No presente trabalho serão apresentadas questões usuais em jogos diferenciais, nos quais os jogadores envolvidos têm objetivos diferentes; ou seja, enquanto um dos jogadores tenta fugir, o outro tenta pegar. Além disso, será definido um modelo de especificação para o jogo diferencial lobos e cordeiro. As Redes de Petri foram escolhidas como forma de especificação para o jogo proposto. Assim, o objetivo será estabelecer estratégias eficientes para o jogo lobos e cordeiro para que se possa realizar um estudo da complexidade das questões apresentadas para este jogo, levando-se em consideração a especificação formal apresentada para tal jogo. / In this work usual questions in differential games will be presented, in which the involved players have different objectives; that is, while one of the players tries "to run away", the other tries "to catch". Moreover, a specification for the differential game "wolves and lamb" will be defined. The Petri Nets had been chosen as specification formalism for the considered game. Thus, the objective is to establish efficient strategies for the game wolves and lamb so that we can carry out a study of the complexity of the presented questions, taking into consideration the presented formal specification for the game.

Os avanços nas tecnologias de rede e nos componentes computacionais possibilitaram a criação dos sistemas de Computação Voluntária (CV) que permitem que voluntários doem seus ciclos de CPU ociosos da máquina para um determinado projeto. O BOINC é a infra-estrutura mais popular atualmente, composta de mais 5.900.000 máquinas que processam mais de 4.003 TeraFLOP por dia. Os projetos do BOINC normalmente possuem centenas de milhares de tarefas independentes e estão interessados no throughput. Cada projeto tem seu próprio servidor que é responsável por distribuir unidades de trabalho para os clientes, recuperando os resultados e validando-os. Os algoritmos de escalonamento do BOINC são complexos e têm sido usados por muitos anos. Sua eficiência e justiça foram comprovadas no contexto dos projetos orientados ao throughput. Ainda, recentemente, surgiram projetos em rajadas, com menos tarefas e interessados no tempo de resposta. Diversos trabalhos propuseram novos algoritmos de escalonamento para otimizar seu tempo de resposta individual. Entretanto, seu uso pode ser problemático na presença de outros projetos. Neste texto, são estudadas as consequências do comportamento não cooperativo nos ambientes de Computação Voluntária. Para realizar o estudo, foi necessário modificar o simulador SimGrid para melhorar seu desempenho na simulação dos sistemas de CV. A primeira contribuição do trabalho é um conjunto de melhorias no núcleo de simulação do SimGrid para remover os gargalos de desempenho. O resultado é um simulador consideravelmente mais rápido que as versões anteriores e capaz de rodar experimentos nessa área. Ainda, como segunda grande contribuição, apresentou-se como os algoritmos de escalonamento atuais do BOINC são incapazes de garantir a justiça e isolação entre os projetos. Os projetos em rajadas podem impactar drasticamente o desempenho de todos os outros projetos (rajadas ou não). Para estudar tais interações, realizou-se um detalhado, multi jogador e multi objetivo, estudo baseado em teoria dos jogos. Os experimentos e análise realizados proporcionaram um bom entendimento do impacto dos diferentes parâmetros de escalonamento e mostraram que a otimização não cooperativa pode resultar em ineficiências e num compartilhamento injusto dos recursos. / Advances in inter-networking technology and computing components have enabled Volunteer Computing (VC) systems that allows volunteers to donate their computers’ idle CPU cycles to a given project. BOINC is the most popular VC infrastructure today with over 5.900.000 hosts that deliver over 4.003 TeraFLOP per day. BOINC projects usually have hundreds of thousands of independent tasks and are interested in overall throughput. Each project has its own server which is responsible for distributing work units to clients, recovering results and validating them. The BOINC scheduling algorithms are complex and have been used for many years now. Their efficiency and fairness have been assessed in the context of throughput oriented projects. Yet, recently, burst projects, with fewer tasks and interested in response time, have emerged. Many works have proposed new scheduling algorithms to optimize individual response time but their use may be problematic in presence of other projects. In this text, we study the consequences of non-cooperative behavior in volunteer computing environment. In order to perform our study, we needed to modify the SimGrid simulator to improve its performance simulating VC systems. So, the first contribution is a set of improvements in SimGrid’s core simulation to remove its performance bottlenecks. The result is a simulator considerably faster than the previous versions and able to run VC experiments. Also, in the second contribution, we show that the commonly used BOINC scheduling algorithms are unable to enforce fairness and project isolation. Burst projects may dramatically impact the performance of all other projects (burst or non-burst). To study such interactions, we perform a detailed, multi-player and multi-objective game theoretic study. Our analysis and experiments provide a good understanding on the impact of the different scheduling parameters and show that the non-cooperative optimization may result in inefficient and unfair share of the resources.

Cooperation among humanitarian organizations has attracted increasing attention to enhance effectiveness and efficiency of relief supply chains. Our research focuses on horizontal cooperation in inventory management which is currently implemented in the United Nations Humanitarian Response Depot (UNHRD) network. The present work follows a two-step research approach, which involves collection of empirical data and quantitative modeling to examine and overcome the coordination challenges of the network. Our interviews with members of the network identified several managerial issues for sustainable cooperative inventory management that the UNHRD network pursues. Using a newsvendor model in the context of non-cooperative game theory, our research has explored member humanitarian organizations' incentive of joining the network, a coordination mechanism which achieves system optimality, and impacts of members' decisions about stock rationing. Our results indicate that behaviors of member HOs do not necessarily align with the UNHRD's expectation. Our results suggest that for system optimality, a system coordinator should carefully assess the circumstances, including demand coefficient and stock rationing. Our research also proposes a policy priority for the first-best system optimal inventory management.

O presente estudo tem como objetivo analisar o fenômeno do desmatamento no Brasil. Para este efeito, utilizou-se de instrumentais econométricos e matemáticos. O estudo se divide em três ensaios. No primeiro ensaio investigam-se os possíveis efeitos adversos da política governamental devido à existência de fracas instituições na maior parte da região da Amazônia legal. Neste primeiro ensaio também é analisado empiricamente a relação entre corrupção, desmatamento e Produto Interno Bruto (PIB) para os municípios de Mato Grosso. No segundo ensaio utiliza-se de jogos diferenciais para analisar teoricamente o efeito da corrupção no nível de desmatamento ilegal. Finalmente o terceiro ensaio, focalizando numa análise regional, faz-se uma análise empírica, através de modelos não paramétricos, para a relação entre corrupção, desmatamento, e PIB. No terceiro ensaio, também, utilizando-se de modelos não paramétricos, estima-se, numa análise internacional, a existência da curva de Kuznets. / The present study aims to analyze the phenomenon of deforestation in Brazil. For this purpose, we used econometrics and mathematical tools. The study is divided into three essays. In the first essay, through the standard game theory, we investigated the adverse effects of the government policy due the existence of weak institutions in the Amazon region. In this first essay it is also studied empirically, for the municipalities of Mato-grosso, the relationship between corruption, deforestation and Gross Domestic Product (GDP). In the second essay we used differential game theory to analyze the effect of corruption on the level of illegal logging. Finally on the third essay, we focused on a regional and international analysis. For the regional analysis, we used nonparametric models to test the relationship between corruption, deforestation, and GDP. We used the same methods to perform an international analysis related with the Kuznets curve.

