Over the past few decades, machine learning (ML) algorithms have become a very useful tool in tasks where designing and programming explicit, rule-based algorithms are infeasible. Some examples of applications where machine learning has been applied successfully are spam filtering, optical character recognition (OCR), search engines and computer vision. One of the most common tasks in ML is supervised learning, where the goal is to learn a general model able to predict the correct label of unseen examples from a set of known labeled input data. In supervised learning often it is assumed that data is independent and identically distributed (i.i.d ). This means that each sample in the data set has the same probability distribution as the others and all are mutually independent. However, classification problems in real world databases can break this i.i.d. assumption. For example, consider the case of object recognition in image understanding. In this case, if one pixel belongs to a certain object category, it is very likely that neighboring pixels also belong to the same object, with the exception of the borders. Another example is the case of a laughter detection application from voice records. A laugh has a clear pattern alternating voice and non-voice segments. Thus, discriminant information comes from the alternating pattern, and not just by the samples on their own. Another example can be found in the case of signature section recognition in an e-mail. In this case, the signature is usually found at the end of the mail, thus important discriminant information is found in the context. Another case is part-of-speech tagging in which each example describes a word that is categorized as noun, verb, adjective, etc. In this case it is very unlikely that patterns such as [verb, verb, adjective, verb] occur. All these applications present a common feature: the sequence/context of the labels matters. Sequential learning (25) breaks the i.i.d. assumption and assumes that samples are not independently drawn from a joint distribution of the data samples X and their labels Y . In sequential learning the training data actually consists of sequences of pairs (x, y), so that neighboring examples exhibit some kind of correlation. Usually sequential learning applications consider one-dimensional relationship support, but these types of relationships appear very frequently in other domains, such as images, or video. Sequential learning should not be confused with time series prediction. The main difference between both problems lays in the fact that sequential learning has access to the whole data set before any prediction is made and the full set of labels is to be provided at the same time. On the other hand, time series prediction has access to real labels up to the current time t and the goal is to predict the label at t + 1. Another related but different problem is sequence classification. In this case, the problem is to predict a single label for an input sequence. If we consider the image domain, the sequential learning goal is to classify the pixels of the image taking into account their context, while sequence classification is equivalent to classify one full image as one class. Sequential learning has been addressed from different perspectives: from the point of view of meta-learning by means of sliding window techniques, recurrent sliding windows or stacked sequential learning where the method is formulated as a combination of classifiers; or from the point of view of graphical models, using for example Hidden Markov Models or Conditional Random Fields. In this thesis, we are concerned with meta-learning strategies. Cohen et al. (17) showed that stacked sequential learning (SSL from now on) performed better than CRF and HMM on a subset of problems called “sequential partitioning problems”. These problems are characterized by long runs of identical labels. Moreover, SSL is computationally very efficient since it only needs to train two classifiers a constant number of times. Considering these benefits, we decided to explore in depth sequential learning using SSL and generalize the Cohen architecture to deal with a wider variety of problems.

L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral és l'estudi de l'efecte de les fluctuacions en poblacions acoblades en sistemes biològics, on cèl·lules en estat latent juguen un paper important. Intentant trobar el significat biològic de la dinàmica dels sistemes. Els punts específics que volem abordar i la organització de la tesi estan explicats a continuació. En el Capítol 2, estudiem el comportament de les poblacions de cèl·lules amb estructura jeràrquica des del punt de vista de les propietats d'estabilitat, En particular: - 1. Divisió simètrica contra asimètrica en el compartiment de les cèl·lules mare. Estudiem la robustesa de les poblacions amb estructura jeràrquica, depenent de si les cèl·lules mare es divideixen simètricament, asimètricament o de les dues maneres. Estudiem com la divisió simètrica afecta a l'estabilitat de la població, ja que això té una gran importància en la progressió del càncer. - 2. La competició entre dues poblacions amb diferents tipus de divisió de les cèl·lules mare. Això és crucial per trobar estratègies òptimes que maximitzin la robustesa (supervivència a llarg termini, resistència a invasions i habilitat per invadir) de poblacions amb estructura jeràrquica. - 3. La influència de paràmetres com son la duplicació i el ritme de mort de cèl·lules mare, el temps de vida mitjà de les cèl·lules completament diferenciades, la longitud de les cadenes de diferenciació i les fluctuacions al compartiment de les cèl·lules mare en la robustesa i arquitectura òptima de les cascades de diferenciació. En el Capítol 3 presentem un model homogeni de combinació de HAART amb teràpies d'activació de les cèl·lules latents del VIH-1 a la sang. Estem interessats en: - 1. L'efecte del ritme d'activació de les cèl·lules latents en el temps mitjà de vida de la infecció. En particular analitzem si les teràpies basades en incrementar aquest ritme són capaces de suprimir la infecció en un temps raonable. - 2. La importància de l'eficiència de les teràpies antiretrovirals, incloent els casos límit en que l'eficàcia és del 100%, en la quantitat de càrrega viral. - 3. La formulació d'una teoria asimptòtica basada en l'aproximació semi-clàssica amb aproximacions quasi estacionàries per descriure la dinàmica del procés. La precisió d'aquest mètode asimptòtic és comparat amb simulacions multi-scale proposades pel Cao et al. En el Capítol 4, estenem el model proposat pel Rong i el Perelson a un model no homogeni de la dinàmica del VIH-1 en el corrent sanguini, considerant que les cèl·lules i els virus no estan distribuïts de manera uniforme en la sang. