Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2019-03-07T14:25:20Z No. of bitstreams: 1 Gabriel Araujo Siccardi Moreira_.pdf: 1944250 bytes, checksum: ba14c1d555cd6aab9a45c10ed781a54e (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-07T14:25:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gabriel Araujo Siccardi Moreira_.pdf: 1944250 bytes, checksum: ba14c1d555cd6aab9a45c10ed781a54e (MD5) Previous issue date: 2018-09-25 / Nenhuma / O conceito de elasticidade está muito ligado à computação em nuvens, pois consiste na capacidade de contrair recursos computacionais de maneira dinâmica e em tempo real. Usualmente, em computação de alto desempenho (HPC), as aplicações são modeladas para serem utilizadas com técnica de balanceamento de carga, fazendo uso da tecnologia de máquinas virtual. A computação paralela há muito tem sido utilizada para resolver questões computacionais que envolvem a execução de muitos processos simultaneamente e demanda quantidade grande de cálculos, cuja premissa é que um grande trecho de código a ser processado pode ser quebrado em menores e, assim, o problema como um todo dividido e resolvido de forma mais rápida. HPC é um típico caso de uso de paralelismo computacional que tem como seu protocolo de comunicação mais comum o Message Passing Interface (MPI), porém quando estamos tratando de aplicações em MPI, o aproveitamento máximo da elasticidade se dá de forma trabalhosa, com a necessidade de reescrita de código, de conhecimento profundo do comportamento da aplicação, além de serem inevitáveis algumas interrupções na aplicação para recompilar novas e pô-la em produção. A fim de evitar a reescrita de código e o aproveitamento total dos hardwares que estão cada vez mais robustos propõe-se na pesquisa desta dissertação a possibilidade de implementação de elasticidade vertical para trabalhar com aplicação de alto desempenho. Um modulo de decisão chamado VertElastic, é incorporado ao framework AutoElastic permitindo assim que se expanda a possibilidade para as duas formas de elasticidade – vertical e horizontal, podendo ainda ser feita de forma fixa com a indicação de threholds ou com predição os valores sejam calculados automaticamente. Trabalhos abordam a elasticidade vertical com threshold, já outros se valem da elasticidade horizontal de forma proativa e/ou reativa, porém não se encontrou pesquisas que permitissem a flexibilidade de se utilizar elasticidade vertical ou horizontal conforme a necessidade de forma proativa ou reativa, para isso o VertElastic se utiliza da elasticidade assíncrona, proporcionando que a aplicação não seja bloqueada enquanto a elasticidade acontece, seja ela para aumentar ou diminuir o recurso computacional. O VertElastic demostra sua viabilidade em uma rotina de testes executados na ferramenta open source OpenNebula. A execução de uma aplicação CPU-Bound demostra que o VertElastic se mostrou entre 13% e 38% mais eficaz que a não utilização de nenhuma técnica de elasticidade. Os testes ainda mostraram que quanto maior o threshold utilizado menor é o ganho no consumo de recursos computacionais e maior o tempo de execução da aplicação. / The concept of elasticity is closely linked to cloud computing because it consists of the ability to contract computational resources dynamically and in real time. Usually, in high performance computing (HPC), applications are modeled for use with load balancing technology, making use of virtual machine technology. Parallel computing has long been used to solve computational issues involving the execution of many processes simultaneously and demand large amounts of computations whose premise is that a large piece of code to be processed can be broken into smaller ones and thus the problem as a whole divided and resolved more quickly. HPC is a typical case of use of computer parallelism that has as its most common communication protocol Message Passing Interface (MPI), but when we are dealing with applications in MPI, the maximum use of elasticity occurs in a laborious way, with the need code rewriting, deep knowledge of application behavior, and some interruptions in the application to recompile new ones and put it into production are inevitable. In order to avoid the rewriting of code and the total use of hardwares that are increasingly robust, it is proposed in the research of this dissertation the possibility of implementing vertical elasticity to work with high performance application. A decision module called VertElastic is incorporated into the AutoElastic framework, thus allowing the possibility for both forms of elasticity - vertical and horizontal - to be expanded, and can be done in a fixed way with the indication of threholds or with prediction values are calculated automatically. Studies deal with vertical elasticity with threshold, while others use proactive and / or reactive horizontal elasticity, but no research was found that allowed the flexibility to use vertical or horizontal elasticity as needed proactively or reactively, for this the VertElastic uses the asynchronous elasticity, providing that the application is not blocked while the elasticity happens, be it to increase or decrease the computational resource. VertElastic demonstrates its feasibility in a testing routine run on the open source OpenNebula tool. The execution of a CPU-Bound application showed that VertElastic was 13% to 38% more effective than the non-use of any elasticity technique. The tests also showed that the higher the threshold used the lower the gain in the consumption of computational resources and the longer the execution time of the application.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-07-08T17:52:56Z No. of bitstreams: 1 Josimar Viana Silva.pdf: 3468744 bytes, checksum: ef783c7080497f21342c0d482ae53427 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-08T17:52:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Josimar Viana Silva.pdf: 3468744 bytes, checksum: ef783c7080497f21342c0d482ae53427 (MD5) Previous issue date: 2013-08-07 / Nenhuma / Computação em nuvem tem se tornado mais popular. Porém, apesar das facilidades e vantagens oferecidas pela computação em nuvem, ainda há obstáculos à sua adoção por parte dos usuários e limitações na prestação dos serviços por parte dos provedores. Para que as nuvens computacionais possam ser utilizadas e ser cruciais para as operações de negócios dos usuários é essencial que estes recebam garantias dos fornecedores na entrega dos serviços. Normalmente, estas garantias são fornecidos através de SLAs (Service Level Agreements ou Acordos de Níveis de Serviço) entre os provedores e consumidores. Os atuais acordos de nível de serviço (SLAs) oferecidos por provedores de computação em nuvem são simples, estáticos e prédefinidos pelos provedores. Estes SLAs não apresentam dinamicidade na negociação e portanto não acompanham o comportamento elástico da nuvem. Serviços em nuvem estão sujeitos à flutuações de carga e violações de SLA são mais propensos a acontecer durante estas flutuações. A natureza destas flutuações são imprevisíveis e, portanto, um SLA estático para suportar essas condições não será eficiente. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo apresentar um sistema de SLA para computação em nuvem, denominado SLAd@Cloud. Este sistema trata as complexidades inerentes as características da nuvem permitindo a negociação e renegociação dinâmica do SLA baseada nos requisitos de qualidade da aplicação e o monitoramento de métricas específicas e de forma ativa e integrada ao SLA para garantir a qualidade dos serviços prestados nas nuvens computacionais. O sistema trabalha com múltiplas métricas e utilizando um sistema de qualificação baseado na metodologia de comparação par a par de Saaty realiza a priorização de ações quando ocorrem violações de métricas específicas em função dos pesos destas métricas. A avaliação se deu através de implementação de um protótipo em Java que interagiu com o framework Cloudsim, provendo interface de definição e contratação do SLA e o gerenciamento do seu ciclo de vida, mesmo após sua contratação em diferentes modelos de nuvem. Os resultados demonstraram ganhos no tempo de execução, nos custos financeiros e na taxa de sucesso de cumprimento das tarefas, superando o modelo tradicional ou que não trabalha com múltiplas métricas. / Cloud computing has become more popular. However, though the facilities and advantages offered by cloud computing, there are still obstacles to its adoption by users and limitations in the provision of services by providers. For the cloud computing can be used and be crucial to business operations of the users it is essential that they receive guarantees from suppliers in the delivery of services. Usually, these guarantees are provided through SLAs (Service Level Agreements) between providers and consumers. The current service level agreements (SLAs) offered by cloud computing providers are simple, static and predefined by providers. These SLAs have no dynamic negotiation and does not follow the elastic behavior of the cloud. Cloud services are subject to fluctuations in load and SLA violations are more likely to happen during these fluctuations. The nature of these variations are unpredictable and therefore a static SLA to withstand these conditions will not be efficient. In this sense, this work aims to present a model SLA for cloud computing called SLAd@Cloud. This model treats the complexities inherent characteristics of the cloud allowing the dynamic negotiation and renegotiation of the SLA based on the quality requirements of the application and monitoring of specific metrics and an active and integrated into the SLA to ensure the quality of services provided in the cloud computing. The model works with multiple metrics and using a system of qualification based on the methodology of pairwise comparison of Saaty, it can perform the prioritization of actions to prevent violations of specific metrics depending on the weights of these metrics. The evaluation was made through implementation of a Java prototype that interacted with the framework Cloudsim, providing interface definition and SLA hiring and managing its life cycle, even after their employment in different cloud models. The results showed gains in runtime, the financial cost and success rate of completion of the tasks, overcoming the traditional model or the model does not work with multiple metrics.

