Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nos últimos anos, a busca por fontes de energia renováveis e o desenvolvimento de novas tecnologias para a produção de biocombustíveis têm sido objeto de intensa investigação. O biodiesel é um combustível biodegradável, derivado de fontes renováveis e é obtido em escala industrial principalmente através da reação de transesterificação de óleos vegetais e/ou gorduras animais com metanol na presença de catalisadores homogêneos, como NaOH. Entretanto, a utilização de catalisadores heterogêneos tem sido sugerida por diversos autores, por apresentar vantagens como a eliminação dos problemas de separação e purificação dos produtos obtidos. No presente trabalho foi investigada a produção de biodiesel a partir da transesterificação do óleo de soja com metanol utilizando óxidos mistos de Zn e Al como catalisadores sólidos básicos. A influência das variáveis: temperatura, concentração de catalisador e relação molar metanol/óleo de soja na produção de biodiesel foi avaliada. Os catalisadores preparados apresentaram predominantemente sítios básicos e foram ativos frente à reação estudada, sendo os resultados mais promissores apresentados pelo óxido misto com relação molar Al/(Al+Zn)=0,50, obtido por tratamento térmico à 450C, que apresentou rendimentos em ésteres metílicos de até 98,5% sob condições específicas. A metodologia da superfície de resposta foi utilizada visando estabelecer as condições ótimas para maximizar o rendimento em ésteres metílicos, tendo sido encontradas a temperatura de 165oC e a concentração de catalisador de 5,8% m/m em relação massa de óleo, no caso da relação molar metanol/óleo de soja limitada em 15. Essa limitação teve como objetivo garantir um processo viável em escala comercial / Recently the search for renewable energy sources and new technologies for biofuel production have become the aim of several researches. Biodiesel is a biodegradable fuel, derived from renewable sources, and produced in industrial scale, mainly by the transesterification reaction of vegetable oils and/or animal fats with methanol, in the presence of homogeneous catalysts, such as NaOH. However the use of heterogeneous catalysts has been suggested by several authors, due to their great advantages, such as the elimination of separation problems and purification of the products. In the present work, the production of biodiesel from transesterification of soybean oil with methanol, using Zn,Al-mixed oxides as solid basic catalysts, was investigated. The influence of variables such as temperature, concentration of catalyst and methanol/soybean oil molar ratio on biodiesel production was evaluated. The catalysts prepared showed predominantly basic sites and were active for the studied reaction; and the most promising results, presented by the mixed oxide with Al/(Al + Zn) molar ratio = 0.50 obtained by heat treatment at 450C, showed methyl esters yields of up to 98.5%, under specific conditions. The response surface methodology was used to establish the optimum conditions to maximize methyl esters yield. Reaction temperature of 165oC and catalyst concentration of 5.8 wt% referred to mass of oil using methanol/soybean oil molar ratio limited by 15 were the optimum experimental conditions. This limitation had the goal to guarantee a viable commercial scale

Nesse trabalho foram produzidas lipases da levedura Pseudozyma hubeiensis (HB85A) em reator de 14 L. Após produção da enzima, a lipase foi imobilizada por adsorção em suporte hidrofóbico por processo contínuo em reator de leito fixo. As melhores condições de imobilização foram: tempo de imobilização de 2 h e 29 min., pH de 4,76 e quantidade de enzima livre adicionada por grama de suporte de 1282 U/ g de suporte, sendo que, a máxima atividade da lipase imobilizada obtida foi de 143 U/g de suporte. O sobrenadante contendo lipase e o biocatalisador heterogênio foram caracterizados por planejamento fatorial. A máxima atividade da enzima imobilizada (71 U/g de suporte) foi obtida em pH 6,0 à temperatura de 52 °C. A imobilização da lipase resultou em um aumento na estabilidade dessa enzima em temperaturas altas, pH ácidos e neutros, presença de detergentes não-iônicos e altas concentrações de solventes orgânicos como iso-propanol, metanol e acetona. Foi possível a reutilização da lipase imobilizada por apenas uma vez na reação de hidrólise, havendo uma perda de 72 % da atividade após o primeiro reuso. Analisou-se ainda a estabilidade da lipase livre e imobilizada durante 40 dias de armazenamento a 4 °C. Durante o período de armazenamento, a lipase imobilizada manteve 50 % de sua atividade original e a lipase livre apresentou 80 %. O