Experimentos têm revelado que redes de neurônios, tanto in vitro como in vivo, mantêm atividade descrita por avalanches e se organizam em um estado crítico no qual essas avalanches são distribuídas de acordo com leis de potência. Mostramos no presente trabalho que um modelo de rede de elementos excitáveis com sinapses dinâ- micas é capaz de exibir criticalidade auto-organizada para ampla região do espaço de parâmetros. Nossos resultados estão de acordo com outros estudos que indicam que a depressão sináptica de curto prazo constitui mecanismo suciente para produzir criticalidade em avalanches neuronais. No entanto, segundo diversos pesquisadores, embora o ajuste de parâmetros seja grosso para que haja criticalidade no modelo, é mais preciso dizer que o sistema não apresenta criticalidade auto-organizada genu ína, mas sim quasi-criticalidade auto-organizada, como os demais modelos não conservativos presentes na literatura. / Experiments have shown that neuronal networks, both in vitro and in vivo, maintain activity described by avalanches and they are organized into a critical state in which these avalanches are distributed according to power laws. We have demonstrated that a model based on a network of excitable elements with dynamical synapses is able to exhibit self-organized criticality for a wide range of the parameter\'s space. Our results are consistent with other studies that suggest short-term synaptic depression is enough to produce criticality in neuronal avalanches. However, according to several researchers, in spite of the tuning to be gross to ensure that there is criticality in the model, it is more accurate do not say that the system presents genuine self-organized criticality, but self-organized quasi-criticality as the other non-conservative models in the literature.

Neste trabalho nos concentraremos na análise de.um aspecto particular dos processos econômicos: modelar a competição entre diferentes agentes em um ambiente onde as trocas de recursos entre eles acontecem em um modo conservativo, ou seja, um modelo de mercado de trocas conservativas (MMTC). Nós apresentamos um modelo simplificado para a exploração de recursos por agentes econômicos interagentes,onde cada agente recebe uma fração randômica dos recursos disponíveis. Em cada passo de tempo, o agente mais pobre, isto é, aquele com a menor riqueza do mercado, sofre uma mudança randômica na sua riqueza.. Essa dinâmica de mínimo garante que o agente mais pobre tenha chance de mudar seu estado econômico. Qualquer riqueza que é ganha (ou perdida) por este agente é debitada (ou creditada) entre seus dois primeiros vizinhos na rede, de modo que a riqueza total do mercado permanece constante. Depois de um longo transiente o sistema se auto-organiza em um estado crítico auto-organizado (SOC) que maximiza a performance média de cada participante. No estado SOC quase todos os agentes têm riqueza acima de um certo limiar, um valor de riqueza crítico nt = 0,4, que é chamado de linha de pobreza. Acima deste limiar, nosso modelo exibe um novo tipo de condensação de riqueza; uma distriibuição de riqueza exponencial onde muito poucos agentes extremamente ricos são estáveis no tempo, enquanto o restante permanece no que chamamos de classe média. A redistribuição de riqueza é então evidente. O progresso econômico na sociedade é uniforme, embora lento. A evolução temporal dos eventos de redistribuição de riqueza entre os agentes segue o padrão de equilíbrio pontuado, com intervalos relativamente longos de tranquilidade intercalados por períodos de explosões de atividade. Além disso, a distribuição da duração das avalanches segueuma lei de potência com expoente o - 1 que corresponde a um espectro de freqüência 1/f que se refere a correlações temporais extremamente longas. Ambos os fenômenos são característicos de sistemas no estado SOC. Estudamos também uma solução não geográfica de campo médio (interações globais), que gera umu distribuição de riqueza completamente diferente que é quase linear acima de um limiar crítico, nt = 0,2, (bem menor do que no caso de interações locais) A globalização aumentou as diferenças econômicas, pois houve um aumento do número de agentes mais ricos e também um crecismento da miséria dos mais pobres, que se tornaram em maior número. Neste caso se pode identificar claramente 3 classes sociais: a rica, a classe média e a pobre. De certo modo, o modelo local (não globalizado) corresponde a um tipo de mundo feudal, onde os barões locais mantêm o seu domínio por longos períodos de tempo, sobre uma popução de agentes semipobres. Com isso, o MMTC apresentado aqui fornece uma descrição simples da redistribuição de riqueza nos estágios iniciais da história econômica da