OBJETIVOS: 1) Avaliar os parâmetros de biomecânica ocular provenientes do Corvis ST (Oculus Corvis ST, Scheimpflug Technology; Wetzlar, Germany) obtidos de olhos saudáveis de uma população de pacientes brasileiros. 2) Correlacionar os parâmetros derivados do Corvis ST com a idade de pacientes jovens saudáveis. 3) Verificar se as técnicas de facoemulsificação (FC) e do laser de femtosegundo (LFS), empregadas na correção cirúrgica de catatara, influenciam os parâmetros de biomecânica ocular provenientes do Corvis ST. 4) Analisar as alterações da deformação da córnea observadas em um caso de ectasia pós LASIK com flap espesso. MÉTODOS: 1) Estudo clínico transversal conduzido em 90 pacientes (90 olhos saudáveis). Foram avaliados 11 parâmetros derivados do sistema de tonometria de não contato integrado com a câmera ultrarrápida de Scheimpflug (Oculus Corvis ST, Scheimpflug Technology; Wetzlar, Germany), a saber: deformidade de amplitude (DA); pressão intraocular; 1st A time; tempo de concavidade máxima; 2nd A time; 1st A Length (tempo da primeira aplanação); 2nd A Length (tempo da segunda aplanação); raio de curvatura de maior alcance; raio de curvatura normal; velocidade de entrada (Vin) e de saída (Vout). Estes parâmetros foram correlacionados com a espessura central corneana mensurada pela Tomografia de Córnea e Segmento Anterior (Pentacam® - Oculus, Wetzlar, Germany). 2) Estudo clínico observacional, retrospectivo, conduzido em 89 pacientes (89 olhos saudáveis). Os parâmetros derivados do Corvis ST foram correlacionados com a idade dos pacientes. 3) Estudo clínico prospectivo, envolvendo 151 olhos de 127 pacientes com diagnóstico de catarata nuclear. Setenta e cinco olhos de 65 pacientes foram submetidos à técnica do laser de femtosegundo (AlconLenSx, Aliso Viejo, USA) e 76 olhos de 62 pacientes à facoemulsificação convencional (Alcon Infinit, Fort Worth, USA). Foram avaliados os 11 parâmetros de biomecânica ocular derivados do Corvis ST antes (Pré) e após as cirurgias de catarata (D1, primeiro dia de pósoperatório). A densitometria do cristalino (scattering) foi realizada pelo PNS (Pentacam Nucleus Staging). 4) Avaliação com tomografia de coerência óptica de espessura dos flaps corneanos pós Lasik e análise dos parâmetros biomecânicos provenientes do Corvis ST em uma córnea com ectasia pós Lasik. RESULTADOS: 1) A média de idade dos pacientes foi de 35,80 ± 12,83 anos. A média do equivalente esférico foi de -3,29 ± 3,69 dioptrias. A média da espessura central corneana foi de 547,50 ± 32,00 ?m Os valores dos 11 parâmetros biomecânicos obtidos de olhos saudáveis, foram os seguintes: deformidade de amplitude 1,05 ± 0,08 mm; tempo de concavidade máxima 18,38 ± 0,93 ms; pressão intraocular 16,43 ± 2,15 mmHg; tempo da primeira aplanação (1st A time) 8,32 ± 0,33 ms; tempo da segunda aplanação 23,80 ± 0,44 ms; raio de curvatura de maior alcance 11,09 ± 2,06 mm; raio de curvatura normal 7,59 ± 0,67 mm; tempo da primeira aplanação (1st A Length) 2,07 ± 0,38 mm; tempo da segunda aplanação (2nd A Length) 2,37 ± 0,47 mm; velocidade de entrada (Vin) 0,21 ± 0,05 m/s e velocidade de saída (Vout) -0,33 ± 0,07 m/s. 2) A média de idade dos pacientes foi de 27,50 ± 6,30 anos. O tempo de concavidade máxima alcançada da córnea (HC-time) foi o único dos 11 parâmetros que apresentou correlação significativa com a idade (p=0,04, rs=0,18). 3) A média de idade dos pacientes dos grupos LFS (laser de femtosegundo) e FC (facoemulsificação convencional) foram, respectivamente, 67,6 ± 9,9 anos e 68,4 ± 11,8 anos. No grupo LFS, 9 dos 11 parâmetros foram estatisticamente significativos entre o Pré e D1; e no grupo FC, 7 dos 11 parâmetros foram estatisticamente significativos entre o Pré e D1. Entre os 11 parâmetros biomecânicos avaliados, somente o tempo de concavidade máxima da córnea (HC-time) foi significativamente diferente entre os dois grupos em D1 (p=0,0387). 4) Paciente do sexo feminino, 45 anos, submetida à Lasik em ambos os olhos. Com a utilização da tomografia de coerência óptica (OCT Rtvue, OptoVue, Fremont, CA,USA) foram identificados: um flap com espessura central de 392 ?m no OD e dois cortes, sendo um flap incompleto profundo e o outro mais fino superiormente, no OE. Os parâmetros derivados do Corvis ST como a deformidade de amplitude são diferentes em ambos os olhos. CONCLUSÕES: 1) Os valores de 8 dos 11 parâmetros derivados do Corvis ST foram influenciados pela espessura central da córnea, porém esta influência foi baixa. 