catalisador heterogêneo foi testado quanto a sua eficácia na produção de biodiesel. A reação de transesterificação foi realizada na ausência de co-solvente utilizando-se como matérias-primas metanol, etanol e iso-propanol e quatro fontes diferentes de triglicerídeo (óleo de soja, óleo de mamona, óleo residual de restaurante e a gordura bovina). A partir dos testes realizados, obteve-se um rendimento máximo quanto à produção de biodiesel de 3,15 % utilizando-se óleo de mamona e iso-propanol como matéria-prima pelo período de 24 h. A produção de biodiesel utilizando diferentes quantidades de lipase imobilizada e também a lipase livre como catalisador foi testada na presença de hexano, iso-propanol e óleo de mamona pelo período de 24 h nas temperaturas de 40, 50 e 60 °C. No entanto, não houve produção de biodiesel nas condições analisadas. / In this work, lipases from yeast Pseudozyma hubeiensis (strain HB85A) were produced in a 14 L reactor. After lipase from yeast P. hubeiensis (strain HB85A) production, the enzyme was immobilized by adsorption in polyestyrene divinylbenzene hydrophobic support in a packet bed column. The best conditions for lipase immobilization were: 2 h and 29 min. immobilizing time, pH 4.76 and rate of free enzyme added per gram of support equal to 1282 U/g. The maximum activity of immobilized lipase was reached of 143 U/g. The lipases of P. hubeiensis (HB85A) supernatant culture and the heterogeneous catalyst were characterized through response surface methodology by factorial design. The maximum activity of immobilized lipase was reached for a support rate of 71 U/g, with pH 6.0 and temperature of 52 °C. It was detected that lipase immobilization increased enzyme stability under high temperatures, neutral and acid pH levels, non-ionic detergent and high concentration of organic solvent like iso-propanol, methanol and acetone. The reuse of immobilized lipase was possible only once for hydrolysis reaction, with activity losses of 72 % after first re-use. Also, it was tested lipase stability in a period of 40 days, under 4 °C storage conditions. During storage period, immobilized lipase kept 50 % of its original activity. Free lipase kept 80 %. After the development of heterogeneous catalyst, its efficiency as catalyst for biodiesel production was analyzed in this study. The transesterification reaction was tested in co-solvent absence using as raw material three differents sources of alcohols (methanol, ethanol and iso-propanol) and four differents triglicerides source (soybean oil, castor oil, waste cooking oil and bovine fat) and as catalystis the immobilized lipase. Based in test results, the maximum biodiesel production yield was 3.15 % using castor oil and methanol as raw material for 24 h. The biodiesel production was also tested with different amount of immobilized lipase and with free lipase as catalystis at the presence of methanol, castor oil and the co-solvent hexane for 24 h at 40, 50 e 60 °C. However there was no biodiesel production at the tested conditions.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-08-24T17:35:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao-Natalia_Flora_de_Lima.pdf: 2000980 bytes, checksum: 107f0691d21b9d94e253d08f06a4fbdd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-24T17:35:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao-Natalia_Flora_de_Lima.pdf: 2000980 bytes, checksum: 107f0691d21b9d94e253d08f06a4fbdd (MD5) Previous issue date: 2011-08-29 / Facepe / Este trabalho apresenta dois novos algoritmos, PSO-FPSO e FPSO-FPSO, para a otimização global de redes neurais MLP (do inglês Multi Layer Perceptron) do tipo feed-forward. O propósito destes algoritmos é otimizar de forma simultânea as arquiteturas e pesos sinápticos, objetivando melhorar a capacidade de generalização da rede neural artificial (RNA). O processo de otimização automática das arquiteturas e pesos de uma rede neural vem recebendo grande atenção na área de aprendizado supervisionado, principalmente em problemas de classificação de padrões. Além dos Algoritmos Genéticos, Busca Tabu, Evolução Diferencial, Recozimento simulado que comumente são empregados no treinamento de redes neurais podemos citar abordagens populacionais como a otimização por colônia de formigas, otimização por colônia de abelhas e otimização por enxame de partículas que vêm sendo largamente utilizadas nesta tarefa. A metodologia utilizada neste trabalho trata da aplicação de dois algoritmos do tipo PSO, sendo empregados na otimização das arquiteturas e na calibração dos pesos das conexões. Nesta abordagem os algoritmos são executados de forma alternada e por um número definido de vezes. Ainda no