Neste trabalho estudamos o modelo Olami-Feder-Christensen (OFC). Fortes correlações espaciais e temporais dificultam a obtenção de resultados analíticos para este modelo. Assim, nossas investigações foram realizadas através de simulações computacionais. A fim de identificar o regime estacionário de forma eficiente e econômica desenvolvemos algumas estatrégias. Também percebemos que a escolha adequada da configuração inicial pode antecipar ou retardar o início do regime estacionário. Por fim, a criticalidade do modelo foi estudada através de uma abordagem totalmente nova. Em vez de tentarmos identificar o comportamento crítico do sistema por meio da distribuição de avalanches, definimos uma grandeza , que em um processo ramificado simples seria a taxa de ramificação do sistema. Analisando o comportamento dessa variável em um espaço de fases verificamos que o modelo OFC e sua versão aleatória (que de antemão sabemos que só apresenta criticalidade no regime conservativo) tem um comportamento bastante similar. Obtivemos, ao contrário do que se acreditava, fortes evidências de que o modelo OFC apenas exibe criticalidade no regime conservativo. / We have investigated the Olami-Feder-Christensen model. The model presents strong temporal and spatial correlations what makes it very difficult to perform analytical calculations. So our treatment was numerical. We developed strategies to identify the regime with high level of accuracy. We noticed that depending on the initial configurations, the statistical stationary state can be reached faster. Finally we have investigated the criticality of the model through new strategy. Instead of looking for powers laws, we defined a quantity , very similar to the branching ratio in a simple branching process. We were able to show the behavior of the Olami-Feder-Christensen and the random version of this model are similar. We got strong numerical evidences that, in opposition to previous results, the Olami-Fedel-Christensen model is critical only in the conservative regime.

A análise de segurança de criticalidade nuclear é uma atividade mandatória sob o ponto de vista de licenciamento de uma instalação que manipula qualquer quantidade de material físsil. Este trabalho apresenta uma metodologia de análise para uma instalação fabril que processa e estoca ligas de urânio enriquecido. Trata-se da verificação da instalação para que se evite qualquer evento de acidente nuclear, seja por um equipamento inseguro, seja por um arranjo inseguro dos materiais. Todo o ciclo do urânio, principalmente as instalações envolvidas na fabricação do combustível nuclear, é avaliado quanto à segurança contra a criticalidade nuclear. A disponibilidade de informações relacionadas à segurança das instalações para combustíveis de reatores de potência comerciais (PWR e BWR, das siglas em inglês para reator de água pressurizada e reator de água fervente, respectivamente) utilizando o dióxido de urânio (UO2) com baixo nível de enriquecimento são amplamente compartilhadas. No entanto, informações sobre parâmetros seguros de criticalidade nuclear voltadas para combustíveis à base de ligas de urânio com nível de enriquecimento médio (até 20%) são raras na literatura. Dessa forma, o trabalho proposto visa suprir essa carência ao desenvolver um método de análise de criticalidade voltada para uma instalação destinada à fabricação de combustível nuclear, utilizando ligas metálicas urânio com 20% de enriquecimento. / Nuclear Criticality Safety analysis is a mandatory licensing activity for a facility that handles a certain amount of fissile material. This work presents an analysis methodology for a plant which processes and stores uranium alloys enriched. It is the verification of the facility in order to avoid any nuclear accident event, either by unsafe equipament or by an unsafe arrangement of materials. The whole uranium cycle, mainly the facilities involved in manufacturing of nuclear fuel is evaluated for safety against nuclear criticality. The availability of information related to facilities safety for fuel of commercial power reactors facilites (PWR and BWR, Pressurized Water Reactor and Boiling Water Reactor respectively) using the mixed oxide of uranium (UO2) with low enrichment level are widely shared. However, information of safe parameters focused on the nuclear criticality of uranium alloys based fuels with average enrichment level (up to 20%) are scarse in the literature. Thus, the proposed work aims to fill this need by developing a criticality analysis method focused on a facility dedicated to the manufacture of nuclear fuel using uranium alloys with 20% degree of enrichment.

