxa de erro de bits, taxa de transferência de pacotes e atraso de pacotes para avaliar o desempenho de redes OCDMA flexíveis capazes de fornecer transmissões em múltiplas qualidades de serviço (QoS) de acordo com as necessidades dos usuários. Os formalismos analíticos propostos não requerem o conhecimento a priori das sequências de código dos usuários, o que significa que o desempenho da rede pode ser abordado de forma simples e direta usando apenas os parâmetros de código. Além disso, os formalismos analíticos desenvolvidos representam um número geral de classes de usuários distintos, bem como a probabilidade geral de interferência entre os usuários. Portanto, esses formalismos podem ser aplicados com sucesso na avaliação de desempenho de redes OCDMA flexíveis não apenas em qualquer número de classes de usuários em uma rede, mas também para a maioria dos códigos de espalhamento com boas propriedades de correlação. A expressão de taxa de transferência de pacotes é derivada assumindo aproximações de Poisson, binomial e de cadeia de Markov para as chegadas de pacotes compostos, com a última definida como benchmark. Em seguida, é mostrado via simulação numérica que a expressão baseada em Poisson não é apropriada para uma estimativa confiável de taxa de transferência quando comparada aos resultados de benchmark (Markov). A equação de taxa de transferência binomial, por sua vez, fornece resultados tão precisos quanto o benchmark. Além disso, a taxa de transferência binomial é numericamente mais conveniente e computacionalmente eficiente quando comparada com abordagem de Markov, enquanto esta última é computacionalmente dispendiosa, particularmente se o número de usuários é grande. As expressões de taxa de erro de bit (BER) são derivadas considerando distribuições gaussianas e binomiais para a interferência de acesso múltiplo e é mostrado por meio de simulações numéricas que o desempenho exato de redes OCDMA flexíveis é obtido somente com a expressão binomial de BER. Esta tese também propõe e investiga uma arquitetura de rede para o tráfego de protocolo de Internet sobre OCDMA flexível com suporte a transmissões de QoS e de múltiplas taxas, que é independente do código de espalhamento empregado e não requer qualquer nova tecnologia de processamento óptico. Além disso, o desempenho da rede assume que os usuários transmitem de forma assíncrona usando receptores baseados em esquemas de detecção direta de modulação de intensidade. As simulações numéricas mostraram que a rede proposta possui melhor desempenho quando seus usuários são definidos com peso de código alto ou quando a utilização do canal é baixa. O desempenho da BER e da taxa de transferência de pacotes de uma rede OCDMA que fornece transmissões de múltiplas taxas por meio de uma técnica multi-código com dois códigos atribuídos a cada usuário é também abordado. Os resultados numéricos mostram que esta técnica supera as técnicas clássicas baseadas no código de comprimento múltiplo. Finalmente, esta tese aborda uma nova tecnologia que pode levar a níveis mais elevados de segurança na camada física de redes ópticas. Esta tecnologia consiste na geração de caos determinístico a partir de um laser de emissão superficial com cavidade vertical (VCSEL). A dinâmica caótica é gerada através da aplicação de forças mecânicas em um VCSEL comercial usando um suporte simples e facilmente replicável. O caos determinístico é então alcançado, pela primeira vez, sem qualquer complexidade adicional de realimentação óptica, modulação de parâmetros ou injeção óptica. A simplicidade do sistema proposto, o qual se baseia inteiramente em componentes de baixo custo e que são facilmente encontrados, abre o caminho para o uso de dispositivos VCSEL comerciais para aplicações baseadas em caos. Este gerador de caos óptico tem o potencial não só de pavimentar o caminho para novas plataformas de segurança em redes ópticas, como, por exemplo, ocultar com êxito as informações do usuário em um sinal imprevisível e aleatório contra eventuais invasores, como também tem o potencial de influenciar aplicações de caos emergentes inicialmente limitadas ou inviáveis devido à falta de soluções de baixo custo. Além disso, ele conduz o caminho para a realização futura de aplicações emergentes com alta integridade e escalabilidade, tais como matrizes bidimensionais de dispositivos caóticos que compreendem centenas de fontes individuais para aumentar as necessidades de geração de bit aleatória, criptografia ou redes quânticas de grande escala.