processo de ajuste dos pesos de uma rede neural MLP foram realizados experimentos com enxame de partículas heterogêneos, que nada mais é que a junção de dois ou mais PSOs de tipos diferentes. Para validar os experimentos com os enxames homogêneos foram utilizadas sete bases de dados para problemas de classificação de padrões, são elas: câncer, diabetes, coração, vidros, cavalos, soja e tireóide. Para os experimentos com enxames heterogêneos foram utilizadas três bases, a saber: câncer, diabetes e coração. O desempenho dos algoritmos foi medido pela média do erro percentual de classificação. Algoritmos da literatura são também considerados. Os resultados mostraram que os algoritmos investigados neste trabalho obtiveram melhor acurácia de classificação quando comparados com os algoritmos da literatura mencionados neste trabalho. / This research presents two new algorithms, PSO-FPSO e FPSO-FPSO, that can be used in feed-forward MLP (Multi Layer Perceptron) neural networks for global optimization. The purpose of these algorithms is to optimize architectures and synaptic weight, at same time, to improve the capacity of generalization from Artificial Neural Network (ANN). The automatic optimization process of neural network’s architectures and weights has received much attention in supervised learning, mainly in pattern classification problems. Besides the Genetic Algorithms, Tabu Search, Differential Evolution, Simulated Annealing that are commonly used in the training of neural networks we can mentioned population approaches such Ant Colony Optimization, Bee Colony Optimization and Particle Swarm Optimization that have been widely used this task. The methodology applied in this research reports the use of two PSO algorithms, used in architecture optimization and connection weight adjust. In this approach the algorithms are performed alternately and by predefined number of times. Still in the process of adjusting the weights of a MLP neural network experiments were performed with swarm of heterogeneous particles, which is nothing more than the joining of two or more different PSOs. To validate the experiments with homogeneous clusters were used seven databases for pattern classification problems, they are: cancer, diabetes, heart, glasses, horses, soy and thyroid. For the experiments with heterogeneous clusters were used three bases, namely cancer, diabetes and heart. The performance of the algorithms was measured by the average percentage of misclassification, literature algorithms are also considered. The results showed that the algorithms investigated in this research had better accuracy rating compared with some published algorithms.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-09T19:52:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Lorena Monteiro Cavalcanti Barbosa.pdf: 3341810 bytes, checksum: a11f35c60c2f472119efa988b23f0f6f (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-15T22:28:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Lorena Monteiro Cavalcanti Barbosa.pdf: 3341810 bytes, checksum: a11f35c60c2f472119efa988b23f0f6f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T22:28:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Lorena Monteiro Cavalcanti Barbosa.pdf: 3341810 bytes, checksum: a11f35c60c2f472119efa988b23f0f6f (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Os métodos multiescala são capazes de fornecer soluções numéricas acuradas para as equações de fluxos em reservatórios de petróleo altamente heterogêneos, com custos computacionais consideravelmente baixos quando comparados ao custo da simulação diretamente na escala mais fina. Um desafio as metodologias multiescala, em particular ao Método de Volumes Finitos Multiescala (MsFVM), consiste na simulação do escoamento em meios muito anisotrópicos, ou em meios que apresentem regiões com elevados gradientes de permeabilidade (exemplo: meios fraturados e com barreiras), isto acontece devido à necessidade do desacoplamento nas fronteiras dos sub-domínios, ou seja, o uso das condições de contorno reduzidas para calcular os operadore multiescalas. Essas condições de contorno configuram-se no núcleo das metodologias multiescala, pois desacoplam os subproblemas, possibilitando a obtenção de soluções na escala mais fina, porém, por não considerarem os fluxos normais às fronteiras, geram problemas de conservação nestas regiões. No presente trabalho, apresentamos uma variante do método multiescala, denominado Método Iterativo Multiescala Modificado para Volume de Controle (I-MMVCM). O I-MMVCM elimina a necessidade de uso dos volumes fantasmas, melhorando a acurácia dos operadores multiescala, e consequentemente aumenta a