CAPES / Este trabalho traz uma breve apresentação histórica do surgimento dos Fractais, bem como do criador do termo Fractal, Benoit Mandelbrot. Aqui são apresentados alguns Fractais clássicos e destacam-se suas principais propriedades Matemáticas. Sugere-se um software livre, e de acesso online, para a criação dessas figuras. Posteriormente, aplica-se uma proposta didática baseada em um material paradidático que propõe a investigação de Fractais nos anos finais do ensino fundamental ou no ensino médio, relatando-se os resultados dessa aplicação. / This dissertation presents a brief historical overview of the origins of Fractals, as well as of the creator of the Fractal term, Benoit Mandelbrot. Some classical Fractals are presented and its main mathematical properties are highlighted. It suggests a free software, with on-line access, to the creation of these figures. Later, the didactic proposal is applied based on a paradidactic material, which proposes investigation of Fractals in the last years of primary school or in the secondary school and the results of this application are reported.

CAPES / Este trabalho traz uma breve apresentação histórica do surgimento dos Fractais, bem como do criador do termo Fractal, Benoit Mandelbrot. Aqui são apresentados alguns Fractais clássicos e destacam-se suas principais propriedades Matemáticas. Sugere-se um software livre, e de acesso online, para a criação dessas figuras. Posteriormente, aplica-se uma proposta didática baseada em um material paradidático que propõe a investigação de Fractais nos anos finais do ensino fundamental ou no ensino médio, relatando-se os resultados dessa aplicação. / This dissertation presents a brief historical overview of the origins of Fractals, as well as of the creator of the Fractal term, Benoit Mandelbrot. Some classical Fractals are presented and its main mathematical properties are highlighted. It suggests a free software, with on-line access, to the creation of these figures. Later, the didactic proposal is applied based on a paradidactic material, which proposes investigation of Fractals in the last years of primary school or in the secondary school and the results of this application are reported.

Fluxos de dados são usualmente caracterizados por grandes quantidades de dados gerados continuamente em processos síncronos ou assíncronos potencialmente infinitos, em aplicações como: sistemas meteorológicos, processos industriais, tráfego de veículos, transações financeiras, redes de sensores, entre outras. Além disso, o comportamento dos dados tende a sofrer alterações significativas ao longo do tempo, definindo data streams evolutivos. Estas alterações podem significar eventos temporários (como anomalias ou eventos extremos) ou mudanças relevantes no processo de geração da stream (que resultam em alterações na distribuição dos dados). Além disso, esses conjuntos de dados podem possuir características espaciais, como a localização geográfica de sensores, que podem ser úteis no processo de análise. A detecção dessas variações de comportamento que considere os aspectos da evolução temporal, assim como as características espaciais dos dados, é relevante em alguns tipos de aplicação, como o monitoramento de eventos climáticos extremos em pesquisas na área de Agrometeorologia. Nesse contexto, esse projeto de mestrado propõe uma técnica para auxiliar a análise espaço-temporal em data streams multidimensionais que contenham informações espaciais e não espaciais. A abordagem adotada é baseada em conceitos da Teoria de Fractais, utilizados para análise de comportamento temporal, assim como técnicas para manipulação de data streams e estruturas de dados hierárquicas, visando permitir uma análise que leve em consideração os aspectos espaciais e não espaciais simultaneamente. A técnica desenvolvida foi aplicada a dados agrometeorológicos, visando identificar comportamentos distintos considerando diferentes sub-regiões definidas pelas características espaciais dos dados. Portanto, os resultados deste trabalho incluem contribuições para a área de mineração de dados e de apoio a pesquisas em Agrometeorologia. / Data streams are usually characterized by large amounts of data generated continuously in synchronous or asynchronous potentially infinite processes, in applications such as: meteorological systems, industrial processes, vehicle traffic, financial transactions, sensor networks, among others. In addition, the behavior of the data tends to change significantly over time, defining evolutionary data streams. These changes may mean temporary events (such as anomalies or extreme events) or relevant changes in the process of generating the stream (that result in changes in the distribution of the data). Furthermore, these data sets can have spatial