humanidade, e indica algumas das possíveis forças motrizes que influenciaram esse processo de redistribuição. Nós acreditamos que essas conclusões podem ser de interesse; em vista do presente debate sobre os aspectos positivos e negativos da globalização. / In this work we concentrate our analysis in a particular aspect of the economic processes: modelling the competition among different agents in an environment where all exchanges of resources between agents take place in a conservative manner, that is, a conservative exchange market model (CEMM). We present a simplified model for the exploitation of resources by interacting economic agents, where eache agent receives a random fraction of the available resources. At each time step, the poorest agent, i.e., the one with the minimum wealth in the market, suffers a random change in its wealth. This minimum dynamic ensures that the poorest agent has a chance to change its economic welfare. Whatever wealth is gained (or lost) by the poorest agent is equally debited (or credited) between its two nearest neighbors in the lattice, making the total wealth constant. After a long transient, the system self-organizes into a self-organized critical state (SOC) that maximizes the average performance of each participant. In the SOC state almost all agents have wealth beyond a certain thershold, a critical value of wealth n=0,4, that is called poverty line. Above this threshold our model exhibits a new kind of wealth condensation; an exponential wealth distribution where the very few extremelly rich agents are stable in time, while the rest remains in what we call a middle class. Wealth redistribution is then evident. The economic progress in the society is steady, even if slow. The temporal evolution of the wealth redistribution events among the agents follows a punctuated equilibrium pattern, with relatively long periods of stasis separated by bursts of activity. Moreover, the distribution of avalanches lifetime follows a power law with exponent a - 1, which corresponds to a 1/f frequency spectrum, that is related to extremelly long temporal correlations. Both phenomena are characteristic of systems in the SOC state. We also study the a-geographic mean field solution (global interactions), wich generates a completely different wealth distribution that is almost linear beyond a critical threshold, nr=0,2, (much lower than in the local interaction case). Globalization increases the economic inequalities, because there is a relatively great fraction of wealth agents but there is also a higher number of poorer agents with lower income. In this case it is possible to clearly identify three social classes: the rich, the middle, and the poor one. In a sense, the local model (non-globalized) corresponds to a kind of feudal world, where local barons mantain their dominance for long periods of time, over a population of semi-poor agents. Therefore, the CEMM presented here provides a simple description of wealth redistribution in the early stages of human economic history, and indicates some of the possible driving forces that influenced this redistribution process. We believe that these conclusions may be of interest in view of the present debate over the goods and evils of globalization.

Neste trabalho nos concentraremos na análise de.um aspecto particular dos processos econômicos: modelar a competição entre diferentes agentes em um ambiente onde as trocas de recursos entre eles acontecem em um modo conservativo, ou seja, um modelo de mercado de trocas conservativas (MMTC). Nós apresentamos um modelo simplificado para a exploração de recursos por agentes econômicos interagentes,onde cada agente recebe uma fração randômica dos recursos disponíveis. Em cada passo de tempo, o agente mais pobre, isto é, aquele com a menor riqueza do mercado, sofre uma mudança randômica na sua riqueza.. Essa dinâmica de mínimo garante que o agente mais pobre tenha chance de mudar seu estado econômico. Qualquer riqueza que é ganha (ou perdida) por este agente é debitada (ou creditada) entre seus dois primeiros vizinhos na rede, de modo que a riqueza total do mercado permanece constante. Depois de um longo transiente o sistema se auto-organiza em um estado crítico auto-organizado (SOC) que maximiza a performance média de cada participante. No estado SOC quase todos os agentes têm riqueza acima de um certo limiar, um valor de riqueza crítico nt = 0,4, que é chamado de linha de pobreza. Acima deste limiar, nosso modelo exibe um novo tipo de condensação de riqueza; uma distriibuição de riqueza exponencial onde muito poucos agentes extremamente ricos são estáveis no tempo, enquanto o restante permanece no que chamamos de classe média. A redistribuição de riqueza é então evidente. O progresso econômico na sociedade é uniforme, embora lento. A evolução temporal dos eventos de redistribuição de riqueza entre os agentes segue o padrão de equilíbrio pontuado, com intervalos relativamente longos de tranquilidade intercalados por períodos de explosões de atividade. Além disso, a distribuição da duração das avalanches segueuma lei de potência com expoente o - 1 que corresponde a um espectro de freqüência 1/f que se refere a correlações temporais extremamente longas. Ambos os fenômenos são característicos de sistemas no estado SOC. Estudamos também uma solução não geográfica de campo médio (interações globais), que gera umu distribuição de riqueza completamente diferente que é quase linear acima de um limiar crítico, nt = 0,2, (bem menor do que no caso de interações locais) A globalização aumentou as diferenças econômicas, pois houve um aumento do número de agentes mais ricos e também um crecismento da miséria dos mais pobres, que se tornaram em maior número. Neste caso se pode identificar claramente 3 classes sociais: a rica, a classe média e a pobre. De certo modo, o modelo local (não globalizado) corresponde a um tipo de mundo feudal, onde os barões locais mantêm o seu domínio por longos períodos de tempo, sobre uma popução de agentes semipobres. Com isso, o MMTC apresentado aqui fornece uma descrição simples da redistribuição de riqueza nos estágios iniciais da história econômica da humanidade, e indica algumas das possíveis forças motrizes que influenciaram esse processo de redistribuição. Nós acreditamos que essas conclusões podem ser de interesse; em vista do presente debate sobre os aspectos positivos e negativos da globalização. / In this work we concentrate our analysis in a particular aspect of the economic processes: modelling the competition among different agents in an environment where all exchanges of resources between agents take place in a conservative manner, that is, a conservative exchange market model (CEMM). We present a simplified model for the exploitation of resources by interacting economic agents, where eache agent receives a random fraction of the available resources. At each time step, the poorest agent, i.e., the one with the minimum wealth in the market, suffers a random change in its wealth. This minimum dynamic ensures that the poorest agent has a chance to change its economic welfare. Whatever wealth is gained (or lost) by the poorest agent is equally debited (or credited) between its two nearest neighbors in the lattice, making the total wealth constant. After a long transient, the system self-organizes into a self-organized critical state (SOC) that maximizes the average performance of each participant. In the SOC state almost all agents have wealth beyond a certain thershold, a critical value of wealth n=0,4, that is called poverty line. Above this threshold our model exhibits a new kind of wealth condensation; an exponential wealth distribution where the very few extremelly rich agents are stable in time, while the rest remains in what we call a middle class. Wealth redistribution is then evident. The economic progress in the society is steady, even if slow. The temporal evolution of the wealth redistribution events among the agents follows a punctuated equilibrium pattern, with relatively long periods of stasis separated by bursts of activity. Moreover, the distribution of avalanches lifetime follows a power law with exponent a - 1, which corresponds to a 1/f frequency spectrum, that is related to extremelly long temporal correlations. Both phenomena are characteristic of systems in the SOC state. We also study the a-geographic mean field solution (global interactions), wich generates a completely different wealth distribution that is almost linear beyond a critical threshold, nr=0,2, (much lower than in the local interaction case). Globalization increases the economic inequalities, because there is a relatively great fraction of wealth agents but there is also a higher number of poorer agents with lower income. In this case it is possible to clearly identify three social classes: the rich, the middle, and the poor one. In a sense, the local model (non-globalized) corresponds to a kind of feudal world, where local barons mantain their dominance for long periods of time, over a population of semi-poor agents. Therefore, the CEMM presented here provides a simple description of wealth redistribution in the early stages of human economic history, and indicates some of the possible driving forces that influenced this redistribution process. We believe that these conclusions may be of interest in view of the present debate over the goods and evils of globalization.