2) Em olhos saudáveis de pacientes jovens foi obtida correlação significativa entre a idade e o tempo de concavidade máxima, que é o tempo do início de aplanação até a concavidade máxima alcançada da córnea. 3) O laser de femtosegundo para cirurgia de catarata e a técnica de facoemulsificação convencional induziram alterações nas propriedades biomecânicas da córnea no D1. Dos 11 parâmetros biomecânicos estudados apenas o tempo de concavidade máxima da córnea apresentou diferença significativa entre os grupos (LFS e FC) no D1. 4) A ectasia unilateral após LASIK pode ocorrer devido a flap espesso com falência biomecânica da córnea / PURPOSE: 1) To evaluate ocular biomechanical metrics given by the CorVis ST (Oculus, Inc., Berlin, Germany) in a population of healthy Brazilian patients. 2) To correlate parameters derived from corneal deformation resulting from non-contact tonometry integrated with an ultra-high-speed (UHS) Scheimpflug camera (Oculus Corvis ST, Scheimpflug Technology; Wetzlar, Germany) with age in normal eyes from young patients. 3) To evaluate the changes of corneal biomechanical after femtosecond laser - assisted cataract (FS) and to compare the parameters derived by Corvis ST between standard phacoemulsification (SP) and femtosecond laser - assisted in cataract surgery. 4) To report a case of post-LASIK corneal ectasia due to a thick flap, while the contralateral eye did not develop ectasia after an incomplete deep flap cut, followed by a thinner flap Lasik procedure. METHODS: 1) An observational and cross-sectional study involving 1 eye randomly selected from 90 healthy patients. Studied parameters (including deformation amplitude, first applanation time, highest concavity time, second applanation time, first applanation length, second applanation length, curvature radius highest concavity, curvature radius normal, velocity in, and velocity out) derived from the CorVis ST were correlated to central corneal thickness from the Pentacam (Oculus, Inc.). Differences between data on the basis of gender were evaluated. 2) Observational, retrospective study involving one eye randomly selected from study participants, totaling 89 healthy eyes. The Scheimpflug images were taken with an ultra-high-speed camera during each measurement by the Corvis ST. The deformation amplitude (DA) and other parameters (e.g., pachy apex, intraocular pressure, 1st A time, highest concavity-time, 2nd A time, 1st A Length, 2nd A Length, Wing-Dist, curvature radius highest concavity, curvature radius normal, Vin, Vout) measured by the corvis ST were correlated with age. 3) Prospective study: 151 eyes of 127 patients were underwent cataract surgery. 75 eyes of 65 patients were with femtosecond laser-assisted (FS)(Alcon Len Sx, Aliso Viejo,USA) and 76 eyes of 62 patients with standard phacoemulsification (SP) (Alcon Infinit, FortWorth, USA). 4) Case Report. RESULTS: 1) About the first study: Mean patient age was 35.80 ± 12.83 years (range: 21.07 to 78.84 years). Mean central corneal thickness was 547.50 ± 32.00 ?m (range: 490 to 647 ?m) and mean spherical equivalent refraction was -3.29 ± 3.69 diopters (range: -9.50 to +10.37 diopters). Mean deformation amplitude was 1.05 ± 0.08 mm (range: 0.91 to 1.26 mm). Highest concavity time was 18.38 ± 0.93 ms (range: 16.95 to 21.07 ms). Intraocular pressure was 16.43 ± 2.15 mm Hg (range: 11.50 to 21.0 mm Hg). First applanation time was 8.32 ± 0.33 ms (range: 7.53 to 9.12 ms) and second applanation time was 23.80 ± 0.44 ms (range: 22.76 to 24.95 ms). First applanation length (max) was 2.07 ± 0.38 mm (range: 1.20 to 3.10 mm) and second applanation length (max) was 2.37 ± 0.47 mm (range: 1.33 to 4.12 mm). Curvature radius highest concavity was 11.09 ± 2.06 mm (range: 7.58 to 15.98 mm) and curvature radius normal was 7.59 ± 0.67 mm (range: 6.82 to 11.02 mm). Velocity in was 0.21 ± 0.05 m/s (range: 0.16 to 0.72 m/s) and velocity out was -0.33 ± 0.07 m/s (range: - 0.72 to -0.20 m/s). Studied parameters were not associated with gender. 2) Mean patient age was 27.50 ± 6.30 years. The highest concavity-time was the only studied parameter statistically significantly correlated to age (i.e., p=0.04, rs=0.18). 3) In relation the surgery of cataract: In group of FS, 9 of 11 parameters derived from Corvis ST were statistically significant (ss). In group of SP, 7 of 11 parameters derived from Corvis ST were ss. Only the HC - time was statistically significant between two groups (FS;SP) with p = 0.0387. 