Nesta dissertação é explorado o comportamento emergente de uma população heterogênea de jogadores negociando segundo o jogo do ultimato: dois jogadores recebem uma oferta; um deles (o proponente) propõe a sua divisão, enquanto o outro jogador (o aceitador) pode aceitar ou rejeitar a proposta. A rejeição é prejudicial a ambos jogadores, pois nenhum deles recebe sua parcela dos possíveis ganhos. Neste contexto, o ganho e seus momentos são calculados a partir de métodos analíticos simples e várias simulações computacionais corroboram os resultados obtidos. Também são analisadas as flutuações estatísticas da distribuição do ganho. Além disso, é apresentada uma abordagem simples evolucionária que considera mudanças em estratégias baseadas em ganhos anteriores. Para este caso, é demonstrado que o tempo médio de permanência (idade) de uma estratégia de uma população de "justos" convergepara um valor constante enquanto t se aproxima do ∞ e o cutoff médio decai segundouma lei de potência em tempos altos, após uma queda inicial. Também foram observadas transições entre comportamentos de alto e baixo ganho. Adicionalmente foi estudadauma versão espacial desse modelo. Para tanto são consideradosjogadores interagindo com seus primeiros vizinhos em reticulados 2D de acordo com duas dinâmicas estocáticas: (1) morte e nascimento com amostragem seletiva (MNAS), (2) Gibbs sampling sobre a vizinhança (GS). Estes resultados trazem importantes considerações sobre o projeto de simulaçõesno contexto da teoria dos jogos evolucionários, em particular na simulação dos aspectos relevantes quando modelando grandes populações. / Weexplore the emergent behavior of a heterogeneous population of players negotiating via an ultimatum game: two players are offered a gift; one of them (the proposer) suggestshow to divide the offer while the other player (the responder) can either agree or reject the deal. Rejection is detrimental to both players as it results in no eamings. In this context, the payoff and its moments are calculated from simple analytical methods and several computer simulations corroborate the obtained results. Wealso analyze statistical fluctuationson payoff distribution. In addition,we present a simple evolutionaryapproach that considers changes in strategies based on previous eamings. For this case, we show that average permanence time (age) in a strategy of a fair population converges to a constant value when t approaches ∞ and the cutoff average decays as a power law for large times after a initial deterministic slip. We have also observed transitions between highlow payoffbehaviors. Additionallywe studied a spatial version ofthis model. For this we consider players interacting with their nearest neighbors in 2D lattices according to two different stochastic dynamics: (1) Death and birth with selective sampling (MNAS), (2) Gibbs sampling on neighborhood (GS) Webelieve that these results can bring important considerationsto the design of simulations in the context ofthe evolutionary game theory, in particular in the simulation of relevant features when modeling large populations.

O processo de expansão e consolidação do capitalismo no Brasil trouxe consigo não a dominação do poder burguês, mas também a emergência de outros setores da sociedade que passavam a ser fonte crescente de pressão. O objetivo geral deste trabalho é analisar o surgimento e a permanência do populismo no processo de consolidação do capitalismo no Brasil na década de 1930. A hipótese de trabalho é de que o populismo apresentou-se como uma solução de equilíbrio para o impasse colocado entre a classe trabalhadora e a burguesia industrial nos anos entre 1930 e 1945. Partindo da literatura pode-se compreender que o populismo apresentou-se como uma solução de equilíbrio ao conflito colocado à época entre a classe trabalhadora e a burguesia industrial, dada a industrialização e a urbanização crescentes. A partir desse resultado da literatura foi possível construir um jogo entre capitalistas e trabalhadores onde se verificou que o populismo corresponde a um equilíbrio de Nash de um jogo estático com movimento estratégico. / The process of expansion and consolidation of the capitalism in Brazil brought within it not only the bourgeois power but also the emergence of other groups in the society as a source of continuous pressure. The general objective of this study is to analyze the up coming and the maintenance of populism in this process on the 1930?s decade. The hypothesis is that populism presented itself as an equilibrium solution for the deadlock placed between the labor class and the industrial bourgeois from 1930 to 1945. Departing from the literature it is possible to comprehend populism as an equilibrium solution to this conflict for that period, taking into account the up growing of industrialization and urbanization in Brazil. After establishing this literature result, it is possible to build a strategic game between workers and capitalists, in which it can be verified that populism actually correspond to a Nash equilibrium on a static game with strategic moves.