eficiência do método. A pressão é calculada em cada volume da malha grossa primal, utilizando as pressões anteriormente calculadas pelo MsFVM como condições de contorno de Dirichlet. Para garantir conservação em todo o domínio utilizamos dois métodos de correção, que visam corrigir o fluxo na malha grossa primal. Adicionalmente, comparamos os resultados obtidos por dois Métodos de Volumes Finitos com Aproximação de Fluxo por Múltiplos Pontos (MPFA), o MPFA-O ou MPFA-TPS (Triangle Pressure Support) e o MPFA-FPS (Full Pressure Support). Para a solução do problema de saturação utilizamos o Método de Ponderação à Montante de Primeira Ordem (First Order Upwind Method - FOUM), método dos volumes finitos de alta ordem (Higher Order Finite Volume –HOFV) e um método de linhas de fluxos (Streamlines). Finalmente, o sistema de equações governantes é resolvido seguindo a estratégia IMPES (Implicit Pressure, Explicit Saturation). / The multiscale methods are cable to provide accurate numerical solutions for the flow equations in highly heterogeneous petroleum reservoirs, with considerably lower computational costs when compared to the computational cost of simulating directly on the fine scale. A challenge for multiscale methods, in particular for the Multiscale Finite Volume Method (MSFVM), consist in modeling flow in highly anisotropic oil reservoir, or in medium with high permeability gradients (eg fractured media and barriers), it happens due to necessity of the decoupling at the frontier of the sub-domains, thais is, the use of reduced boundary conditions for calculate the multiscale operator. These boundary conditions are the core of all multiscale methodologies, they uncouple the problem into smaller subproblems, making it possible to obtain solutions on the fine scale, but since they do not consider the flows normal to the boundaries, they break the mass conservation law in these regions. In the present work, we present a variant of the multiscale method called the Iterative Modified Multiscale Control Volume Method (I-MMVCM). The I-MMVCM eliminates the need to use ghost volumes, improving the accuracy of multiscale operators, therefore increasing the efficiency of the method. The pressure is calculated on each volume of the primal coarse mesh, using the pressures previously calculated by the MsFVM as Dirichlet boundary conditions. In order to reimpose conservation in the domain we use two correction methods, which are designed to correct the upscaling flow of the primal coarse mesh. In addition, we compared the results obtained by two Finite Volume Methods with Multi-Point Flow Approximation (MPFA), the MPFA-O or MPFA-TPS (Triangle Pressure Support) and MPFA-FPS (Full Pressure Support). To solve the transport problem we use the First Order Upwind Method (FOUM), high order finite volume method (HOFV) and the method of the streamlines. Finally, the system of governing equations is solved using the Implicit Pressure Explicit Saturation (IMPES) strategy.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-15T14:39:21Z No. of bitstreams: 1 thiagomarquessoares.pdf: 1372109 bytes, checksum: 0decc31aa35ac2d0364f017e2f671861 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T15:59:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thiagomarquessoares.pdf: 1372109 bytes, checksum: 0decc31aa35ac2d0364f017e2f671861 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T15:59:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thiagomarquessoares.pdf: 1372109 bytes, checksum: 0decc31aa35ac2d0364f017e2f671861 (MD5) Previous issue date: 2017-03-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O modelo LogP foi desenvolvido em 1993 para medir os efeitos da latência de comunicação, ocupação dos processadores e banda passante em multiprocessadores com memória distribuída. A ideia era caracterizar multiprocessadores de memória distribuída usando estes parâmetros chave, analisando seus impactos no desempenho. Este trabalho propõe um novo modelo, baseado no LogP, que descreve a influência destes parâmetros no desempenho de aplicações regulares executadas em um agregado (cluster) de computadores heterogêneos. O modelo considera que um agregado heterogêneo é composto por diferentes tipos de processadores, aceleradores e controladores de rede. Os resultados mostram que o pior erro nas estimativas feitas pelo modelo para o tempo de execução paralelo foi de 19,2%, e, em muitos casos, a execução estimada foi igual ou próxima do tempo real. Além disso, com base neste modelo, foi desenvolvido um escalonador, que baseado nas características da aplicação e do ambiente, escolhe um subconjunto de componentes que minimizem o tempo total de execução