4) Corneal OCT identified a deep meniscos-shaped Lasik flap, with a central thickness of a 392 ?m in the right eye, and a incomplete deep peripheral cut in the left eye with a thinner meniscos-shaped LASIK flap. CONCLUSIONS: 1) Eight of 11 ocular biomechanical metrics given by the CorVis ST were associated with central corneal thickness, but the influence of central corneal thickness on these measurements was low. 2) In healthy eyes, age and pressure or biomechanics as derived from the Corvis ST parameters were not associated with exception to highestconcavity-time, i.e., the time from starting until the highest concavity is reached. 3) The use of the femtosecond laser- assisted system for cataract surgery and standard phacoemulsification induzed changes of biomechanical properties of the cornea by Corvis ST. Only 1 of 11 parameters studied was different statistically in two groups. 4) Unilateral ectasia after LASIK may occur due to a thick flap which leads to biomechanical failure of the cornea

Provedores de serviços de nuvem disponibilizam uma interface através da qual seus clientes podem solicitar, usar e liberar estes recursos. Muitos serviços implantados em nuvens incluem um componente para gerenciamento automatizado de recursos, encarregado de requisitar e librar recursos sem intervenção humana, à medida que a demanda varia. A técnica padrão para o gerenciamento de recursos se baseia em regras sobre utilização de recursos. Quando ocorre um aumento significativo na carga em um curto espaço de tempo, o sistema pode levar vários ciclos de monitoramento e ação até alcançar uma configuração adequada. Neste período, o sistema permanece sobrecarregado. Nesta pesquisa, investigamos como compreender adequadamente os efeitos da variação na disponibilidade de recursos sobre a capacidade de um sistema e como aplicar este conhecimento para melhorar sua elasticidade. Propomos uma estratégia que abrange avaliação da escalabilidade do sistema, visando sua modelagem, e a aplicação deste modelo nas estimativas de necessidade por recursos com base na carga de trabalho. Introduzimos um arcabouço para automatizar a avaliação de escalabilidade de sistemas distribuídos e efetuamos uma validação experimental da estratégia proposta. Comparamos a alocação de recursos e o desempenho obtido usando nossa estratégia e estratégia baseada em regras, fazendo a reprodução de carga real e usando cargas sintéticas. De forma geral, nossa proposta foi capaz de prover melhor desempenho, ao ponto que o uso de recursos cresceu, e consequentemente o custo de utilização. No entanto, a melhora de desempenho foi mais significativa que o aumento dos custos. / Cloud computing is a new paradigm in which virtual resources are leased in the short-term. Cloud providers publish an API through which users can request, use, and release those resources. Thus, a properly architected system can be quickly deployed and their infrastructure can be quickly updated to better accommodate workload fluctuations and limit expenses. Many services running in clouds comprise an automated resource management unit, which is in charge of requesting and releasing resources without human intervention, as demand changes. The rule based approach, commonlly applied to automate the resource management, is especially problematic in cases of load surge. When of a quick and drastic increase of the workload, the system may take many cycles of infrastructural redimensioning until achieve an adequate state. In this case, the system remains overloaded during all those cycles, affecting user experience. In this research, we investigate how we can properly understand what are the effects, in system capacity, incurred by variations in resource availability, and how this knowledge can be applied to improve elasticity. We propose a strategy that comprises performing scalability tests to model scalability and apply the model to estimate resource need, according to the arriving workload. We introduce a framework for automated scalability evaluation of distributed systems and experimentally evaluate the proposed strategy. We compare the allocation and performance obtained using our strategy with a rule based strategy in a trace-driven simulation and with synthetic workloads. We also evaluate six variations of the model-based approach. Generally, our approach can deliver better performance, while increasing resource allocation and, consequently, cost. The extent of the performance improvement is larger than the cost increment, though.