Orientadores: José Antônio Brum, Marcus Aloizio Martinez de Aguiar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-26T08:49:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PinheiroNeto_Joao_M.pdf: 16027257 bytes, checksum: ff0a08fdba027bd6f2bc28198e34d482 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Nesta dissertação de mestrado estudamos a dinâmica e estrutura de redes complexas. Começamos com uma revisão da literatura de redes complexas, apresentando as métricas de rede e modelos de conectividade mais comuns. Estudamos então em detalhe a dinâmica do modelo das Random Threshold Networks (RTN). Desenvolvemos uma nova aproximação de campo médio para a dinâmica de RTNs, consideravelmente mais simples que aproximações anteriores. Esta nova aproximação é útil de um ponto de vista prático, pois permite a geração de RTNs onde a atividade média da rede é controlável. Fazemos então uma revisão da literatura de redes adaptativas, apresentando alguns modelos de redes adaptativas com características interessantes. Por fim, desenvolvemos dois modelos de redes adaptativas inspirados pela evolução da estrutura neuronal no cérebro. O primeiro modelo utiliza regras simples e uma evolução baseada na remoção de links para controlar a atividade sobre a rede. A inspiração é a remoção de neurônios e conexões neuronais após a infância. Este modelo também consegue controlar a atividade de grupos individuais dentro de uma mesma rede. Exploramos uma variante deste modelo em um espaço bidimensional, onde conseguimos gerar redes modulares e small-world. O segundo modelo utiliza inputs externos para controlar a evolução da topologia da rede. A inspiração neste caso é o desenvolvimento das conexões neuronais durante a infância, que é influenciado por interações com o ambiente. O modelo gera avalanches finitas de atividade, e é capaz de gerar topologias especificas e modulares utilizando regras simples / Abstract: In this Masters Dissertation we study the structure and dynamics of complex networks. We start with a revision of the literature of complex networks, presenting the most common network metrics and models of network connectivity. We then study in detail the dynamics of the Random Threshold Network (RTN) model. We develop a new mean-field approximation for the RTN dynamics that is considerably more simple than previous results. This new approximation is useful from a practical standpoint, since it allows the generation of RTNs where the average activity of the network is controlled. We then review the literature of Adaptive Networks, explaining some of the adaptive models with interesting characteristics. At last, we develop two models of adaptive networks inspired by the evolution of neuronal structure in the brain. The first model uses simple rules and a link-removing evolution to control the activity on the network. The inspiration is the removal of neurons and neuronal connections after infancy. This model can also control the activity of individual groups within the same network. We explore a variant of this model in a bi-dimensional space, where we are able to generate modular and small-world networks. The second model uses external inputs to control the topological evolution of the network. The inspiration in this case is the development of neuronal connections during the infancy, which is influenced by interactions with the environment. The model generates finite avalanches of activity, and is capable of generating specific and modular topologies using simple rules / Mestrado / Física / Mestre em Física

As teorias científicas surgiram da necessidade do homem entender o funcionamento das coisas. Novos métodos e técnicas são então criados com o objetivo não só de melhor compreender, mas também de desenvolver essas próprias teorias. Nesta dissertação, vamos estudar várias dessas técnicas (aqui chamadas de algoritmos) com o objetivo de obter estados fundamentais em sistemas de spin e de revelar suas possíveis propriedades de auto-organização crítica. No segundo capítulo desta dissertação, apresentamos os algoritmos de otimização: simulated annealing, algoritmo genético, otimização extrema (EO) e evolutivo de Bak-Sneppen (BS). No terceiro capítulo apresentamos o conceito de criticalidade auto-organizada (SOC), usando como exemplo o modelo da pilha de areia. Para uma melhor compreensão da importância da criticalidade auto-organizada, apresentamos vários outros exemplos de onde o fenômeno é observado. No quarto capítulo apresentamos o modelo de relógio quiral de p-estados que será nosso sistema de testes. No caso unidimensional, determinamos a matriz de transferência e utilizamos o teorema de Perron-Frobenius para provar a inexistência de transição de fase a temperaturas finitas a temperaturas finitas. Esboçamos os diagramas de fases dos estados fundamentais que obtivemos de maneira analítica e numérica para os casos de p = 2, 3, 4, 5 e 6, no caso numérico fazendo uso do algoritmo de Bak-Sneppen com sorteio (BSS). Apresentamos ainda um breve estudo do número de mínimos locais para o modelo de relógio quiral de p-estados, para os casos de p = 3 e 4. Por último, no quinto capítulo, propomos uma dinâmica Bak-Sneppen com ruído (BSR) como uma nova técnica de otimização para tratar sistemas discretos. O ruído é introduzido diretamente no espaço de configuração de spins. Conseqüentemente, o fitness (adaptabilidade) passa a assumir valores contínuos, num pequeno intervalo em torno do seu valor original (discreto). Os resultados dessa dinâmica indicam a presença de criticalidade auto-organizada, evidenciada pelo decaimento em leis de potências das correlações espacial e temporal. Também estudamos o método EO e obtivemos uma confirmação numérica de que sua dinâmica exibe um comportamento não crítico com alcance espacial infinito e decaimento exponencial das avalanches. Finalmente, para o modelo de relógio quiral, comparamos a eficiência das três dinâmicas (EO, BSS e BSR) no que tange às suas habilidades de encontrar o estado fundamental do sistema. / In order to understand how things work, man has formulated scientific theories. New methods and techniques have been created not only to increase our understanding on the subject but also to develop and even expand those theories. In this thesis, we study several techniques (here called algorithms) designed with the objective to get the ground states of some spin systems and eventually to reveal possible properties of critical self-organization. In the second chapter, we introduce four fundamental optimization algorithms: simulated annealing, genetics algorithms, extremal optimization (EO) and Bak-Sneppen (BS). In the third chapter we present the concept of self-organized criticality (SOC), using as an example the sandpile model. To understand the importance of the self-organized criticality, we show many other situations where the phenomenon can be observed. In the fourth chapter, we introduce the p-states chiral clock model. This will be our test or toy system. For the one-dimensional case, we first determined the corresponding transfer-matrix and then proved the nonexistence of phase transitions by using the Perron-Frobenius theorem. We calculate the ground state phase diagrams both analytically and numerically in the cases of p = 2, 3, 4, 5 and 6. We also present a brief study of the number of local minima for the cases p = 3 and 4 of the chiral clock model. Finally, in the fifth chapter, we propose a Bak-Sneppen dynamics with noise (BSN) as a new technique of optimization to treat discrete systems. The noise is directly introduced into the spin configuration space. Consequently, the fitness now take values in a continuum but small interval around its original value (discrete). The results of this dynamics indicate the presence of self-organized criticality, which becomes evident with the power law scaling of the spacial and temporal correlations. We also study the EO algorithm and found a numerical con_rmation that it does not show a critical behavior since it has an in_nite space range and an exponential decay of the avalanches. At the end, we compare the e_ciency of the three dynamics (EO, BSD and BSN) for the chiral clock model, concerning their abilities to _nd the system\'s ground state.