paralelo. O escalonador obteve êxito na escolha da melhor configuração para a execução de aplicações com diferentes comportamentos. / The LogP model was proposed in 1993 to measure the effects of communication latency, processor occupancy and bandwidth in distributed memory multiprocessors. The idea was to characterize distributed memory multiprocessor using these key parameters and study their impact on performance in simulation environments. This work proposes a new model, based on LogP, that describes the impacts on performance of regular applications executing on a heterogeneous cluster. The model considers that a heterogeneous cluster is composed of distinct types of processors, accelerators and networks. The results show that the worst error in the estimations of the parallel execution time was about 19,2%, and, in many cases, the estimated execution time is equal to or very close to the real one. In addition, based on this model, a scheduler was developed. Based on the applications and computational environment characteristics, the scheduler chooses the subset of processors, accelerators and networks that minimize the parallel execution time. For applications with different behaviors, the scheduler successfully chose the best configuration.

O Brasil é uma referência mundial na produção e exportação de citros, entretanto esse cultivo pode sofrer diversos problemas e perdas de produtividade por motivos diversos, como por exemplo, pragas. Para reduzir os riscos e perdas, torna-se interessante o uso de sistemas automatizados de monitoramento, justificando a necessidade de realizar a coleta de dados para determinar diversos fatores. Determinadas plantações, como a de citros, não podem ser monitoradas somente via solo ou somente via imagens aéreas, tornando necessário mesclar ambas as abordagens de acordo com o parâmetro a ser monitorado. Para a realização desse monitoramento devem ser utilizados robôs com habilidades distintas, robôs aéreos e robôs terrestres. Assim, é preciso designar as tarefas que cada robô realizará e também coordenar todos os robôs durante a execução do sistema como um todo, visando otimizar o processo de coleta de dados. Esse problema pode ser analisado e modelado como um problema de alocação de tarefas para robôs (Multi-Robot Task Allocation (MRTA)). Para resolver esse problema propõe-se um framework baseado em técnicas de cobertura de conjuntos e em mecanismo de mercado baseado em leilão. Teste simulados são realizados e demonstram que a presente proposta cumpre o papel na alocação das tarefas aos robôs. Além disso, visando a aplicação da solução proposta é projetado e desenvolvido uma plataforma robótica aérea (quadrirotor) de baixo custo utilizando peças prototipadas. Para o controle de estabilidade dessa plataforma, propõe-se um modelo matemático de acordo com os parâmetros inerciais do quadrirotor. Esse quadrirotor é utilizado em diversas aplicações reais, mostrando que o projeto desenvolvido pode ser reproduzido e destinado a execução de tarefas reais, como por exemplo a coleta de dados na agricultura de precisão. / Brazil is a world reference in the production and export of citrus, although this crop can suffer several problems and losses of productivity for diverse reasons, as for example, pests. In order to reduce risks and losses, it is interesting to use automated monitoring systems, justifying the need to perform data collection to determine several factors. Certain plantations, such as citrus plantations, can not be monitored only via soil or only via aerial images, making it necessary to merge both approaches according to the parameter to be monitored. To perform this monitoring, robots with different abilities, such asunmanned aerial vehicle (UAV) and unmanned ground vehicle (UCV) should be used. Therefore, it is necessary to assign the tasks that each robot will perform and also to coordinate all the robots during the execution of the system as a whole, in order to optimize the process of data collection. The problem can be studied and modeled as a task allocation problem for robots (MRTA). To solve this problem we propose a framework based set covering techniques and auction-based market mechanism. Simulated tests are performed and demonstrate that the present proposal fulfills the role in assigning tasks to robots. In addition, aiming at the application of the proposed solution is designed and developed a low cost aerial robotic platform (quadrirotor) which use prototyped parts. This quadrirotor is used in several real applications, showing that the developed project can be reproduced and destined to perform real tasks, such as data collection in precision agriculture.