O incremento nos padrões de consumo de energia elétrica e o fácil acesso a diversas tecnologias eletroeletrônicas têm contribuído para a superação anual dos índices de consumo de eletricidade. Tendo em vista que esse insumo ainda não é economicamente armazenável em larga escala, se faz necessário manter o equilíbrio em tempo real entre a oferta/demanda mais perdas. Entretanto, a maioria dos consumidores brasileiros atendidos em baixa tensão paga tarifas baseadas nos custos médios, os quais ocultam os efeitos da alta concentração de consumo de eletricidade em determinados horários do dia. Nesse contexto, o presente estudo analisa o impacto que Programas de Resposta à Demanda (PRD), baseado em tarifas com diferenciação horária, exercem sobre o desempenho dos sistemas de distribuição. A metodologia proposta utiliza o conceito de elasticidade-preço da demanda de energia elétrica, por meio de uma abordagem matricial e permite representar diferentes tipos de consumidores. A partir de uma análise de sensibilidade dos estudos de casos, verificou-se a influência dos parâmetros que compõem as equações do PRD proposto. Para avaliar o desempenho do modelo, foram feitos estudos numéricos usando uma versão modificada do sistema teste IEEE de 34 nós. A análise de sensibilidade entre os estudos de caso apresentou uma avaliação do percentual de adesão dos consumidores, bem como o comportamento das perdas ativas mensais e do perfil de tensão. Os resultados obtidos no presente estudo evidenciam a validade da abordagem proposta, a partir de uma formulação simplificada, além de demonstrar a potencial aplicabilidade a casos reais. / Power consumption behavior increase and easy access to electroelectronics technologies had contributed to annual power consumption rates surpass. As there is not yet an economically sustainable way to store electric power it is necessary to maintain the balance between offer and power demand (considering losses). Brazilian customers majority supplied in low voltage are charged by its mean power consumption masking peak consumption in certain periods of the day. Within this reality the present work analysis the impact of Demand Response Programs (DRP) using Time-Of-Use tariff (TOU) over the power distribution system’s performance. The proposed methodology applies the concept of Price Elasticity demand and uses the representation of different consumers’ types in a matrix approach. The DRP parameters’ variation impact was checked using a sensitivity analysis. In order to evaluate the performance of the proposed model numerical studies were done using the IEEE 34 modified node test feeder. A sensitivity analysis among the case studies presents the customers adherence percentage and the monthly active power losses and voltage profile. The methodology's results besides supporting the proposal approach from a simplified formulation show the potential use on real cases.

Ce manuscrit de thèse porte sur l'étude de deux projets distincts. Le premier fait état de la conception expérimentale ainsi que de l'étude théorique d'un tout nouveau type de moteur basé sur des fibres de polymères : le fiberdrive. Le fonctionnement de ce moteur s'appuie sur un nouveau concept physique décrit ici, les modes de déformation à énergie élastique nulle. Ces modes de déformation sont entraînés par un flux d'énergie qui provoque une déformation élastique au sein du matériau. Le présent manuscrit développe un modèle théorique qui est confronté à la première réalisation expérimentale de ce type de moteur. Le système réalisé est le moteur le plus simple au monde, un stator sans rotor. La deuxième partie du manuscrit introduit le concept de confotronique, l'étude de système composés d'unités commutables individuellement coopérant à grande échelle. Ce concept est mis en oeuvre dans la réalisation d'une fibre confotronique à base d'ADN ainsi que dans la conception d'un moteur moléculaire à base d'ADN. / This thesis manuscript deals with the study of two distinct projects. The first deals with the experimental design as well as the theoretical study of a brand new type of engine based on polymer fibers: the fiberdrive. The operation of this engine is based on a new physical concept described here, deformation modes with zero elastic energy (ZEEMs). These deformation modes are driven by a flow of energy that causes elastic deformation within the material. This manuscript develops a theoretical model that is confronted with the first experimental realization of this type of engine. The realized system is the simplest engine in the world, a stator without rotor.The second part of the manuscript introduces the concept of confotronics, the study of system composed of individually switchable units cooperating on a large scale. This concept is implemented in the realization of a DNA-based confotronic fiber as well as in the design of a DNA-based molecular engine.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem como objetivo estudar o mercado de etanol combustível e estimar as elasticidades preço e renda da demanda de etanol hidratado, no Brasil, no período de janeiro de 2003 a setembro de 2012. O método econométrico utilizado para analisar os dados e obter os resultados referentes à estimativa dos parâmetros das equações de demanda foi a metodologia de Johansen. Baseado na teoria da demanda incluiu-se, num primeiro momento, como variáveis explicativas: o preço do bem, o preço do bem substituto e a renda, num segundo momento incluiu-se também a frota de veículos, estimando assim o modelo VAR/VEC. Os resultados encontrados foram significativos e estão de acordo com a teoria econômica, nos levando a concluir que a demanda por etanol é bem elástica ao preço do etanol e ao preço da gasolina. Antes de desenvolvermos o modelo, analisamos o mercado de cana-de-açúcar, de etanol e da commodity concorrente ao etanol, o açúcar. Destacando a preocupação com o meio ambiente e a importância do etanol como energia renovável. / This work aims to study the market for fuel ethanol and estimate the price and income elasticities of demand for hydrous ethanol in Brazil from January 2003 to September 2012. The econometric method used to analyze the data and get the results for the estimation of the parameters of the demand equations was the methodology of Johansen. Based on the theory of demand includes, at first, as explanatory variables: the price of the good, the price of the substitute good and income, in a second stage also includes a fleet of vehicles, thereby estimating the model VAR/ VEC. The results were significant and are consistent with economic theory, leading us to conclude that ethanol demand is very elastic to the price of ethanol and gasoline. Before developing the model, we analyzed the model of sugarcane, ethanol and the competitor commodity of ethanol, the sugar. Highlighting the concern with the environment and the importance of ethanol as a renewable energy.