Nesta tese estudamos algumas regiões de aparente estabilidade no cinturão de asteróides e no cinturão de Kuiper, analisando a evoluçãao dinâmica dos objetos nessas regiões por intervalos de tempo muito longos, em geral, da ordem da idade do Sistema Solar. Centramos principalmente nossa atenção no estudo das populações de pequenos corpos ressonantes, analisando três exemplos diferentes: a ressonância 2/1 com Júpiter e seu entorno (falha de Hecuba), a ressonância 2/3 com Netuno (Plutinos), e a ressonância 1/1 com Júpiter (Troianos). Atacamos o problema com diferentes ferramentas numéricas e analíticas: integração numérica direta de modelos precisos, modelos estatísticos de caminhada aleatória, modelos semi-analíticos baseados no desenvolvimento assimétrico da função perturbadora, cálculo de expoentes de Lyapunov, análise de freqüências, determinação de elementos próprios e taxas de difusão, etc. Os resultados obtidos permitem elaborar conclusões sobre a possível origem e evolução dinâmica destas populações. / In this thesis, we study some regions of regular motion in the asteroid main belt and in the Kuiper belt. We analyze the dynamical evolution in these regions over time scales of the order of the age of the Solar System. We centered our study on the populations of resonant minor bodies, discussing three examples: the 2/1 mean motion resonance with Jupiter (Hecuba gap), the 2/3 resonance with Neptune (Plutinos), and the 1/1 resonance with Jupiter (Trojans). We attack the problem with several different tools, both analytic and numeric: integration of N-body models, random-walk statistical models, semi-analytical models based on the assymetric expansion of the disturbing function, calculation of the maximum Lyapunov exponent, frequancy analysis, estimates of the diffusion of proper elements, etc. The results allow to draw conclusions about the possible origin of these populations.

O Dilema do Prisioneiro (DP) é o jogo mais proeminente da Teoria dos Jogos devido à emergência da cooperação entre jogadores egoístas. O comportamento de cada jogador depende da estratégia que ele adotada e do seu ganho, que é determinado em função dos parâmetros do DP (T, R, P e S) e do número z de vizinhos com que ele joga. Portanto, a estrutura espacial dos jogadores não é relevante. Em nosso trabalho, utilizamos um autômato celular unidimensional onde cada jogador pode cooperar ou desertar ao interagir, simetricamente, com seus z vizinhos mais próximos. O sistema proposto nos permitiu realizar um estudo exaustivo do espaço de parâmetros para as estratégias evolucionárias Darwiniana (EED) e a Pavloviana (EEP) e compara-las. A geometria unidimensional nos possibilita obter os mesmos resultados dos sistemas em dimensionalidade arbitrária d, além de apresentar várias vantagens em relação a elas. No sistema que propomos os efeitos de borda são menores, exige menos tempo para a execução das simulações numéricas, permite variar o valor de z e é fácil obter uma representação visual da evolução temporal do sistema. Tal visualização simplifica a compreensão das interações entre os jogadores, pois surgem padrões nos agrupamentos de cooperadores/desertores, semelhantes aos pertencentes às classes dos autômatos celulares elementares. O estudo destes padrões nos permite compreender simplesmente a emergência da cooperação ou deserção nos sistemas. A evolução temporal do sistema que adota a EED gera um diagrama de fases muito rico com a presença das fases cooperadora, desertora e caótica. Já para a EEP, obtivemos um novo resultado analítico para as transições de fase, que neste caso são: cooperadora e quasi-regular. O estudo numérico exaustivo determinou as regiões do espaço de parâmetros onde acontecem cada uma das fases, e os efeitos da auto-interação podendo assim validar os resultados teóricos. O estudo do caso particular T = 1, tradicionalmente considerado como trivial, mostrou que ele apresenta comportamentos inusitados. Nossa principal contribuição para o estudo do DP é a obtenção de um novo paradigma. A geometria unidimensional