Apresentamos três estudos sobre os assuntos mencionados no título. O primeiro, econométrico, avalia os impactos da quebra de exclusividade no lado credenciador da indústria de cartões de pagamentos no Brasil que ocorreu em 2010. Por um lado, tentamos a construção de um grupo de controle e, por outro, fazemos a decomposição dos preços em markup e custo marginal. As estimações, que empregam um banco de dados com informações individuais para os maiores lojistas de cada setor, apontam para o sucesso dessa intervenção na promoção da concorrência. No segundo artigo, propomos que cobranças indevidas feitas por instituições financeiras podem ser uma forma de discriminação de preços, já que sua devolução demanda esforço dos consumidores. Nesse caso, tendo em vista que as cobranças indevidas ótimas dependem do perfil do consumidor, construímos um teste baseado numa função de verossimilhança para mostrar como a informação de reclamações poderia ser utilizada para detectar esse tipo de comportamento, mesmo quando a autoridade interessada nesse monitoramento sabe menos sobre os clientes que a instituição financeira. O terceiro artigo, teórico aplicado, estuda o comportamento de plataformas comerciais em mercados de dois lados nos quais os papéis de compradores e vendedores são bem definidos e há heterogeneidade dentro de cada um desses grupos de agentes. Diferentemente do que ocorre no caso em que os interesses são simétricos, no lado vendedor não ocorre autosseleção dos participantes e a plataforma passa a ter um papel de certificação dos vendedores, criando ambientes de qualidade selecionada onde um preço maior pode ser cobrado dos compradores. / This thesis has three papers related to the subject in the title. The first one, an econometric paper, evaluates the impact of a break of exclusivity promoted by Brazilian authorities in the payment card acquiring industry in 2010. We use two frameworks: in one of them, we try to identify categories of merchants to use as control group, while in the other we decompose prices into markup and marginal cost elements. The estimations employ a dataset of individual merchants with information for the largest ones in each category. The results indicate success in promoting some competition. In the second paper, we argue that undue charges made by financial institutions may be a form of price discrimination, since their reversion requires effort from consumers. Given that in such case the optimal undue charges depend on consumers profiles, we build a likelihood function based test to show how information on complaints might be used to detect this sort of behavior, even when the relevant authority knows less about clients than the financial institution. The third one, an applied theoretical paper, analyses the behavior of commercial platforms in two-sided markets where the roles of buyers and sellers are well defined and there is heterogeneity within each of these groups of agents. Differently from what happens in a setting with symmetric interests, in the seller side no self-selection takes place and the platform gains an important quality certification role, creating spaces for trade where seller quality is higher and buyers are willing to pay more.