Orientador: Marcos Cesar de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T17:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_ThiagoRodriguesde_D.pdf: 2410853 bytes, checksum: 48f52d2d48ef1be2ecb155881b8e16df (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Esta dissertação tenta contribuir ao entendimento das possíveis interconexões entre a Teoria de Informação Quântica e Matéria Condensada, um novo campo de pesquisa em amplo desenvolvimento. Mais especificamente, investigamos o papel do emaranhamento, ou correlações quânticas, em transições de fase quânticas contínuas. Enquanto o papel do primeiro na Teoria de Informação dispensa apresentação, as últimas são de grande interesse por exibir um comportamento universal, o qual se origina na divergência de um comprimento de correlação. É esta origem mútua em correlações de ambos os fenômenos que cria uma expectativa de uma possível relação entre estes. Nosso trabalho, embasado no estudo do modelo XY unidimensional em um campo transverso, aponta evidências de um favorecimento do emaranhamento multipartite em detrimento do bipartite na transição, e assim da importância do primeiro no estabelecimento de correlações de longo alcance. Nessa tarefa, acabamos por definir uma classe de medidas de emaranhamento multipartite, generalizando o Emaranhamento Global introduzido por Meyer e Wallach em2002. Mostramos que algumas destas classes provêem informações adicionais à do Emaranhamento Global, além de serem escritas de forma simples em termos de funções de correlação. Tal simplicidade permite o estabelecimento de uma relação formal entre uma dessas classes e transições de fase sinalizadas por divergências na energia. Ao final estudamos o papel da quebra de simetria no emaranhamento bipartite e multipartite, evidenciando, uma vez mais, a maior importância do último em relação ao primeiro. Em uma segunda parte, examinamos o uso de estados de produtos de matrizes na aproximação de estados fundamentais de sistemas críticos. Estes estados podem ser vistos como o ansatz utilizado no Grupo de Renormalização de Matriz Densidade (DMRG), quando este é encarado como um método variacional. Analisando o poder de aproximação de tais estados, agora no modelo de Ising, descobrimos que a "dimensão" do ansatz (ou número de graus de liberdade renormalizados) é uma variável relevante do grupo de renormalização de maneira análoga ao tamanho finito do sistema. Isto possibilita uma análise de escala em relação a essa "dimensão" dos estados de produto de matrizes, com uma possível obtenção de propriedades críticas a baixo custo computacional / Abstract: This thesis attempts to contribute to the understanding of possible connections between Quantum Information and Condensed Matter theories, a new field of research in broad development. Specifically, we investigated the role of entanglement, or quantumcorrelations, in continuous quantum phase transitions. While the importance of the first in the theory of Quantum Information is well known dispense presentation, the latter are of great interest as they exhibit a universal behavior, which descent fromthe divergence of the correlation length. This mutual origin of both in correlations is what creates an expectation of a possible link between them. Our work, based on the study of XY dimensional model in a transverse field, brings evidence of multipartite entanglement being favored, in detriment of bipartite in the transition, and thus in the importance of the first in the establishment of long-range correlations. During our journey, we define a class of measures of multipartite entanglement, generalising the Global Entanglement introduced by Meyer and Wallach in 2002. We show that some of these classes provide additional information to the Global Entanglement, as well as being written in a simple way in terms of correlation functions . This simplicity allows the establishment of a formal relationship between those classes and phases transitions marked by non-analycities in the energy. At the end, we studied the role of spontaneous symmetry breaking in the bipartite and multipartite entanglement, demonstrating once again a major role of the last over the first. In a second part, we examine the use of Matrix Product States to approximate ground states of critical systems. This class of states can be seen as the ansatz used in the Density Matrix Renormalization Group (DMRG), when this one is understood as a variational method. Analyzing the power of approximation of these states, now in Ising model, we found that the "dimension" of the ansatz (or number of renormalized degrees of freedom) is a relevant variable in the renormalization group, in a analogous way to the finite size of the system. This enables an analysis of scaling regarding the "size" of Matrix Product States, with a possible acquisition of critical properties at low computation cost / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