characteristics such as geographic location of sensors, which can be useful in the analysis process. The detection of these behavioral changes considering aspects of evolution, as well as the spatial characteristics of the data, is relevant for some types of applications, such as monitoring of extreme weather events in Agrometeorology researches. In this context, this project proposes a technique to help spatio-temporal analysis in multidimensional data streams containing spatial and non-spatial information. The adopted approach is based on concepts of the Fractal Theory, used for temporal behavior analysis, as well as techniques for data streams handling also hierarchical data structures, allowing analysis tasks that take into account the spatial and non-spatial aspects simultaneously. The developed technique has been applied to agro-meteorological data to identify different behaviors considering different sub-regions defined by the spatial characteristics of the data. Therefore, results from this work include contribution to data mining area and support research in Agrometeorology.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a emissão de metano em dois reservatórios amazônicos, Tucuruí e Samuel. A análise leva em consideração flutuações da área/cota e medidas isotópicas e de fluxos de d13CH4 obtidas em campo, as quais são influenciadas por diversos fatores simultaneamente, como ventos, pressão atmosférica, oxidação na coluna d´água e outros. A composição isotópica do metano em bolhas do sedimento indica que a principal via metanogênica é a redução de CO2. Os resultados também mostram que as emissões em reservatórios rasos são bem mais elevadas que nos mais profundos. Usando conceitos e técnicas da teoria fractal, baseada fundamentalmente em leis de potência, um modelo entre nível de água, área do reservatório e fluxo de metano permitiu estimar a emissão do reservatório de Tucuruí, num horizonte de 100 anos de vida útil, em 2,5 ± 2,7 x 10^6 toneladas de CH4. As emissões locais são amplificadas com a diminuição da cota, porém a emissão total do reservatório diminui, em função da contração da área do reservatório. Num cenário mais otimista, as emissões de Tucuruí em CO2 equivalentes devem ser 0,13 ± 0,14 x 10^6 toneladas de C/ano. / The purpose of this work is evaluating methane emissions from two Amazonian reservoirs, Tucuruí and Samuel. The analysis considers fluctuations of the reservoir area-height and isotopic measurements and fluxes of d13CH4 acquired in the field, which are influenced by many factors simultaneously, such as winds, atmospheric pressure, oxidation in the water column, and others. Isotopic composition of methane in bubbles indicates that CO2 reduction is a major pathway for methane production in the sediments. The results also show that fluxes are higher in shallow reservoirs than in deeper ones. Using concepts and techniques of fractal theory, fundamentally based on power law functions, and considering a time horizon of 100 years, a model between water level, flux and reservoir area of Tucuruí allowed to estimate methane emission from Tucuruí at about 2,5 ± 2,7 x 10^6 tons of CH4. When water levels drop local methane emissions are enhanced, although, total reservoir emission decreases, due to the shrinking of the reservoir area. Over an optimistic scenario, the emissions of Tucuruí reservoir in CO2 equivalents would be around 0,13 ± 0,14 x 10^6 tons C/year.

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:12:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 402014.pdf: 1181143 bytes, checksum: 5297dd985c8215a5a5989117ef4e9468 (MD5) Previous issue date: 2008-03-24 / Este trabalho prop?e uma a??o interdisciplinar entre Matem?tica, Filosofia e Arte- Educa??o, cujo objetivo ? investigar quais as modifica??es de atitude os alunos da 8? s?rie do Ensino Fundamental apresentam em sua compreens?o complexa da realidade ap?s uma integra??o entre o estudo de fractais, a teoria da complexidade e as artes pl?sticas. A investiga??o desenvolve-se com base em uma abordagem qualitativa utilizando como m?todo o estudo de caso. Cada disciplina envolvida na a??o interdisciplinar prop?e atividades que contemplam os objetivos de busca para problem?tica abordada nesta pesquisa. Como fundamento te?rico, utiliza-se a Geometria Fractal, associada aos estudos contempor?neos relacionados ? teoria da complexidade do conhecimento e a Arte-Educa??o, especificamente, as Artes Pl?sticas. Ao finalizar esta investiga??o, ? poss?vel perceber uma mudan?a significativa na percep??o da realidade que os alunos de 8? s?rie apresentam. Os alunos passam a compreender a realidade como sendo constitu?da de situa??es complexas, superando, assim, manique?smos e preconceitos derivados de uma percep??o simplista da natureza.

A utilização de modelos de teletrafego que contemplem caractersticas tais como autossimilaridade e dependencia de longa duraçao tem se mostrado cada vez mais como sendo ponto-chave na correta caracterizaçao do teletrafego Local Area Network (LAN) e Wide Area Network (WAN) [1, 2]. Tal caracterizaçao e necessaria para o monitoramento e controle de teletrafego em redes convergentes [3]. Nesse contexto, a questão da estimaçao precisa do parâmetro de autossimilaridade, denominado de parâmetro de Hurst, torna-se essencial. Entretanto, estudos comprovam que, alem da dependência de longa duraçao, redes WAN podem, não raramente, apresentar caractersticas mistas de dependência de longa e de curta duraçao [4, 5]. Enquanto vasta literatura cientca, tanto teorica como pratica, tem abordado com anco a questão da acuracia de diversos estimadores para o parâmetro de Hurst [6, 7, 8, 9], pouca atenção tem sido dada a questão da estimação deste parâmetro na presenca de dependência de curta duração. O presente trabalho de pesquisa concentrou-se no estudo dos metodos de estimaçao do parametro de Hurst baseados no espectro wavelet, em particular atraves do metodo de Abry-Veitch [10] { baseado na transformada Discrete Wavelet Transform (DWT) { e atraves do espectro obtido atraves da transformada Discrete Wavelet Packet Transform (DWPT). Os resultados baseados no metodo de Abry-Veitch demonstram que, atraves de um ajuste apropriado dos par^ametros de estimaçao, tal metodo permite uma estimaçao robusta na presenca de componentes com dependencia de curta duraçao, mesmo em situaçoes de mudanca de regime de tal componente, caracterstica desejavel para a estimaçao em tempo real do parametro de Hurst. Entretanto, a dispersao consideravel apresentada, em alguns casos, pelas estimativas do metodo de Abry-Veitch, motivou o estudo da utilizaçao do espectro wavelet obtido via transformada DWPT para realizaçao da estimaçao do parametro de Hurst. Os resultados indicam que a utilizaçao de tal transformada gera um espectro wavelet tal que e possvel detectar a presenca ou não de componentes com dependencia de curta duraçao. Ao final, os resultados da pesquisa realizada são sumarizados e utilizados em uma proposta de mecanismo de estimaçao do parametro de Hurst em tempo real, na presenca simultanea de componentes de dependencia de longa e curta duracão. / The use of network trac models that hold self-similar and long-range dependence characteristics have shown to be a key element on the correct characterization of Local Area Network (LAN) and Wide Area Network (WAN) network trac [1, 2]. Such characterization is necessary to monitor and control the network trac in converged networks [3]. In this context, the accurate estimation of the selfsimilarity parameter, named Hurst parameter, is a major issue. However, studies show that, besides the long-range dependence, WAN network trac may, not uncommonly, present mixed long and short-range dependence characteristics [4, 5]. While great part of either theoretical or practical scientic literature has been focused on the issue of Hurst parameter estimator accuracy [6, 7, 8, 9], little attention has been given to the estimation of such parameter in the presence of short-range dependence. This research work has focused on the study of the Hurst parameter estimation methods based on the wavelet spectrum, specially through the Abry-Veitch method [10] { which is based on the Discrete Wavelet Transform (DWT) transform { and through the wavelet spectrum based on the Discrete Wavelet Packet Transform (DWPT) transform. The results based on the Abry-Veitch method show that, through a suitable adjustment of the estimation parameters, such method yields a robust estimation in the presence of short-range dependence components, even in changing conditions of such component, a desirable characteristic for the real-time estimation of the Hurst parameter. However, the signi cant dispersion presented, occasionally, by the Abry-Veitch method estimates motivated the research of the usage of the wavelet spectrum obtained via DWPT transform to estimate the Hurst parameter. The results show that the usage of such transform generates such a wavelet spectrum that it is possible to detect whether short-range dependence components are present, or not, in the analyzed series. At the end, the research results are summarized and used to propose a realtime Hurst parameter estimation mechanism, in the presence of simultaneous long- and short-range dependence components.