Neste trabalho nos concentraremos na análise de.um aspecto particular dos processos econômicos: modelar a competição entre diferentes agentes em um ambiente onde as trocas de recursos entre eles acontecem em um modo conservativo, ou seja, um modelo de mercado de trocas conservativas (MMTC). Nós apresentamos um modelo simplificado para a exploração de recursos por agentes econômicos interagentes,onde cada agente recebe uma fração randômica dos recursos disponíveis. Em cada passo de tempo, o agente mais pobre, isto é, aquele com a menor riqueza do mercado, sofre uma mudança randômica na sua riqueza.. Essa dinâmica de mínimo garante que o agente mais pobre tenha chance de mudar seu estado econômico. Qualquer riqueza que é ganha (ou perdida) por este agente é debitada (ou creditada) entre seus dois primeiros vizinhos na rede, de modo que a riqueza total do mercado permanece constante. Depois de um longo transiente o sistema se auto-organiza em um estado crítico auto-organizado (SOC) que maximiza a performance média de cada participante. No estado SOC quase todos os agentes têm riqueza acima de um certo limiar, um valor de riqueza crítico nt = 0,4, que é chamado de linha de pobreza. Acima deste limiar, nosso modelo exibe um novo tipo de condensação de riqueza; uma distriibuição de riqueza exponencial onde muito poucos agentes extremamente ricos são estáveis no tempo, enquanto o restante permanece no que chamamos de classe média. A redistribuição de riqueza é então evidente. O progresso econômico na sociedade é uniforme, embora lento. A evolução temporal dos eventos de redistribuição de riqueza entre os agentes segue o padrão de equilíbrio pontuado, com intervalos relativamente longos de tranquilidade intercalados por períodos de explosões de atividade. Além disso, a distribuição da duração das avalanches segueuma lei de potência com expoente o - 1 que corresponde a um espectro de freqüência 1/f que se refere a correlações temporais extremamente longas. Ambos os fenômenos são característicos de sistemas no estado SOC. Estudamos também uma solução não geográfica de campo médio (interações globais), que gera umu distribuição de riqueza completamente diferente que é quase linear acima de um limiar crítico, nt = 0,2, (bem menor do que no caso de interações locais) A globalização aumentou as diferenças econômicas, pois houve um aumento do número de agentes mais ricos e também um crecismento da miséria dos mais pobres, que se tornaram em maior número. Neste caso se pode identificar claramente 3 classes sociais: a rica, a classe média e a pobre. De certo modo, o modelo local (não globalizado) corresponde a um tipo de mundo feudal, onde os barões locais mantêm o seu domínio por longos períodos de tempo, sobre uma popução de agentes semipobres. Com isso, o MMTC apresentado aqui fornece uma descrição simples da redistribuição de riqueza nos estágios iniciais da história econômica da humanidade, e indica algumas das possíveis forças motrizes que influenciaram esse processo de redistribuição. Nós acreditamos que essas conclusões podem ser de interesse; em vista do presente debate sobre os aspectos positivos e negativos da globalização. / In this work we concentrate our analysis in a particular aspect of the economic processes: modelling the competition among different agents in an environment where all exchanges of resources between agents take place in a conservative manner, that is, a conservative exchange market model (CEMM). We present a simplified model for the exploitation of resources by interacting economic agents, where eache agent receives a random fraction of the available resources. At each time step, the poorest agent, i.e., the one with the minimum wealth in the market, suffers a random change in its wealth. This minimum dynamic ensures that the poorest agent has a chance to change its economic welfare. Whatever wealth is gained (or lost) by the poorest agent is equally debited (or credited) between its two nearest neighbors in the lattice, making the total wealth constant. After a long transient, the system self-organizes into a self-organized critical state (SOC) that maximizes the average performance of each participant. In the SOC state almost all agents have wealth beyond a certain thershold, a critical value of wealth n=0,4, that is called poverty line. Above this threshold our model exhibits a new kind of wealth condensation; an exponential wealth distribution where the very few extremelly rich agents are stable in time, while the rest remains in what we call a middle class. Wealth redistribution is then evident. The economic progress in the society is steady, even if slow. The temporal evolution of the wealth redistribution events among the agents follows a punctuated equilibrium pattern, with relatively long periods of stasis separated by bursts of activity. Moreover, the distribution of avalanches lifetime follows a power law with exponent a - 1, which corresponds to a 1/f frequency spectrum, that is related to extremelly long temporal correlations. Both phenomena are characteristic of systems in the SOC state. We also study the a-geographic mean field solution (global interactions), wich generates a completely different wealth distribution that is almost linear beyond a critical threshold, nr=0,2, (much lower than in the local interaction case). Globalization increases the economic inequalities, because there is a relatively great fraction of wealth agents but there is also a higher number of poorer agents with lower income. In this case it is possible to clearly identify three social classes: the rich, the middle, and the poor one. In a sense, the local model (non-globalized) corresponds to a kind of feudal world, where local barons mantain their dominance for long periods of time, over a population of semi-poor agents. Therefore, the CEMM presented here provides a simple description of wealth redistribution in the early stages of human economic history, and indicates some of the possible driving forces that influenced this redistribution process. We believe that these conclusions may be of interest in view of the present debate over the goods and evils of globalization.