As teorias científicas surgiram da necessidade do homem entender o funcionamento das coisas. Novos métodos e técnicas são então criados com o objetivo não só de melhor compreender, mas também de desenvolver essas próprias teorias. Nesta dissertação, vamos estudar várias dessas técnicas (aqui chamadas de algoritmos) com o objetivo de obter estados fundamentais em sistemas de spin e de revelar suas possíveis propriedades de auto-organização crítica. No segundo capítulo desta dissertação, apresentamos os algoritmos de otimização: simulated annealing, algoritmo genético, otimização extrema (EO) e evolutivo de Bak-Sneppen (BS). No terceiro capítulo apresentamos o conceito de criticalidade auto-organizada (SOC), usando como exemplo o modelo da pilha de areia. Para uma melhor compreensão da importância da criticalidade auto-organizada, apresentamos vários outros exemplos de onde o fenômeno é observado. No quarto capítulo apresentamos o modelo de relógio quiral de p-estados que será nosso sistema de testes. No caso unidimensional, determinamos a matriz de transferência e utilizamos o teorema de Perron-Frobenius para provar a inexistência de transição de fase a temperaturas finitas a temperaturas finitas. Esboçamos os diagramas de fases dos estados fundamentais que obtivemos de maneira analítica e numérica para os casos de p = 2, 3, 4, 5 e 6, no caso numérico fazendo uso do algoritmo de Bak-Sneppen com sorteio (BSS). Apresentamos ainda um breve estudo do número de mínimos locais para o modelo de relógio quiral de p-estados, para os casos de p = 3 e 4. Por último, no quinto capítulo, propomos uma dinâmica Bak-Sneppen com ruído (BSR) como uma nova técnica de otimização para tratar sistemas discretos. O ruído é introduzido diretamente no espaço de configuração de spins. Conseqüentemente, o fitness (adaptabilidade) passa a assumir valores contínuos, num pequeno intervalo em torno do seu valor original (discreto). Os resultados dessa dinâmica indicam a presença de criticalidade auto-organizada, evidenciada pelo decaimento em leis de potências das correlações espacial e temporal. Também estudamos o método EO e obtivemos uma confirmação numérica de que sua dinâmica exibe um comportamento não crítico com alcance espacial infinito e decaimento exponencial das avalanches. Finalmente, para o modelo de relógio quiral, comparamos a eficiência das três dinâmicas (EO, BSS e BSR) no que tange às suas habilidades de encontrar o estado fundamental do sistema. / In order to understand how things work, man has formulated scientific theories. New methods and techniques have been created not only to increase our understanding on the subject but also to develop and even expand those theories. In this thesis, we study several techniques (here called algorithms) designed with the objective to get the ground states of some spin systems and eventually to reveal possible properties of critical self-organization. In the second chapter, we introduce four fundamental optimization algorithms: simulated annealing, genetics algorithms, extremal optimization (EO) and Bak-Sneppen (BS). In the third chapter we present the concept of self-organized criticality (SOC), using as an example the sandpile model. To understand the importance of the self-organized criticality, we show many other situations where the phenomenon can be observed. In the fourth chapter, we introduce the p-states chiral clock model. This will be our test or toy system. For the one-dimensional case, we first determined the corresponding transfer-matrix and then proved the nonexistence of phase transitions by using the Perron-Frobenius theorem. We calculate the ground state phase diagrams both analytically and numerically in the cases of p = 2, 3, 4, 5 and 6. We also present a brief study of the number of local minima for the cases p = 3 and 4 of the chiral clock model. Finally, in the fifth chapter, we propose a Bak-Sneppen dynamics with noise (BSN) as a new technique of optimization to treat discrete systems. The noise is directly introduced into the spin configuration space. Consequently, the fitness now take values in a continuum but small interval around its original value (discrete). The results of this dynamics indicate the presence of self-organized criticality, which becomes evident with the power law scaling of the spacial and temporal correlations. We also study the EO algorithm and found a numerical con_rmation that it does not show a critical behavior since it has an in_nite space range and an exponential decay of the avalanches. At the end, we compare the e_ciency of the three dynamics (EO, BSD and BSN) for the chiral clock model, concerning their abilities to _nd the system\'s ground state.