Submitted by Fabíola Silva (fabiola.silva@famerp.br) on 2016-09-27T15:19:20Z No. of bitstreams: 1 marcosaureliobdeoliveira_tese.pdf: 6679652 bytes, checksum: cda6b164bdebbe6a1f4cfdb403d7ea04 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-27T15:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcosaureliobdeoliveira_tese.pdf: 6679652 bytes, checksum: cda6b164bdebbe6a1f4cfdb403d7ea04 (MD5) Previous issue date: 2014-12-09 / Introduction: Solutions that cause elective cardiac arrest are often evolving, but the ideal compound has not yet been found. The authors compare a new cardioplegic solution with histidine-tryptophan-glutamate (HTG) with histidine-tryptophan-acetoglutarato (HTK) in a model of isolated rat heart. Objective: Benchmarking HTK and HTG solutions regarding the activity of caspase, KI -67, IL - 8, Shannon entropy and fractal dimension. Materials and Methods: Twenty male rats, Wistar race, were analyzed and heparinized. The chest was opened, held and cardiectomia infused 40 mL/kg of appropriate cardioplegia. The hearts were kept for 2 hours at 4°C in the same solution, and afterwards placed in the Langendorff apparatus for 30 min with Ringer-Locke solution. The immunohistochemical analyses were performed for caspase, IL-8, KI-67, Shannon entropy and fractal dimension. Results: The concentration of caspase was lower in group 2, and KI-67 was higher in group 2, both P<0.05. There was no statistical difference between the values of IL-8 between the groups. Both the Shannon entropy and the fractal dimension were not different in the two groups. Conclusions: The HTG solution was better than with HTK because they had reduced caspase (apoptosis) increased KI-67 (cell proliferation), they did not show different values of IL-8 (inflammation, necrosis). Additionally they did not show change in amount or distribution of the information (observed by the Shannon entropy and fractal dimension) in histological slices. / Introdução: As soluções que provocam parada cardíaca eletiva estão em constante evolução, porém o composto ideal ainda não foi encontrado. Os autores comparam uma nova solução cardioplégica com histidina-triptofano-glutamato (HTG) com histidinatriptofano- acetoglutarato (HTK) em modelo de coração isolado de rato. Objetivo: Avaliar comparativamente as soluções HTK e HTG no que se refere à atividade de caspase, KI-67, IL-8, entropia de Shannon e dimensão fractal. Materiais e Métodos: Vinte ratos machos de raça Wistar foram anestesiados e heparinizados. O tórax foi aberto, realizada cardiectomia e infundido 40 mL/Kg de solução cardioplégica apropriada. Os corações foram mantidos por 2 horas na mesma solução a 4oC e, após esse período, colocados em aparato de Langendorff por 30 minutos com solução de Ringer Locke. Foram feitas análises imuno-histoquímicas para caspase, IL-8, KI-67, entropia de Shannon e dimensão fractal. Resultados: A concentração de caspase estava menor no grupo 2, e da KI-67 estava mais elevada no grupo 2, ambos com P<0,05. Não houve diferença estatística entre os valores de IL-8 entre os grupos. Tanto a entropia de Shannon quanto a dimensão fractal não foram diferentes nos dois grupos. Conclusões: A solução com HTG foi mais eficaz que a com HTK, pois reduziu a caspase (apoptose), aumentou o KI-67 (proliferação celular); não apresentou valores diferentes de IL-8 (inflamação e necrose) que no grupo 1 e não apresentou alteração da quantidade ou distribuição das informações (observadas pela entropia de Shannon e dimensão fractal) nas lâminas histológicas.

Orientador: Roberto Venegeroles Nascimento / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Matemática

A utilização de modelos de teletrafego que contemplem caractersticas tais como autossimilaridade e dependencia de longa duraçao tem se mostrado cada vez mais como sendo ponto-chave na correta caracterizaçao do teletrafego Local Area Network (LAN) e Wide Area Network (WAN) [1, 2]. Tal caracterizaçao e necessaria para o monitoramento e controle de teletrafego em redes convergentes [3]. Nesse contexto, a questão da estimaçao precisa do parâmetro de autossimilaridade, denominado de parâmetro de Hurst, torna-se essencial. Entretanto, estudos comprovam que, alem da dependência de longa duraçao, redes WAN podem, não raramente, apresentar caractersticas mistas de dependência de longa e de curta duraçao [4, 5]. Enquanto vasta literatura cientca, tanto teorica como pratica, tem abordado com anco a questão da acuracia de diversos estimadores para o parâmetro de Hurst [6, 7, 8, 9], pouca atenção tem sido dada a questão da estimação deste parâmetro na presenca de dependência de curta duração. O presente trabalho de pesquisa concentrou-se no estudo dos metodos de estimaçao do parametro de Hurst baseados no espectro wavelet, em particular atraves do metodo de Abry-Veitch [10] { baseado na transformada Discrete Wavelet Transform (DWT) { e atraves do espectro obtido atraves da transformada Discrete Wavelet Packet Transform (DWPT). Os resultados baseados no metodo de Abry-Veitch demonstram que, atraves de um ajuste apropriado dos par^ametros de estimaçao, tal metodo permite uma estimaçao robusta na presenca de componentes com dependencia de curta duraçao, mesmo em situaçoes de mudanca de regime de tal componente, caracterstica desejavel para a estimaçao em tempo real do parametro de Hurst. Entretanto, a dispersao consideravel apresentada, em alguns casos, pelas estimativas do metodo de Abry-Veitch, motivou o estudo da utilizaçao do espectro wavelet obtido via transformada DWPT para realizaçao da estimaçao do parametro de Hurst. Os resultados indicam que a utilizaçao de tal transformada gera um espectro wavelet tal que e possvel detectar a presenca ou não de componentes com dependencia de curta duraçao. Ao final, os resultados da pesquisa realizada são sumarizados e utilizados em uma proposta de mecanismo de estimaçao do parametro de Hurst em tempo real, na presenca simultanea de componentes de dependencia de longa e curta duracão. / The use of network trac models that hold self-similar and long-range dependence characteristics have shown to be a key element on the correct characterization of Local Area Network (LAN) and Wide Area Network (WAN) network trac [1, 2]. Such characterization is necessary to monitor and control the network trac in converged networks [3]. In this context, the accurate estimation of the selfsimilarity parameter, named Hurst parameter, is a major issue. However, studies show that, besides the long-range dependence, WAN network trac may, not uncommonly, present mixed long and short-range dependence characteristics [4, 5]. While great part of either theoretical or practical scientic literature has been focused on the issue of Hurst parameter estimator accuracy [6, 7, 8, 9], little attention has been given to the estimation of such parameter in the presence of short-range dependence. This research work has focused on the study of the Hurst parameter estimation methods based on the wavelet spectrum, specially through the Abry-Veitch method [10] { which is based on the Discrete Wavelet Transform (DWT) transform { and through the wavelet spectrum based on the Discrete Wavelet Packet Transform (DWPT) transform. The results based on the Abry-Veitch method show that, through a suitable adjustment of the estimation parameters, such method yields a robust estimation in the presence of short-range dependence components, even in changing conditions of such component, a desirable characteristic for the real-time estimation of the Hurst parameter. However, the signi cant dispersion presented, occasionally, by the Abry-Veitch method estimates motivated the research of the usage of the wavelet spectrum obtained via DWPT transform to estimate the Hurst parameter. The results show that the usage of such transform generates such a wavelet spectrum that it is possible to detect whether short-range dependence components are present, or not, in the analyzed series. At the end, the research results are summarized and used to propose a realtime Hurst parameter estimation mechanism, in the presence of simultaneous long- and short-range dependence components.

[pt] A geometria fractal não é um conteúdo abordado usualmente na educação básica. O presente trabalho disserta sobre essa geometria, com o objetivo de divulgar e ampliar o conhecimento sobre ela, principalmente para professores que atuam nesse nível de escolaridade. É iniciado com um breve histórico do surgimento dos fractais, até sua definição formal, exibindo exemplos clássicos e uma pequena biografia de seus criadores. Em seguida, é apresentada uma seleção de conteúdos matemáticos que naturalmente podem ser trabalhados a partir dessa geometria. Algumas propostas de atividades que possuem fractais e podem ser aplicadas em diversos níveis da educação básica também são apresentadas. Por fim, é retratada a experiência da realização de uma das atividades propostas em uma turma de nono ano de uma escola pública do município do Rio de Janeiro. Acreditamos que a beleza e o apelo visual dos fractais atuem como elementos motivadores e inovadores para que temas importantes do currículo da educação básica sejam abordados de forma mais significativa. / [en] Fractal geometry is not a content usually addressed in basic education. This paper discusses this geometry with the purpose of disseminating and expanding knowledge about it, especially for teachers who work at this level of education. It begins with a brief history of the emergence of the fractals until its formal definition, exhibiting classic examples and a small biography of its creators. Then, we present a selection of mathematical contents of basic education that can, of course, be worked from this geometry. Some proposed activities that involve fractals and are suitable for applications at various levels of this school segment are also presented. Finally, the experience of one of the proposed activities in a 9th grade class of a public school in the city of Rio de Janeiro is portrayed. We believe that the beauty and visual appeal of fractals act as motivating and innovative elements for important themes in the basic education curriculum to be addressed in a more meaningful way.