Experimentos têm revelado que redes de neurônios, tanto in vitro como in vivo, mantêm atividade descrita por avalanches e se organizam em um estado crítico no qual essas avalanches são distribuídas de acordo com leis de potência. Mostramos no presente trabalho que um modelo de rede de elementos excitáveis com sinapses dinâ- micas é capaz de exibir criticalidade auto-organizada para ampla região do espaço de parâmetros. Nossos resultados estão de acordo com outros estudos que indicam que a depressão sináptica de curto prazo constitui mecanismo suciente para produzir criticalidade em avalanches neuronais. No entanto, segundo diversos pesquisadores, embora o ajuste de parâmetros seja grosso para que haja criticalidade no modelo, é mais preciso dizer que o sistema não apresenta criticalidade auto-organizada genu ína, mas sim quasi-criticalidade auto-organizada, como os demais modelos não conservativos presentes na literatura. / Experiments have shown that neuronal networks, both in vitro and in vivo, maintain activity described by avalanches and they are organized into a critical state in which these avalanches are distributed according to power laws. We have demonstrated that a model based on a network of excitable elements with dynamical synapses is able to exhibit self-organized criticality for a wide range of the parameter\'s space. Our results are consistent with other studies that suggest short-term synaptic depression is enough to produce criticality in neuronal avalanches. However, according to several researchers, in spite of the tuning to be gross to ensure that there is criticality in the model, it is more accurate do not say that the system presents genuine self-organized criticality, but self-organized quasi-criticality as the other non-conservative models in the literature.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:00:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2344_1.pdf: 6337306 bytes, checksum: d4f4b9d8e5412202aafb5b8c22c0132c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Avalanches neuronais são padrões espaço-temporais de atividade que ocorrem espontaneamente nas camadas superficiais do córtex mamífero sob várias condições experimentais. Estudos anteriores em fatias cerebrais e cultura de tecidos mostraram que a distribuição de tamanhos P(s) de avalanches neuronais obedece à uma relação de lei de potência: P(s) » s¡a , com expoente a '3=2. Isso é compatível com a idéia de que redes neuronais in vitro operam em regime crítico, mas pouco se sabe sobre as propriedades das avalanches neuronais in vivo. Nessa dissertação foi investigada a estatística das avalanches neuronais em registros extracelulares de potenciais de ação (disparos) obtidos de ratos cirurgicamente implantados com multi-eletrodos. Os animais foram continuamente registrados por várias horas ao longo do ciclo sono-vigília, antes, durante e depois de uma sessão de exploração de objetos novos. Também foram registrados animais sob efeito de anestesia. Em particular, procuramos assinaturas estatísticas nos registros in vivo que permitissem testar a hipótese de criticalidade no cérebro. Os dados foram divididos em bins temporais Dt. Uma avalanche foi definida como uma sequência de bins nos quais a atividade é não-nula. Realizamos análises estatísticas com respeito ao tamanho (número de disparos) s, a duração d e o intervalo t entre avalanches, para um dado Dt. Observamos que a estatística das avalanches neuronais varia de acordo com a fase do ciclo sono-vigília. Para qualquer fase, avalanches mais longas e maiores se tornam mais frequentes após a experiência de exploração. Encontramos distribuições de tamanhos que se assemelham à distribuição lognormal: P(s) » s¡1 exp[¡c(ln(s)¡b)2]. Estudamos um modelo de autômatos celulares excitáveis e mostramos que distribuições como essas podem ser obtidas em um sistema no ponto crítico quando há subamostragem. Ou seja, sistemas que exibem distribui ções de tamanhos do tipo lei de potência quando a medida das avalanches é realizada em todos os elementos da rede, apresentam distribuições que se assemelham à lognormal quando apenas uma pequena parte de seus elementos excitáveis é utilizada para fazer as medidas. Além disso, exploramos a dinâmica temporal e observamos que a família de distribuições de intervalos D(t ;sc) entre avalanches consecutivas com tamanho s ¸ sc obedecem a uma lei de escala: D(t ;sc) = R(sc)F(tR(sc)), onde R(sc) = ht i¡1 e F é uma função de escala. Os resultados são semelhantes às leis de escala encontradas em clarões solares (solar fiares), incêndios florestais, fraturas, terremotos e outros sistemas. A presença de lei de escala na dinâmica temporal do sistema é compatível com a idéia de criticalidade auto-organizada e foi encontrada nos mais diversos estados comportamentais, regiões do cérebro e períodos da experiência nos ratos estudados