Context: Accurate decision-making requires updated and precise information to establish the reality of an overall situation. New data sources (e.g., wearable technologies) have been increasing the amount of available and useful data, which is now called big data. This has a great potential for transforming the entire business process and improving the accuracy of decisions. In this context, disaster management represents an interesting scenario that relies on big data to enhance decision-making. This is because it must cope with data provided not only by traditional sources (e.g., stationary sensors) but also by emerging sources - for instance, information shared by local volunteers, i.e., volunteered geographic information (VGI). When combined, these data sources can be regarded as large in volume, with different velocities, and a variety of formats. Furthermore, an analysis is required to confirm their veracity is required since these data sources are disconnected and prone to various errors. These are the 4Vs that characterize big data. Gap: However, although all these data open up further opportunities, their huge volume, together with an inappropriate data integration and unsuitable visualization, can result in information being overlooked by decision-makers. This problem arises because the integration of the available data is hampered by the intrinsic heterogeneity of their features (e.g., their occurrence in different formats). When integrated, this information also often fails to reach the decision-makers in a suitable way (e.g., in appropriate visualization formats). Moreover, there is not a clear understanding of the decision-makers needs or how the available data can meet these needs. Objective: In light of this, this thesis presents an approach for improving decision-making with heterogeneous geospatial big data based on spatial decision support systems and volunteered geographic information in disaster management. Methods: Systematic mapping studies were conducted to identify gaps in research studies with regard to the use of volunteered information and spatial decision support systems in disaster management. On the basis of these studies, two design science projects were carried out. The first of these aimed at defining the elements that are essential for ensuring the integration of heterogeneous data, whereas the second project aimed at obtaining a better understanding of decision-makers needs. A cross-organizational action research project was also conducted to define the design principles that should be observed for a spatial decision support system to effectively support decision-making with heterogeneous geospatial big data. A series of empirical case studies was undertaken to evaluate the outcomes of these projects. Results: The overall approach thus consists of the three significant outcomes that were derived from these projects. The first outcome was the conceptual architecture that defines the integration of heterogeneous data sources. The second outcome was a model-based framework that describes the connection of decision-making with appropriate data sources. The third outcome is based on the framework and comprises a set of design principles for guiding the development of spatial decision support systems for decision-making with heterogeneous geospatial big data. Conclusion: This thesis has made a useful contribution to both practice and research. In short, it defines ways of integrating heterogeneous data sources, provides a better understanding of decision-makers needs, and supports the development of a spatial decision support system to effectively assist decision-making with heterogeneous geospatial big data. / Contexto: Uma tomada de decisão precisa exige informações mais precisas e atualizadas para estabelecer a realidade da situação geral. Novas fontes de dados (e.g, tecnologias vestíveis) tem aumentado a quantidade de dados úteis disponíveis, que agora é chamado de big data. Isso tem grande potencial para transformar todo o processo de negócio e melhorar a precisão na tomada de decisão. Neste contexto, a gestão de desastres representa um interessante cenário que depende de big data para aprimorar a tomada de decisão. Isso porque, ela tem que lidar com dados fornecidos não apenas por fontes tradicionais (e.g., sensores estáticos), mas também por fontes emergentes por exemplo, informações compartilhadas por voluntários locais, i.e., as informações geográficas de voluntários (VGI). Quando combinadas, estas fontes de dados podem ser consideradas grandes em volume, com diferentes velocidades e uma variedade de formatos. Além disso, uma análise com relação à sua veracidade é necessaria uma vez que estas fontes de dados são desconectadas e propensas à erros. Estes são os 4Vs que caracterizam big data. Problema: No entanto, embora todos estes dados abrem novas oportunidades, seu grande volume em conjunto com uma integração inapropriada e uma visualização inadequada, podem tornar as informações ignoradas por tomadores de decisão. Isso ocorre, pois, a integração dos dados disponíveis torna-se complicada devido a heterogeneidade intrínseca nas suas características (e.g., dados em formatos diferentes). Quando integradas, estas informações frequentemente também não chegam aos tomadores de decisão em uma condição apropriada (por exemplo, no formato de visualização adequado). Além disso, não existe uma clara compreensão sobre as necessidades dos tomadores de decisão ou sobre