com interação de vizinhos simétricos permitiu a visualização da evolução de padrões de cooperadores e desertores, o cálculo analítico de Tc para a EEP e o estudo de T = 1 para tais sistemas. / The Prisoner Dilemma (PD) is the most prominent game of the Game Theory due to emergency of the cooperation between selfish players. The behavior of each player depends on his/her strategy and the payoff, which is determined in function of the PD parameters (T, R, P and S) and by the number z of neighbors with whom he/she plays. Therefore, the spatial structure of the players does not matter. In our work, we have used a one-dimensional cellular automaton where each player can cooperate or defect when interacting, symmetrically, with his/her z nearest neighbors. The considered system allowed us to carry out an exhaustive exploration of the parameters space for the Darwinian Evolutionary Strategy (EED) and Pavlovian (EEP) and compares them. One-dimensional geometry makes possible to us get the same results of the systems in arbitrary d dimensional networks, besides, it presents some advantages. For the system that we proposed compared to the others dimensional networks, the boundary effects are less present, it needs less time for run the numerical simulations, it allows to vary the z value and is easier to get the visual representation of the system temporal evolution. Such visualization simplifies the understanding of the interactions between the players, therefore patterns appear in the clusters of cooperator/defectors, and these patterns belong to the elementary cellular automata classes. The study of these patterns allows them to understand in an easy way the emergence of the cooperation or defection in the systems. The temporal evolution of the system that adopts the EED yields a very rich phases diagram with the presence of cooperative, defective and chaotic phases. By the other hand, for the EEP, we have got a new analytical result for the phase transitions that in this case are: quasi-regular and cooperative. The exhaustive exploration study determines the regions on the parameters space where happen each phases occurs, and the effect of the self-interaction and thus validate the theoretical results. The study of the particular case T = 1, traditionally considered as trivial one, showed that it presents unusual behaviors, that we will present. Our main contribution for the study of the DP is the attainment of a new paradigm. One-dimensional geometry with interaction of symmetrical neighbors allowed to visualizes the evolution of cooperators and defectors patterns, the analytical result for Tc for the EEP and the study of T = 1 for such systems.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 isabelathomaztakakura_dissert.pdf: 1870282 bytes, checksum: 871ee642969bbc10aeb356aeefd91988 (MD5) Previous issue date: 2007-05-10 / Recent studies have shown that low heart rate variability (HRV) is a clear indication of an increased risk for severe ventricular arrhytmia and sudden cardiac. However, the traditional techniques of data analysis in time and frequency domain are often not sufficient to characterize the complex dynamics of heart beat generation. Hence, different attempts have been reported to apply the concept of nonlinear dynamics (chaos domain) to this problem as the methods Detrended Fluctuation Analysis (DFA), Autocorrelation (Tau), Hurst Exponent (HE), Lyapunov Exponent (LE), Poincaré Plot (SD1 e SD2). Objective: We speculated that patients with decreased chaotic behavior in the preoperative period would tend to present higher morbidity and mortality in the length of postoperative stay. Methods: Seventy-two non-selected patients (mean age 58.4±10.2 years) with coronary artery disease and elective coronary artery bypass graft surgery (CABG) indication, were studied. We had their HRV with Polar Advanced S810 and analyzed with the above chaos, time and frequency domain variables. The occurrences of relevant events during the length of postoperative stay as neurological, infectious and