A expansão do mercado global de bioenergia é tida como uma alternativa promissora para alguns países, especialmente os potenciais produtores e fornecedores de matéria-prima, como é o caso do Brasil. A inserção do etanol na matriz energética de diferentes países produtores e consumidores será um fenômeno complexo com diferentes tipos de relações de interdependência. Este trabalho visa analisar as relações internacionais de interdependência entre Brasil e outros países produtores e consumidores - reais ou potenciais - do biocombustível etanol e as suas implicações sobre a cadeia produtiva de etanol no Brasil. Para estudar esse processo de interdependência nas relações internacionais, este trabalho explora a Teoria da Interdependência Complexa proposta por Robert Keohane e Joseph Samuel Nye Junior (2001) e a Teoria dos Jogos de John Von Neumann e Oskar Morgenstern (1944). Foi realizada uma pesquisa quali-quantitativa, por meio da análise documental com a utilização do software QDA Miner® e da aplicação de dois questionários. Para a análise documental, foram usados 101 documentos classificados como atos internacionais do setor de biocombustíveis e etanol entre os anos de 2002 e 2011, presentes nas bases de dados do governo brasileiro. O primeiro questionário, respondido por 46 mestres e doutores que trabalham ou realizam pesquisas nas áreas de etanol, agronegócios e/ou relações internacionais, buscou identificar as palavras-chave que se relacionam com as dimensões políticas, econômicas, socioambientais e técnicas no setor de etanol. O segundo questionário, respondido por 21 representantes das partes interessadas da cadeia produtiva do etanol brasileiro, visou analisar, através da lógica da teoria dos jogos, o comportamento estratégico dos atores, em uma condição de interação estratégica. A análise dos resultados demonstra que os principais atores das relações de interdependência com o Brasil no setor de etanol são Estados Unidos com um grau de interdependência alto, a Europa com um grau de interdependência médio e a China com um grau de interdependência muito baixo. As dimensões com maior desempenho nas relações de interdependência, tanto do ponto de vista dos atos internacionais como das partes interessadas, foram a dimensão política, a dimensão econômica, seguida pela dimensão técnica e socioambiental. Assim, considera-se que o comportamento estratégico observado nas relações de interdependência demonstrou que nas relações entre Brasil e Estados Unidos, o Brasil tende a ganhar pouco enquanto que os Estados Unidos tende a ganhar muito. Nas relações entre Brasil e Europa, o Brasil tende a perder muito enquanto que a Europa tende a ganhar muito, e nas relações entre Brasil e China, o Brasil tende a ganhar pouco enquanto que a China não perde nem ganha. Portanto, indiferente da interdependência existente nas relações entre os atores, sejam produtores e consumidores reais ou potenciais, todos devem buscar forças para o fortalecimento do setor, uma vez que todo o sistema global estará se beneficiando, tanto no âmbito político, econômico, socioambiental ou técnico. Esforços tecnológicos para ganhos de eficiência voltados para o crescimento sustentável da produção, criação de políticas setoriais, que ofereçam segurança e infraestrutura para a sua produção, redução de tarifas que incidem sobre o produto em todo o mundo, transformação do etanol em uma commodity global com grande número de países comprando e vendendo esse produto são algumas das ações que poderão fazer com que o etanol assuma uma posição cada vez mais estratégica na diversificação da matriz energética mundial. / The expansion of the global bioenergy market is regarded as a promising alternative for some countries, especially the potential producers and suppliers of raw materials, as in the case of Brazil. The insertion of ethanol in the energy matrix from different countries producers and consumers will be a complex phenomenon with different types of interdependent relations. This paper aims to analyze the international relations of interdependence among Brazil and other countries producers and consumers – real or potential – of the ethanol biofuel and their implications on the productive chain of this fuel in Brazil. To study this process of interdependence in international relations, this work explores the Theory of Complex Interdependence proposed by Robert Keohane and Joseph Nye Samuel Junior (2001) and the Game Theory of John Von Neumann and Oskar Morgenstern (1944). It was performed a quali-quantitative, research through a documentary analysis with the use of QDA Miner ® software and the application of two questionnaires. For the document analysis, 101 classified documents were used, as international acts of biofuels and ethanol among 2002 and 2011, present in the