Vários problemas do mundo real podem ser analisados como problemas de otimização. Na bioinformática, em especial, como exemplos podem ser citados o alinhamento múltiplo de sequências, a filogenia, a predição de estruturas de proteínas e RNA, entre outros. As Meta-heurísticas Populacionais (MhP) são técnicas baseadas em interações de conjuntos de soluções candidatas, como elementos de uma população, utilizadas na otimização de funções. Seu uso é especialmente interessante na otimização de problemas onde há conhecimento parcial ou nenhum do espaço de busca. O objetivo deste trabalho é investigar o uso de auto-organização da população de um sistema imunológico artificial (AIS) a fim de aplicá-lo no problema de docking, que pode ser visto como um problema de otimização multimodal complexo. O AIS é um tipo de MhP inspirado na microevolução do sistema imunológico adaptativo de organismos complexos. Neste, as soluções candidatas representam células do sistema imunológico que busca se adaptar para a eliminação de um patógeno. O desenvolvimento do algoritmo foi baseado no opt-aiNet, que utiliza dos princípios das teorias de seleção clonal e maturação de afinidade para realizar a otimização de funções. Adicionalmente, o opt-aiNet, inspirado na teoria de redes imunológicas, realiza uma etapa de supressão, que busca eliminar soluções semelhantes, aumentando assim a diversidade populacional. Esta etapa é computacionalmente custosa, dado que é feito o cálculo da distância entre todos os possíveis pares de células (soluções) afim de eliminar aquelas próximas de acordo com um dado critério. A proposta deste trabalho é o desenvolvimento de um algoritmo de supressão auto-organizável, inspirado no fenômeno da criticalidade auto-organizada, buscando diminuir a influência da seleção de parâmetros e a complexidade da etapa de supressão. O algoritmo proposto foi testado em um conjunto de funções contínuas conhecidas e comumente utilizadas pela comunidade de computação evolutiva. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles de uma implementação do opt-aiNet. Em adição, foi proposta a utilização de operadores de mutação com distribuição q-gaussiana nos AISs desenvolvidos. O algoritmo foi também aplicado no problema de docking rígido baseado em complementaridade de superfícies e minimização de colisões, especificamente no docking de proteínas. Os resultados foram comparados com aqueles de um algoritmo genético, resultando em um melhor desempenho obtido pelo algoritmo proposto. / Many real world problems can be described as optimization problems. In bioinformatics in special, there is multiple sequence alignment, filogeny and RNA and Protein structure prediction, among others. Population based metaheuristics are techniques based in the interaction of a set of candidate solutions as elements of a population. Its use is specially interesting in optimization problems where there is little or no knowledge of the search space. The objective of this work is to study the use of self-organization of population in an artificial imune system for use in the docking problem, considered a complex multimodal optimization problem. The artificial imunme system is a type of population based methaheuristics inspired in the microevolution of the adaptive immune system of complex organisms. Candidate solutions represent cells of the immune system adapting its antibodies to eliminate a pathogen. The development of the algorithm was based in the opt-aiNet, based in the principles of clonal selection and affinity maturation for function optimization. Additionally, the opt-aiNet, inspired in theories of immune network, makes a suppression stage to eliminate similiar solutions and control diversity. This stage is computationally expensive as it calculates the distance between every possible pair of cells (solutions) eliminating those closer than a threshold. This work proposes a self-organized suppression algorithm inspired in the self-organized criticality, looking to minimize the influence of parameter selection and complexity of the suppression stage in opt-aiNet. The proposed algorithm was tested in a set of well-known functions in the evolutionary computation community. The results were compared to those of an implementation of the opt-aiNet. In addition, we proposed a mutation operator with q-Gaussian distribution for the artificial immune systems. The algorithm was then applied in the rigid protein docking problem based in surface complementarity and colision avoidance. The results were compared with a genetic algorithm and achieved a better performance.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2015-12-14T22:18:13Z No. of bitstreams: 1 AndreLuisBritoQuerino_DISSERT.pdf: 2610893 bytes, checksum: 538d1d175f7b467c3e2be321aeb6f960 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2015-12-18T21:33:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AndreLuisBritoQuerino_DISSERT.pdf: 2610893 bytes, checksum: 538d1d175f7b467c3e2be321aeb6f960 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-18T21:33:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndreLuisBritoQuerino_DISSERT.pdf: 2610893 bytes, checksum: 538d1d175f7b467c3e2be321aeb6f960 (MD5) Previous issue date: 2014-03-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / Recentemente, estudos t?m mostrado evid?ncias de comportamento log-peri?dico em sistemas n?o-hier?rquicos. Um