renal complications, severe arrhytmias or death were compared. The Fisher s Test was used to compare the occurrence of events. We described Sensibility, Specificity, Positive Predictive Value, Positive Likelihood Ratio and ODDS Ratio (CI 95%). Results: In comparison of groups death versus no death (Scenario 1) of the Lyapunov Exponent, for example, the ODDS Ratio was 11.5 (CI 95% 1.261 to 104.92, P=0.0171). The Scenario 3 (2 or more events versus 0 to 1 event) xxiv showed the Odds Ratio 12.414 (CI 95% 1.515 to 101.72, P=0.0048). Conclusions: The patients with decreased HRV evaluated from some nonlinear dynamic analysis methods before CABG surgery present higher morbidity and mortality in the length of postoperative stay. / Estudos recentes têm mostrado que a baixa variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) é um claro indicador de maior risco para arritmia ventricular grave e morte súbita. Contudo, as técnicas tradicionais de análises de dados no domínio do tempo e da freqüência nem sempre são suficientes para caracterizar a dinâmica complexa da geração do batimento cardíaco. Conseqüentemente, diferentes tentativas têm sido feitas para aplicar o conceito de dinâmica não-linear (domínio do caos) para este problema, como os métodos não-lineares: Análise de Flutuações Depurada de Tendências (DFA), Autocorrelação (Tau), Expoente de Hurst (HE), Expoente de Lyapunov (LE), Desvio-padrão da perpendicular à linha de identidade no gráfico de Poincaré (SD1e SD2). Objetivo: Assim, o objetivo deste trabalho foi demonstrar se a redução do comportamento caótico (avaliado por métodos de dinâmica nãolinear) no período pré-operatório à revascularização do miocárdio acarretaria maior morbidade e mortalidade no período pós-operatório, durante a internação. Método: No presente estudo, 72 pacientes não-selecionados (média de idade de 58,4±10,2 anos) com doença arterial coronária e indicação eletiva de cirurgia foram incluídos e sua VFC foi captada pelo Polar Advanced S810 por meio da análise dos intervalos RR. A VFC foi analisada por variáveis do domínio do tempo (SDNN, RMSSD), do domínio da freqüência (LF nu, HF nu, a relação LF/HF) e do domínio do caos, citadas acima. A ocorrência de eventos relevantes durante o pós-operatório foi avaliada, como complicações neurológicas, infecciosas e renais, arritmias graves ou morte. O Teste Exato de xxii Fisher foi usado para comparar a ocorrência de eventos. Também foram registrados a Sensibilidade, Especificidade, Valor Preditivo Positivo, Valor Preditivo Negativo, Likelihood Ratio Positivo e ODDS Ratio com 95% de Intervalo de Confiança para a ocorrência de eventos. Um valor de P ≤ 0.05 foi considerado significante. Resultados: De acordo com medidas feitas pelo Expoente de Lyapunov, por exemplo, o Cenário 1 (comparando grupo de pacientes que faleceram no pós-operatório hospitalar com o grupo dos que não faleceram) evidenciou Odds Ratio de 11,5 (IC 95% 1,261 a 104,92) com valor de P de 0,0171 e o Cenário 3 (2 ou mais eventos contra 0 a 1 evento) evidenciou Odds Ratio de 12,414 (IC 95% 1,515 a 101,72) com valor de P de 0,0048. Conclusão: A avaliação da VFC por métodos de dinâmica não-linear em pacientes no período pré-operatório da cirurgia de revascularização do miocárdico, mostrou tratar-se de ferramenta promissora como preditora de maior morbidade e mortalidade durante o período de pós-operatório hospitalar.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcialigoncalvesfonsecasilva_tese.pdf: 2713411 bytes, checksum: 0a80a6f7e55d27a62b6f8efd161d2ec7 (MD5) Previous issue date: 2011-12-07 / The prematurity with their comorbidities can result in a long period of mechanical ventilation in the intensive care unit. A method for the diagnostic assessment of organic maturity would be useful for this population. The heart rate variability (HRV), as an indicator of homeostasis, presents this profile. Objective: The purpose of this research was to assess the HRV in neonates intubated in the neonatal intensive care unit (ICU) of Hospital de Base before extubation. Casuistic