databases of the Brazilian government. The first questionnaire, answered by 46 teachers and doctors who work or conduct research in ethanol, agribusiness and/or international relations areas, intended to identify the keywords related to the political, economic, social and environmental dimensions and techniques in the ethanol sector. The second questionnaire, answered by 21 representatives of stakeholders in the productive chain of Brazilian ethanol, aimed to analyze, through the logic of the Game Theory, the strategic behavior of actors in a condition of strategic interaction. The analysis of the results shows that the main actors of the interdependent relations with Brazil in the ethanol sector are The United States, with a high degree of interdependence, Europe with an average degree of interdependence and China with a low degree of interdependence. The dimensions with higher performance in relations of interdependence, both from the point of view of international acts as stakeholders, were the political and economic dimensions, followed by technical and socio-environmental dimensions. Thus, it is considered that the strategic behavior observed in relations of interdependence demonstrated that in relations between Brazil and United States, Brazil tends to earn a little, while the United States tends to earn a lot. Relations between Brazil and Europe show that Brazil tends to lose a lot, while Europe tends to earn a lot, and in relations between Brazil and China, Brazil tends to earn a little, while China neither lose nor earn. Therefore, regardless of existing interdependence in relations among the actors, whether real or potential producers and consumers, all the countries should work together to strengthen the industry, since the entire global system will be benefiting, both in the political, economic, social or technical sectors. Technological efforts for efficiency gains related to the sustainable growth of production, creation of sectoral policies, which offer security and infrastructure for its production, reduction of tariffs on the product in all over the world, transformation of ethanol into a global commodity with a large number of countries buying and selling this product are some of the actions that could make ethanol takes an increasingly strategic position on the diversification in the energy matrix.

Redes elétricas desempenham um papel fundamental no que tange à distribuição de energia elétrica. Entretanto, as redes elétricas convencionais são muito antigas, apresentando uma série de deficiências e inseguranças. Neste cenário surgem as redes elétricas inteligentes, mais conhecidas como smart grids. Smart grids são uma evolução para as redes elétricas tradicionais, apresentando como grande diferencial a presença intensiva de tecnologia de ponta para monitorar cada elemento que a compõe. Uma das principais características de smart grids é seu fluxo bidirecional de energia e informação, que permite a qualquer elemento tanto consumir quanto fornecer energia para a rede, seja um aerogerador ou mesmo uma residência. Tal característica vai de encontro à necessidade de se distribuir a produção energética, tornando-a mais robusta e tolerante a falhas. Uma tecnologia que surgiu em meio ao desenvolvimento de smart grids denomina-se Veículo-Para-Rede (V2G, do inglês Vehicle-To-Grid). Através de sessões V2G, veículos elétricos (EVs, em inglês electric vehicles) podem vender a energia de suas baterias para a rede, obtendo lucro com este procedimento. Existem duas vantagens nesta tecnologia. Por um lado, proprietários de EVs podem obter lucro com a venda de energia, reduzindo os custos de se manter seu veículo. Por outro lado, a rede como um todo se beneficia, pois as baterias podem ser utilizadas para aumentar a estabilidade da rede. Entretanto, para que estas vantagens sejam expressivas, é necessário utilizar-se de mecanismos para aumentar a eficiência do processo V2G, uma vez que baterias são muito caras. Uma alternativa que tem sido muito explorada é a formação de coalizões entre os EVs. A proposta deste trabalho é utilizar informações sobre o domínio de smart grids de modo a impor restrições no processo de formação de coalizões de EVs, visando à redução do espaço de busca de estruturas de coalizão. Especificamente, estabelece-se a distância máxima que pode haver entre dois EVs de uma mesma coalizão, através da qual é possível identificar e podar porções inválidas do espaço de busca. Para tanto, é proposto o algoritmo CPCSG, capaz de identificar restrições entre os EVs e de podar o espaço de busca. A abordagem proposta pode ser utilizada em conjunto com algoritmos de geração de estruturas de coalizão para torná-los mais rápidos e eficientes. Com base em experimentos, percebe-se que a abordagem proposta proporciona um ganho