fato interessante ? o surgimento de tais propriedades em ruptura e quebra de materiais complexos e falhas financeiras. Estes podem ser exemplos de sistemas com criticalidade auto-organizada (SOC). Neste trabalho estudamos a detec??o de invari?ncia de escala discreta ou log-periodicidade. Mostrando teoricamente a efic?cia de m?todos baseados na Transformada de Fourier para a detec??o de log-periodicidade, n?o s? com conhecimento pr?vio do ponto critico como tamb?m antes deste ponto. Especificamente, estudamos o mercado financeiro brasileiro com o objetivo de detectar a invari?ncia de escala discreta no ?ndice Bovespa (Bolsa de Valores de S?o Paulo). Algumas s?ries hist?ricas foram selecionadas de per?odos em 1999, 2001 e 2008. Relatamos evid?ncia de detec??o de poss?veis log-periodicidade antes das quebras, mostrado sua aplicabilidade no estudo de sistemas com prov?vel invari?ncia de escala discreta, no caso das falhas financeiras, isso mostra uma evidencia da possibilidade de previs?o da quebra. / Recent studies have shown evidence of log-periodic behavior in non-hierarchical systems. An interesting fact is the emergence of such properties on rupture and breakdown of complex materials and financial failures. These may be examples of systems with self-organized criticality (SOC). In this work we study the detection of discrete scale invariance or log-periodicity. Theoretically showing the effectiveness of methods based on the Fourier Transform of the log-periodicity detection not only with prior knowledge of the critical point before this point as well. Specifically, we studied the Brazilian financial market with the objective of detecting discrete scale invariance in Bovespa (Bolsa de Valores de S?ao Paulo) index. Some historical series were selected periods in 1999, 2001 and 2008. We report evidence for the detection of possible log-periodicity before breakage, shown its applicability to the study of systems with discrete scale invariance likely in the case of financial crashes, it shows an additional evidence of the possibility of forecasting breakage

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-10-04T22:24:00Z No. of bitstreams: 1 MichelleCristinaVarelaDosSantos_DISSERT.pdf: 2578443 bytes, checksum: cbf87aab557f25c12ac2e240f11654b7 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-10-13T21:55:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MichelleCristinaVarelaDosSantos_DISSERT.pdf: 2578443 bytes, checksum: cbf87aab557f25c12ac2e240f11654b7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-13T21:55:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MichelleCristinaVarelaDosSantos_DISSERT.pdf: 2578443 bytes, checksum: cbf87aab557f25c12ac2e240f11654b7 (MD5) Previous issue date: 2017-03-30 / Entre o final do s?culo XX e in?cio do s?culo XXI, muitos cientistas passaram a se interessar na din?mica de sistemas complexos e os fen?menos envolvidos, tais como, os sistemas cr?ticos. Esses sistemas n?o-lineares apresentam propriedades descritas por leis de pot?ncia. Fen?menos cr?ticos constituem sistemas complexos, que n?o possuem propriedades bem descritas pelas leis da termodin?mica. O presente trabalho apresenta um modelo energ?tico critico auto-organizado, ou seja, que possui Criticalidade Auto-Organizada (SOC), criado para explicar a atividade coletiva espont?nea em um tecido animal sem a necessidade de um controle muscular ou de sistema nervoso central. O modelo prot?tipo descreve um tecido epitelial cuboide formado por uma ?nica camada de c?lulas, como a cavidade digestiva interna de alguns animais simples ou primitivos. O tecido ? composto por c?lulas que absorvem nutrientes e armazenam energia, com probabilidade p, para participar de atividade do tecido. Cada c?lula pode estar em dois estados: o de alta energia capaz de se tornar ativa ou de baixo consumo metab?lico e em repouso. Qualquer c?lula pode ser ativada espontaneamente, com uma probabilidade muito baixa, e ent?o propagar uma atividade coletiva entre seus vizinhos que compartilham energia suficiente. As c?lulas do tecido que participam da atividade consomem toda a sua energia. Foi observada uma rela??o tipo lei de pot?ncia, P(s) ? s?, para a probabilidade de ter um movimento coletivo de tamanho s. A constru??o deste modelo ? an?logo ao modelo Forest Fire Model. Essa abordagem produz naturalmente um estado cr?tico para a atividade do tecido animal, al?m de explicar a auto sustenta??o das atividades em um tecido animal vivo sem controle de feedback. / Since the end of the twentieth century and the beginning of the twenty-first century, many scientists have become interested in the study of the dynamics of complex systems and in critical systems. This class of non-linear systems has properties described by power laws. Critical phenomena is characteristics of complex systems that has properties not well described by the laws of thermodynamics. The present work presents a self-organized critical (SOC) energy model, created to explain spontaneous collective activity in a given animal tissue without the necessity of a muscular control or central nervous system. This