[pt] Esta tese busca utilizar os novos conceitos físicos relacionados à física do estado sólido e à mecânica estatística - teoria do caos e geometria fractal - na análise do comportamento de sistemas dinâmicos não-lineares. Mais pormenorizadamente, trata-se de estudar o comportamento de um modelo numérico elasto-plástico com função de escoamento de Mohr-Coulomb, usualmente empregado em simulações de materiais geológicos - cimentados ou não -, quando submetido a carregamentos externos, situação esta geralmente encontrada em problemas afeitos à mecânica dos solos e das rochas (p/ex., estabilidade de taludes e escavações subterrâneas). Mostra-se que tal modelo geomecânico de muitos corpos (many-body) interagentes é conduzido espontaneamente, ao longo de sua evolução temporal, à chamada criticalidade auto-organizada (self- organized criticality - SOC), estado caracterizado por apresentar evolução na fronteira entre ordem e caos, sensibilidade extrema a qualquer pequena perturbação, e desenvolvimento de interações espaço-temporais de longo alcance. Como a evolução de qualquer sistema dinâmico pode ser vista como um fluxo ininterrupto de informações entre suas partes constituintes, avaliou-se, para tal sistema, a entropia de Tsallis, formulação original proposta pelo físico brasileiro Constantino Tsallis, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), tendo se mostrado adequada à sua descrição. Em especial, determinou-se para tal sistema, pela primeira vez, o valor do índice entrópico, que parametriza a aludida forma entrópica alternativa. Ademais, como é característico de sistemas fora do equilíbrio regidos por uma dinâmica de limiar, mostra-se que tal sistema geomecânico, durante o seu desenvolvimento, teve a sua simetria translacional inicial quebrada, sendo substituída pela simetria por escala, auto-semelhante (i.é., fractal). Em decorrência, o modelo exibe a chamada invariância discreta de escala (discrete scale invariance - DSI), fruto do processo mesmo de ruptura progressiva do material heterogêneo. Especificamente, as simulações numéricas sugeriram que o processo de ruptura progressiva do material elasto-plástico se dá por uma transferência multiplicativa de tensões, em diferentes escalas de observação hierarquicamente dispostas, acarretando o aparecimento de sinais bastante peculiares, caracterizados por desvios oscilatórios sistemáticos do padrão em lei de potência, o que possibilita a previsão de sua ruína, quando ainda em fase preparatória. Assim, esta pesquisa mostrou a eficiência de tal método de previsão, aplicado, pela primeira vez, não somente aos resultados das simulações numéricas do referido modelo geomecânico, como aos ensaios de laboratório em rochas sedimentares, realizados no Centro de Pesquisas da Petrobrás (CENPES). Por fim, é interessante assinalar que o material elasto-plástico investigado neste trabalho teve seu comportamento compartilhado por um modelo matemático bastante simples, fundamentado na função binomial multifractal, reconhecida por descrever processos multiplicativos em diferentes escalas. / [en] This thesis aims at applying new concepts from solid state physics and statistical mechanics - chaos theory and fractal geometry - to the study of nonlinear dynamic systems. More precisely, it deals with a two-dimensional continuum elastoplastic Mohr-Coulomb model, commonly used to simulate pressure-sensitive materials (e.g., soils, rocks and concrete) subjected to stress-strain fields, normally found in general soil or rock mechanics problems (e.g., slope stability and underground excavations). It is shown that such many-body system is spontaneously driven to a state at the edge of chaos, called self- organized criticality (SOC), capable of developing long- range interactions in space and long-range memory in time. A new entropic form proposed by C. Tsallis is presented and shown that it is the suitable theoretical framework to deal with these problems. Furthermore, the index q of the Tsallis entropy, which measures the degree of non- additivity of the system, is calculated, for the first time, for an elastoplastic model. In addition, as is usual in non-equilibrium