and Method: A total of 44 neonates, 16(36.4%) males and 28(63.6%) females, in neonatal ICU at Hospital de Base (HB) of São José do Rio Preto were prospectively studied. HRV was evaluated in time, frequency and chaos by recording of electrocardiographic times series with the aid of a Polar RS800. The results obtained in this study group (RNP2) were compared with samples previously studied of preterm neonates of neonatal ICU of Curitiba (RNP1) and term neonates of HB (RNT). Results: There was no significant difference among clinical findings of neonates with and without of extubation failure. The results of 47 records of HRV revealed in time a significant difference among the groups RNT x RNP1 for mean RR intervals (MeanRR) (p < 0.0001), RMSSD (p < 0.0001), and PNN50 (p = 0.0012); SD1 e SD2 (p < 0,0001) and SD1/SD2 rate (p = 0,0448); RNT x RNP2 for MeanRR (p < 0.0001) and RMSSD (p = 0.0034); SD1 (p = 0,0036) e SD2 (p = 0,0002) among RNP1 x RNP2 for MeanRR (p = 0.0016) and SD1/SD2 rate (p = 0,0443). In the frequency, significant differences were found among RNT x RNP1 for LF ms2, HF ms2, total ms2 (p < 0.0001 in all these measurements), LF/HF ratio (p = 0.0031); RNT x RNP2 for LF ms2 (p < 0.0001), HF ms2 (p = 0.0048), total ms2 (p < 0.0001), and among RNP1 x RNP2 for LF/HF ratio (p < 0.0017). In chaos, there was significant difference among RNT x RNP1 for mean line length (Lmean), recurrence rate (RecRate), Shannon's entropy (p < 0.0001 in all these measurements), and determinism rate (DET) (p = 0.004); RNP1 x RNP2 the difference was significant for Lmean (p = 0.0188), RecRate (p = 0.029), DET (p = 0.0472), and Shannon's entropy (p = 0.0205). Conclusions: In time, frequency, and chaos, HRV was not considered as predictive value to extubation failure, but in intubated neonates this methodology present potential of clinical application. Neonates with good clinical conditions and greater development of autonomic nervous system show largest HRV, mainly in the chaos domain, indicating greater homeostatic balance similar to the pattern of term neonates. / A prematuridade com suas comorbidades pode resultar em permanência dos recém-nascidos (RN) em ventilação mecânica na UTI. Um método de avaliação diagnóstica da maturidade orgânica seria de grande utilidade para essa população. A variabilidade da frequência cardíaca (VFC) por ser um indicador da homeostase encaixa-se nesse perfil. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar a VFC em RN prematuros intubados na UTI Neonatal do Hospital de Base (HB) antes da extubação. Casuística e Método: Foram estudados prospectivamente 44 RN prematuros, sendo 16 (36,4%) do sexo masculino, internados na Unidade de Terapia Intensiva (UTI) Neonatal do HB de São José do Rio Preto. A metodologia consistiu na avaliação da VFC nos domínios do tempo, frequência e caos, utilizando-se registro das séries temporais eletrocardiográficas com auxílio do equipamento Polar RS800. Os resultados obtidos nesse grupo de estudo (RNP2) foram comparados a amostras previamente estudadas de RN prematuros da UTI Neonatal de Curitiba (RNP1) e RN de termo do HB (RNT). Resultados: Na comparação entre achados clínicos de RN com e sem falha de extubação e também com relação aos índices de variabilidade da frequência cardíaca não houve diferença significativa. Os resultados obtidos de 47 registros da VFC mostraram no domínio do tempo diferença significativa entre RNT x RNP1 para intervalos RR médios (MeanRR) (p < 0,0001), RMSSD (p < 0,0001) e PNN50 (p = 0,0012) e SD1 e SD2 (p < 0,0001) e relação SD1/SD2 (p = 0,0448); entre RNT x RNP2 para MeanRR (p < 0,0001) e RMSSD (p = 0,0034); SD1 (p = 0,0036) e SD2 (p = 0,0002) entre RNP1 x RNP2 para MeanRR (p = 0,0016) e relação SD1/SD2 (p = 0,0443). No domínio da frequência diferenças significativas foram obtidas entre RNT x RNP1 para LF ms2, HF ms2, total ms2 (p < 0,0001 em todas essas medidas), relação LF/HF (p = 0,0031) entre RNT x RNP2 para LF ms2 (p < 0,0001), HF ms2 (p = 0,0048), total ms2 (p < 0,0001), e entre RNP1 x RNP2 para relação LF/HF (p < 0,0017). No domínio do caos houve diferença significativa entre RNT x RNP1 para comprimento médio da linha diagonal (Lmean), taxa de recorrência (RecRate), entropia de Shannon, (p < 0,0001 em todas essas medidas) e taxa de determinismo (DET) (p = 0,004); entre RNP1 x RNP2 a diferença foi significativa para Lmean (p = 0,0188), RecRate (p = 0,029), DET (p = 0,0472) e entropia de Shannon (p = 0,0205). Conclusões: A VFC nos domínios do tempo, frequência e caos não se caracterizou como preditivo de falha de extubação, mas em prematuros intubados é uma metodologia com potencial de aplicação clínica e diagnóstica. Prematuros, quando estabilizados e com maior desenvolvimento do sistema nervoso autônomo, apresentam melhor VFC, principalmente no domínio do caos, mostrando maior equilíbrio homeostático se aproximando do padrão do RN de termo.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fabioaugustoselig_dissert.pdf: 852758 bytes, checksum: 966b17099569a3dd4e20f70a9e415ad8 (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / The role of Autonomic Nervous System and its components sympathic and parassympathic in the regulation of the interaction between different parts of human body has been exhaustibly discussed in scientific literature. These studies demonstrated the applicability of the Chaos Theory in different situations, diseases and ages. Objective: Apply the concepts of nonlinear dynamics and Chaos Theory to evaluate premature newborns (PT), analyzing their heart rate variability (HRV) and comparing them with healthy term newborns (TN). Methods: By using a Polar Advanced S810, 59 PT born with different gestational ages had their HRV obtained and analyzed in time (SDNN, RMSSD, SD1/SD2), frequency (VLF, LF, HF and LF/HF) and chaos domain (TAU, Lyapunov Exponent, Entropy and Hurst Exponent) variables. The premature were compared to 78 healthy term newborns. The comparison were made applying Kruskal-Wallis statistic method and their graphic demonstration made by using Box-plots. Results: All time, frequency and chaos domain variables demonstrated statistic difference comparing term and preterm newborns except Hurst Exponent. Conclusion: Preterm newborn follow the rules of chaos theory and have more linear behavior when compared with term newborn. / : Vários trabalhos publicados nos últimos anos demonstram a importância do Sistema Nervoso Autônomo por meio dos componentes Simpático e Parassimpático na gerência da interação entre as diferentes partes do todo, fornecendo padrão caótico ao organismo humano. Estes estudos aplicaram a Teoria do Caos em diferentes situações, doenças e faixas etárias. Objetivo: Aplicar os conhecimentos da Teoria do Caos e da dinâmica não-linear na avaliação de recém-natos prematuros (PT), analisando sua Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) e comparando-os com recém-natos de termo (RNT) saudáveis. Casuística e Método: 59 recém-natos prematuros com diferentes idades gestacionais tiveram seus batimentos cardíacos captados com auxílio do equipamento Polar Advanced S810 e sua VFC obtida pelo registro dos intervalos RR. A VFC foi analisada nos Domínios do Tempo (SDNN, RMSSD, SD1/SD2), da Frequência (VLF, LF, HF e a relação LF/HF) e do Caos (TAU e sua normalização [TAU(n]], Expoente de Lyapunov, Entropia e o expoente de Hurst). Os recém-natos prematuros foram comparados com um grupo de 78 recém-natos de termo saudáveis e sem intercorrências perinatais. O teste estatístico utilizado para comparação entre os grupos foi o teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis com comparações múltiplas e sua demonstração gráfica feita com auxílio do gráfico tipo Box-plots. Resultados: Detectou-se diferença estatisticamente significativa entre os grupos para todas as variáveis estudadas (nos domínios do tempo, da frequência e do caos) sendo única exceção o Expoente de Hurst. Conclusão: Recém-natos prematuros obedecem às regras da Teoria do Caos e tendem a ter comportamento menos complexo, ou seja, mais linear, quando comparados com recém-natos de termo.