prototype model introduces a cuboid epithelial tissue formed by a single layer of cells, such as the internal digestive cavity of some primitive animals. The tissue is composed of cells that absorb nutrients and store energy, with probability p, to participate in a collective tissue motion. Each cell can be in two states: the high-energy state able to become active or low-metabolic and at rest. Any cell can be activated spontaneously, with a very low probability, and starts a collective activity with its neighbors that share enough energy. The tissue cells that participate in the oscillation consume all their energy. It is observed a power law relation, P(s) ? s?, for the probability of having a collective motion with s cells. The construction of this model is analogous to the Forest Fire SOC model. This approach naturally produces a critical condition for the oscillation of the animal tissue, in addition, it explains self-sustaining activities in a living animal tissue without feedback control.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-05-16T15:31:03Z No. of bitstreams: 1 Maria das Vitorias Alexandre Serafim.pdf: 1174058 bytes, checksum: 26daf1539c49632b8d63defc6ea7713e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-16T15:31:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria das Vitorias Alexandre Serafim.pdf: 1174058 bytes, checksum: 26daf1539c49632b8d63defc6ea7713e (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Studies related to greenhouse gas emission behavior are very important to understand the global warming. In the last decades, investigations have been carried out to know how the main gases behave in the earth’s surface. Among them, great emphasis is given to nitrous oxide (N2O), because of its high heat capacity and its permanency time in the atmosphere. The emissions of N2O from the soil are highly variable, with a long range and this characteristic difficult the study of this gas, becoming the statistical inference of this measure a hard task. Before that, a series of empirical methods have been more and more used in the estimating emissions of the nitrous oxide from agricultural and forestry system. However, these methods do not appear adequate to explain the great variability observed in the values of N2O in terms of a probability density function, because of the conceptual form of these models. Besides, phenomena with the same characteristics of the nitrous oxide emissions of the soil were better described as critically self-organized system (SOC). So, it was directed to the question in order to find self-organized criticality evidence of N2O in different uses of the soil and in different environmental setting such as temperature changes. To answer the objectives of this work were broached some theoretical and practical results of the SOC idea and it was evaluated the behavior of the nitrous oxide emission in a natural rainforest soil, observing if the emissions show a SOC behavior both in a natural soil and when the same is heated. Also, SOC presence in the N2O emission of the soil in different lands uses, such as pasture and sugarcane, was investigated. / O estudo relacionado ao comportamento da emissão dos gases de efeito estufa é de grande importância para se compreender o aquecimento global. Nas últimas décadas, investigações vem sendo realizadas visando conhecer a maneira como os principais gases se comportam na superfície terreste, dentre eles grande destaque é dado ao óxido nitroso (N2O), devido a sua elevada capacidade de aquecimento e seu tempo de permanência na atmosfera. A emissão de N2O do solo é altamente variável, com um longo alcance e esta característica dificulta o estudo desse gás, tornando um pouco difícil a inferência estatística desta medida. Diante disso, uma série de métodos empíricos têm sido cada vez mais utilizados na estimativa das emissões do óxido nitroso a partir de sistemas agrícolas e florestais. No entanto, esses métodos não parecem adequados para explicar a grande variabilidade observada nos valores de N2O em termos de uma função de densidade, devido à forma conceitual desses modelos. Além disso, fenômenos com as mesmas características da emissão do óxido nitroso do solo foram melhor descritos como sistemas criticamente auto-organizados (SOC). Desta forma, foi direcionado à questão de se encontrar evidências de criticalidade auto-organizada nas emissões de N2O em diferentes usos do solo e em diferentes cenários ambientais tais como mudança de temperatura. Para atender os objetivos desse trabalho foram abordados alguns resultados teóricos e práticos da ideia de SOC e avaliou-se o comportamento da emissão do óxido nitroso em um solo natural de floresta tropical, observando se o evento apresenta um padrão de comportamento SOC, quando o solo encontra-se em temperatura ambiente e quando o mesmo é aquecido, além de estudar também a presença de SOC na emissão do N2O do solo em diferentes usos da terra como Pastagens e Cana-de-Açucar, discutindo os principais resultados obtidos. Os dados utilizados neste estudo são referentes a fluxos de N2O, estimados a partir de câmaras fechadas.