systems with threshold dynamics, the model changes its symmetry, from translational to fractal (that is, self-similar), leading to what is called discrete scale invariance. It is shown that this special type of scale invariance, characterized by systematic oscillatory deviations from the fundamental power-law behavior, can be used to predict the failure of heterogeneous materials, while the process is still being build-up, i.e., from precursory signals, typical of progressive failure processes. Specifically, this framework was applied, for the first time, not only to the elastoplastic geomechanical model, but to laboratory tests in sedimentary rocks as well. Finally, it is interesting to realize that the above- mentioned behaviors are also displayed by the binomial multifractal function, known to adequately describe multiplicative cascading processes.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, estabelecemos a existência de uma solução simétrica positiva, como também uma solução não-simétrica que muda de sinal, para o problema elíptico semilinear u + V (z)u = f(z; u); u 2 H1(RN); onde N 4; V : RN ! R é um potencial não-negativo e f : RNR ! R é uma função contínua. Para obtermos os resultados, usamos o Teorema do Passo da Montanha, o Princípio de Criticalidade e resultados de compacidade.

Made available in DSpace on 2015-03-03T15:16:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdemersonSBM.pdf: 812078 bytes, checksum: 167690407a20b9462083f00be2b0a159 (MD5) Previous issue date: 2007-12-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / In this work, the study of some complex systems is done with use of two distinct procedures. In the first part, we have studied the usage of Wavelet transform on analysis and characterization of (multi)fractal time series. We have test the reliability of Wavelet Transform Modulus Maxima method (WTMM) in respect to the multifractal formalism, trough the calculation of the singularity spectrum of time series whose fractality is well known a priori. Next, we have use the Wavelet Transform Modulus Maxima method to study the fractality of lungs crackles sounds, a biological time series. Since the crackles sounds are due to the opening of a pulmonary airway bronchi, bronchioles and alveoli which was initially closed, we can get information on the phenomenon of the airway opening cascade of the whole lung. Once this phenomenon is associated with the pulmonar tree architecture, which displays fractal geometry, the analysis and fractal characterization of this noise may provide us with important parameters for comparison between healthy lungs and those affected by disorders that affect the geometry of the tree lung, such as the obstructive and parenchymal degenerative diseases, which occurs, for example, in pulmonary emphysema. In the second part, we study a site percolation model for square lattices, where the percolating cluster grows governed by a control rule, corresponding to a method of automatic search. In this model of percolation, which have characteristics of self-organized criticality, the method does not use the automated search on Leaths algorithm. It uses the following control rule: pt+1 = pt + k(Rc ? Rt), where p is the probability of percolation, k is a kinetic parameter where 0 < k < 1 and R is the fraction of percolating finite square lattices with side L, LxL. This rule provides a time series corresponding to the dynamical evolution of the system, in particular the likelihood of percolation p. We proceed an analysis of scaling of the signal obtained in this way. The model used here enables the study of the automatic search method used for site percolation in square lattices, evaluating the dynamics of their parameters when the system goes to the critical point. It shows that the scaling of , the time elapsed until the system reaches the critical point, and tcor, the time required for the system loses its correlations, are both inversely proportional to k, the kinetic parameter of the control rule. We verify yet that the system has two different time scales after: one in which the system shows noise of type 1 f , indicating to be strongly correlated. Another in which it shows white noise, indicating that the correlation is lost. For large intervals of time the dynamics of the system shows ergodicity / Neste trabalho, o estudo de alguns sistemas complexos ? feito com a utiliza??o de dois procedimentos distintos. Na primeira parte, estudamos a utiliza??o da transformada Wavelet na an?lise e caracteriza??o (multi)fractal de s?ries temporais. Testamos a confiabilidade do M?todo do M?ximo do M?dulo da Transformada Wavelet (MMTW) com rela??o ao formalismo multifractal, por meio da obten??o do espectro de singularidade de s?ries temporais cuja fractalidade ? bem conhecida a priori. A seguir, usamos o m?todo do m?ximo do m?dulo da transformada wavelet para estudar a fractalidade dos ru?dos de crepita??o pulmonar, uma s?rie temporal biol?gica. Uma vez que a crepita??o pulmonar se d? no momento da abertura de uma via a?rea ? br?nquios, bronqu?olos e alv?olos ? que estava inicialmente fechada, podemos obter informa??es sobre o fen?meno de abertura em cascata das vias a?reas de todo o pulm?o. Como este fen?meno est? associado ? arquitetura da ?rvore pulmonar, a qual apresenta geometria fractal, a an?lise e caracteriza??o da fractalidade desse ru?do pode nos fornecer importantes par?metros de compara??o entre pulm?es sadios e aqueles acometidos por patologias que alteram a geometria da ?rvore pulmonar, tais como as doen?as obstrutivas e as de degenera??o parenquimatosa, que ocorre, por exemplo, no enfisema pulmonar. Na segunda parte, estudamos um modelo de percola??o por s?tios em rede quadrada, onde o aglomerado de percola??o cresce governado por uma regra de controle, correspondendo a um m?todo de busca autom?tica. Neste modelo de percola??o, que apresenta caracter?sticas de criticalidade auto-organizada, o m?todo de busca autom?tica n?o usa o algoritmo de Leath. Usa-se a seguinte regra de controle: pt+1 = pt +k(Rc ?Rt), onde p ? a probabilidade de percola??o, k ? um par?metro cin?tico onde 0 < k < 1 e R ? a fra??o de redes quadradas finitas de lado L, LxL, percolantes. Esta regra fornece uma s?rie temporal correspondente ? evolu??o din?mica do sistema, em especial da probabilidade de percola??o p. ? feita uma an?lise de escalas do sinal assim obtido. O modelo aqui utilizado permite que o m?todo de busca autom?tica para a percola??o por s?tios em rede quadrada seja, per si, estudado, avaliando-se a din?mica dos seus par?metros quando o sistema se aproxima do ponto cr?tico. Verifica-se que os escalonamentos de ?, o tempo decorrido at? que o sistema chegue ao ponto cr?tico, e de tcor, o tempo necess?rio para que o sistema perca suas correla??es, s?o, ambos, inversamente proporcionais a k, o par?metro cin?tico da regra de controle. Verifica-se ainda que o sistema apresenta duas escalas temporais distintas depois de ? : uma em que o sistema mostra ru?do do tipo 1 f? , indicando ser fortemente correlacionado; outra em que aparece um ru?do branco, indicando que se perdeu a correla??o. Para grandes intervalos de tempo a din?mica do sistema mostra que ele se comporta como um sistema erg?dico

Made available in DSpace on 2015-05-15T11:46:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 527317 bytes, checksum: 8813dca2fcd848a18ab218a0f8fa470b (MD5) Previous issue date: 2011-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, we establish the existence of a positive symmetric solution and a nonsymmetric solution which changes sing, for the semilinear elliptic problem ---u + V (z)u = f(z; u); u 2 H1(RN); where N - 4; V : RN ! R is a non-negative potential and f : RN-R ! R is a continuous function. To achieve these results, we use the Mountain Pass Theorem, the Principle of Symmetric Criticality and compactness results. / Neste trabalho, estabelecemos a existência de uma solução simétrica positiva, como também uma solução não-simétrica que muda de sinal, para o problema elíptico semilinear ---u + V (z)u = f(z; u); u 2 H1(RN); onde N - 4; V : RN ! R é um potencial não-negativo e f : RN - R ! R é uma função contínua. Para obtermos os resultados, usamos o Teorema do Passo da Montanha, o Princípio de Criticalidade e resultados de compacidade.