como os dados disponíveis podem ser usados para atender essas necessidades. Objetivo: Dessa forma, esta tese de doutorado apresenta uma abordagem para melhorar a tomada de decisões com grande volume de dados espaciais heterogêneos baseada em sistemas de suporte à decisão espacial e informações geográficas de voluntários na gestão de desastres. Métodos: Mapeamentos sistemáticos foram conduzidos para identificar lacunas de pesquisa no uso de dados voluntários e sistemas de suporte à decisão na gestão de desastres. Com base nestes estudos, dois projetos de design science foram conduzidos. O primeiro deles buscou definir elementos essências para entender a integração de dados heterogêneos, enquanto o segundo projeto buscou fornecer um melhor entendimento das necessidades dos tomadores de decisão. Também foi conduzido um projeto de pesquisa-ação interinstitucional para definir princípios de projeto que deveriam ser observados para um sistema de suporte à decisão espacial ser efetivo no apoio a tomada de decisão com grande volume de dados espaciais heterogêneos. Uma série de estudos de caso empíricos foram conduzidos para avaliar os resultados destes projetos. Resultados: A abordagem geral então é composta pelos três resultados significantes que foram derivados destes projetos. Em primeiro lugar, uma arquitetura conceitual que especifica a integração de fontes de dados heterogêneas. O segundo elemento é uma estrutura baseada em modelo que descreve a conexão entre a tomada de decisão com as fontes de dados mais adequadas. Com base nesta estrutura, o terceiro elemento consiste em um conjunto de princípios de design que guiam o desenvolvimento de um sistema de suporte à decisão espacial para tomada de decisão com grande volume de dados espaciais heterogêneos. Conclusão: Esta tese de doutorado realizou importantes contribuições para a prática e pesquisa. Em resumo, ela define formas para integrar fontes de dados heterogêneos, fornece uma melhor compreensão sobre as necessidades dos tomadores de decisão e ajuda no desenvolvimento de sistemas de suporte à decisão espacial para tomada de decisão com grande volume de dados espaciais heterogêneos.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Apresentacao.pdf: 169709 bytes, checksum: 574c46462e9fcf63aa87693349129a55 (MD5) Previous issue date: 2006-11-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / Estudamos problemas de Controle Ótimo de Sistemas de Parâmetros Distribuídos. O modelo consiste de uma equação diferencial parcial do tipo parabólica que modela o transporte de um poluente em um meio viscoso e incompressível, mais condições de contorno e condição inicial; ou seja, em nosso modelo estamos considerando além do termo difusivo, o termo convectivo. A modelagem matemática desenvolvida permite calcular a concentração do poluente que é despejada numa região do espaço, de forma que no tempo t=T, a concentração do poluente esteja o mais próximo possível da concentração máxima aceitável no meio. Mostramos a existência e unicidade de solução do sistema de estado e de um único controle ótimo sobre um conjunto de funções admissíveis. Caracterizamos o controle ótimo de forma a obter um sistema de otimalidade que permita o cálculo numérico do problema e mostramos a convergência do método. Provamos que o funcional de custo ótimo j(b)=J(u(b,t)) é diferenciável com derivadas parciais contínuas sobre um subconjunto convexo fechado U_ad do espaço de controles U. Como aplicação, estudamos o caso da contaminação de um rio/lagoa pelo mercúrio em água parada e em movimento.O objetivo maior desta parte do trabalho é minimizar, através dos controles, os efeitos causados pelos detritos do agente poluente. Na segunda parte deste trabalho, estudamos o problema de contato termoelástico que descreve as vibrações dinâmicas de uma viga que está engastada num de seus extremos enquanto o outro está livre e pode se mover entre dois obstáculos rígidos. O principal resultado desta parte do trabalho é mostrar a existência de solução do problema e que a energia associada ao sistema decai exponencialmente a zero quando o tempo vai para o infinito. Finalmente, em todos os casos, graficamos a solução do problema e analisamos os resultados.

Utilizou-se neste trabalho um sistema de filas contendo três servidores exponenciais, heterogêneos, operando em paralelo. Trocas entre filas são permitidas após o usuário analisar dois aspectos: a diferença entre o tamanho das filas envolvidas na troca e o grau de vizinhança entre elas. O jockeying não é obrigatório, podendo os usuários optar por ele com uma probabilidade de ocorrência de acordo com os aspectos citados. Como resultado deste estudo foi obtida uma equação geral que representa o sistema. O sistema M/(M/1)3 com jockeying probabilístico tem uma ociosidade bem menor que o tradiconal M/Mi/3, alimentado por fila única. Outras características foram analisadas. / We consider a parallel queueing system with three exponential heterogeneous servers where is allowed jockey among queues with no obligation and the customers may choose for it with an occurrence probability after they have been analyzed two aspects: the difference between involved lines lenght in jockeying and the neighborhood degree among them. The effect of this study is a general equation which represents the system. The M/(M/1)3 system with probabilistc jockeying has a smaller idleness than the traditional M/Mi/3 fed from a single queue. We also analysed other characteristics.