Le problème principalement étudié dans ce manuscrit est la stabilisation d’orbites périodiques de systèmes dynamiques non linéaires à l’aide d’une commande de rétroaction (feedback). Le but des méthodes de contrôle proposées ici est d’obtenir une oscillation périodique stable. Ces méthodes de contrôle sont appliquées à des systèmes présentant des orbites périodiques instables dans l’espace d’état, et ces dernières sont les orbites destinées à être stabilisées.Les méthodes proposées ici sont telles que l’oscillation stable qui en résulte est obtenue avec un effort de contrôle faible, et que la valeur de la commande tend vers zéro lorsque la trajectoire tend vers l’orbite stabilisée. La stabilité locale des orbites périodiques est analysée par l’étude de la stabilité des systèmes linéaires périodiques à l’aide de la théorie de Floquet. Ces systèmes linéaires sont obtenus par linéarisation des trajectoires au voisinage de l’orbite périodique.Les méthodes de contrôle utilisées ici pour la stabilisation des orbites périodiques sont une loi de commande proportionnelle, une loi de commande de rétroaction retardée et une loi de commande de rétroaction basée sur une prédiction. Ces méthodes sont appliquées aux systèmes en temps discret et aux systèmes en temps continu avec les modifications nécessaires. Les contributions principales de cette thèse sont associées à ces méthodes, proposant une méthode alternative de design de gain, une nouvelle loi de commande et des résultats associés. / The main problem evaluated in this manuscript is the stabilization of periodic orbits of non-linear dynamical systems by use of feedback control. The goal of the control methods proposed in this work is to achieve a stable periodic oscillation. These control methods are applied to systems that present unstable periodic orbits in the state space, and the latter are the orbits to be stabilized.The methods proposed here are such that the resulting stable oscillation is obtained with low control effort, and the control signal is designed to converge to zero when the trajectory tends to the stabilized orbit. Local stability of the periodic orbits is analyzed by studying the stability of some linear time-periodic systems, using the Floquet stability theory. These linear systems are obtained by linearizing the trajectories in the vicinity of the periodic orbits.The control methods used for stabilization of periodic orbits here are the proportional feedback control, the delayed feedback control and the prediction-based feedback control. These methods are applied to discrete and continuous-time systems with the necessary modifications. The main contributions of the thesis are related to these methods, proposing an alternative control gain design, a new control law and related results. / O principal problema avaliado neste manuscrito é a estabilização de órbitas periódicas em sistemas dinâmicos não-lineares utilizando controle por realimentação. O objetivo dos métodos de controle propostos neste trabalho é obter uma oscilação periódica estável. Estes métodos de controle são aplicados a sistemas que apresentam órbitas periódicas instáveis no espaço de estados, estas são as órbitas a serem estabilizadas.Os métodos propostos aqui são tais que a oscilação periódica estável resultante é obtida utilizando um baixo esforço de controle, e o sinal de controle é projetado de forma a convergir para zero quanto a trajetória tende à órbita estabilizada. A estabilidade local de órbitas periódicas é analisada através do estudo da estabilidade de alguns sistemas lineares periódicos no tempo, utilizando a teoria de estabilidade de Floquet. Estes sistemas lineares são obtidos por linearização das trajetórias na vizinhança da órbita periódica.Os métodos de controle utilizados aqui para estabilização de órbitas periódicas são o proportional feedback control, o delayed feedback control e o prediction-based feedback control (controle por realimentação baseado em predição). Estes métodos são aplicados a sistemas de tempo discreto e de tempo contínuo, com as modificações necessárias. As principais contribuições da tese são relacionadas a esses métodos, propondo um projeto de ganho de controle alternativo, uma nova lei de controle e resultados relacionados.