notável de desempenho e uma redução expressiva no uso de memória em relação a outros algoritmos para geração de estruturas de coalizão. Em geral, quanto mais restritiva a rede e quanto maior o número de agentes, maior será o percentual do espaço de busca passível de ser podado. Resultados mostram, ainda, que quando comparada com outros algoritmos de geração de estruturas de coalizão, a técnica proposta chega a superar o tempo dos demais em diversas ordens de magnitude. / Electric grids play a key role in the energy distribution process. However, conventional grids are very old, which causes the onset of weaknesses and uncertainties. In such a scenario the smart grid concept arises. Smart grids are an evolution to the ageing electric grids, whose major breakthrough is the intensive use of technology to monitor every element that comprises it. One of the main features of smart grids is its bi-directional flow of electricity and information, which allows any element to consume and even supply energy to the grid, regardless of being a wind turbine or even a residence. Such a characteristic meets the need to make the energy production more distributed, making it more robust and fault tolerant. Amidst the development of smart grids emerged the concept of Vehicle-To-Grid (V2G). Through V2G sessions, electric vehicles (EVs) can sell the surplus energy of their batteries to the grid, making a profit. Two advantages arise from this technology. First, EVs’ owners can make a profit from the sale of energy, reducing their vehicles’ maintenance cost. Second, the network as a whole is benefited as batteries could be used to increase the network stability. However, in order to benefit from such advantages, it is necessary the use mechanisms to increase the efficiency of the V2G process, since batteries are very expensive. One way that has been explored is the coalition formation among EVs. The proposal of this work is to use smart grids’ domain information to impose constraints on the coalition formation process in order to reduce the coalition structures’ search space. Specifically, we define a maximum distance that can exist between two EVs of a given coalition, through which it is possible to identify and prune invalid portions of the search space. To this end, we propose the CPCSG algorithm, which has the capability of identifying constraints among EVs and pruning the search space. The proposed approach can be used together with coalition structure generation algorithms to make them faster and more efficient. Based on experiments, it can be seen that our approach provides a noticeable performance gain and a significant memory usage reduction compared to other coalition structure generation algorithms. In general, the more restrictive the grid and the greater the number of agents, the greater the percentage of the search space that can be pruned. Results also show that when compared with other coalition structure generation algorithms, the proposed technique is able to overcome the other in time by several orders of magnitude.

We have developed a game-theory based prediction tool, named Preana, based on a promising model developed by Professor Bruce Beuno de Mesquita. The first part of this work is dedicated to exploration of the specifics of Mesquita's algorithm and reproduction of the factors and features that have not been revealed in literature. In addition, we have developed a learning mechanism to model the players' reasoning ability when it comes to taking risks. Preana can predict the outcome of any issue with multiple stake-holders who have conflicting interests in economic, business, and political sciences. We have utilized game theory, expected utility theory, Median voter theory, probability distribution and reinforcement learning. We were able to reproduce Mesquita's reported results and have included two case studies from his publications and compared his results to that of Preana. We have also applied Preana on Iran's 2013 presidential election to verify the accuracy of the prediction made by Preana.

The analysis of social reasoning is at the core of understanding how to manage social networks. Since interpersonal relations are composed of multiple factors with different nature (i.e., structural and social factors), we explore their influence on the strategizing processes in social networks. The research is based on the consideration of social networks in terms of network games. Therefore, we formalize interpersonal relations using the methods of structural and social analysis combined with game theoretic approach. Specifically, we formalize social power of an agent and use it to quantify payoffs. Based on reasoning over values of power we show how individuals reach stability and Nash equilibrium with their peers in network games.