We have investigated gradient models, one of them was a model with double-well potential and the other one a so called extended model. In dimension two we have calculated exact free energies of the disseminated edge configurations for the extended model and for arbitrary dimension we have derived bounds on these free energies. Combining these bounds with an argument on exstince of bad contours together with the estimate of the number of these contours and using the method of reflection positivity we have been able to show that at low temperatures there is a phase transition in the extended model. We have further shown that the phase transition exists also in the double-well model as long as a conjecture on estimates of mean energy holds. Besides these results the thesis also contains basic tools of statistical physics and facts from related fields, as well as basic results on gradient models, so that our work can serve as an introduction into these areas.

As mudanças nos usos da terra no Brasil têm sido muito discutidas atualmente, principalmente por causar desmatamento, degradação do solo, redução da biodiversidade e aumento da emissão de gases de efeito estufa, influenciando nas mudanças climáticas. Entretanto, a atividade agropecuária é importante para a economia brasileira por ser grande geradora de emprego e renda. Dessa forma, é necessário que o governo brasileiro, por meio de políticas agrícolas e ambientais, consiga regular a interação entre o meio ambiente e a produção agrícola de modo a gerar os maiores benefícios possíveis para a sociedade tanto do ponto de vista econômico quanto do ambiental. Para contribuir nessa discussão esse trabalho é composto por três artigos. O primeiro discutiu a evolução recente das políticas e instrumentos de políticas públicas que atuam diretamente nos usos das terras agrícolas privadas: o Código Florestal Brasileiro, o Importo Territorial Rural além de políticas públicas mais recentes de pagamentos por serviços ambientais. Concluiuse que a pouca fiscalização prejudica a efetividade das políticas e, consequentemente, não induz ao comportamento esperado dos produtores. Entretanto, as políticas de pagamentos por serviços ambientais e a criação da cota de reserva ambiental tem grande potencial de influenciar os produtores em direção a atitudes mais responsáveis ambientalmente. O segundo artigo discutiu as mudanças no uso do solo e a evolução da produção agrícola abordando o Brasil e cada um dos biomas brasileiros separadamente. Observou-se que as lavouras tem se expandido sobre as áreas de pastagens e florestas. Assim, é necessário aumentar a fiscalização e controle das atividades agrícolas de modo a direcionar a pressão para as áreas de pastagens, estimulando a intensificação da bovinocultura. Além disso, é necessário o desenvolvimento de alternativas específicas para a região da caatinga, visando melhorar a produção agrícola desse bioma. O terceiro e último artigo estudou os principais determinantes do uso do solo no Brasil e nos biomas. Identificou-se grande influência da mecanização em todos os usos de solo e, para o caso da cana-de-açúcar, da presença de usinas no município. Ainda, no modelo para o Brasil, as dummies de biomas e as variáveis de altitude, precipitação e temperatura apresentaram influencia significativa. Ainda, as elasticidades área preço calculadas identificaram pouca influência dos preços sobre as áreas plantadas, principalmente relacionados às áreas de pastagens e florestas. Concluiu-se que os resultados do modelo estimado podem não refletir adequadamente as pressões para as alterações nos usos da terra e diversas melhorias são sugeridas. Finalmente, conclui-se que é necessária uma abordagem interdisciplinar para compreender e abordar adequadamente as mudanças do uso do solo no Brasil. / Changes in the land use in Brazil have been much discussed today, mainly for causing deforestation, soil degradation, decrease of biodiversity and increased emission of greenhouse gases, influencing the climate change. The agricultural activity, however, is important for the Brazilian economy as it is a great generator of employment and income. Thus, it is necessary that the Brazilian government, through agricultural and environmental policies, gets to regulate the interaction between the environment and agricultural production in order to generate the greatest possible benefits to society not only from the economic but also from the environmental point of view. This work consists of three articles to contribute to this discussion. The first discussed the recent development of the public policies and policy instruments that act directly on the uses of private agricultural land: the Brazilian Forestry Code, the Rural Land Tax besides the latest public policies on payments for environmental services. It was concluded that little oversight undermines the effectiveness of policies and therefore does not lead to the expected behavior of producers. However, the policies of payments for environmental services and the creation of environmental reserve quota has great potential to influence attitudes towards producing more environmental responsibility. The second article discussed the changes in land use and the development of agricultural production in Brazil and each of the Brazilian biomes separately. It was observed that crops have expanded over the grazing areas and forests. Thus, it is necessary to increase the supervision and control of agricultural activities in order to direct the pressure to grazing areas, encouraging intensification of livestock production. Moreover, it is necessary to develop specific alternatives to the caatinga region, to improve agricultural production in this biome. The third and final article studied the main determinants of land use in Brazil and its biomes. A major influence of mechanization was identified in all land use and, for the sugar cane, the presence of industrial plants in the county also influenced its area. Still, in the model for Brazil, the dummies of biomes and the variables of altitude, rainfall and temperature had significant influence. Still, the area price elasticities calculated identified little influence of the prices on the areas planted, mainly related to grazing areas and forests. It was concluded that the results of the estimated model may not accurately reflect the pressures for changes in land uses and several improvements are suggested. Finally, it is concluded that an interdisciplinary approach is required to understand and properly deal with the changes of land use in Brazil.

Este trabalho teve por objetivo o desempenho de misturas asfálticas densas utilizando um ligante convencional (CAP-20) e o mesmo ligante modificado com polímeros tipo SBS, produzido sob o nome comercial de BETUFLEX B 65/60, através dos ensaios Marshall, fluência por compressão uniaxial estática e dinâmica, resistência à tração por compressão diametral e módulo resiliente pro compressão diametral dinâmica, em misturas compactadas com uma mesma faixa granulométrica e diferentes teores de ligantes. O ensaio Marshall apresentou, para as misturas preparadas com asfalto modificado, valores maiores de estabilidade para a maioria dos teores, apesar de valores elevados de fluência em todos os teores analisados. Os resultados de deformação do ensaio de fluência por compressão uniaxial não distinguiram claramente o efeito da adição de polímeros em misturas asfálticas, ao contrário do observado no ensaio dinâmico, onde as deformações foram consideravelmente menores para a maioria dos teores analisados. Os resultados do ensaio de resistência à tração por compressão diametral mostram um desempenho superior da mistura modificada. O ensaio de módulo resiliente por compressão diametral dinâmica indicou, à temperatura de 25ºC, valores menores para a mistura com asfalto modificado, não sendo notada, entretanto, uma diferenciação de desempenho nas temperaturas de 5ºC e 40ºC. A modelação matemática das curvas de fluência e de recuperação às equações constitutivas de alguns modelos visco-elásticos básicos detectou uma diferenciação entre os valores de alguns elementos constitutivos, tanto do ensaio dinâmico, quanto do estático. / The purpose of this study is to evaluate the performance of asphalt mixes using conventional binder and the same binder modified with SBS polymer (Betuflex B 65/60) based on Marshall test, static and dynamic creep tests, indirect tensile strength test and resilient modulus by indirect tensile test, with the same granulometric composition and different binders contents. In Marshall test, polymer modified asphalt mixes presented better stability performance than conventional asphalt mixes in most of binders contents, despite of the higher flow values obtained for all binders contents. The static creep test results indicated that this test does not clearly distinguish the effect of polymer in asphalt mixes while the results of dynamic creep test indicated the opposite, i. e., polymer modified asphalt mixes deformations are smaller for most of the asphalt binders contents studied. The indirect tensile strength test results showed a better performance of modified asphalt. The results of resilient modulus by indirect tensile test at 25°C showed smaller values for modified asphalt, while the results at 5ºC and 40ºC did not show differences between the asphalt mixes. The mathematics modelling of the creep and recovering curves according to constitutive equations of some basic visco- elastic models showed a difference between the values of some constitutive elements in both cases, dynamic and static tests.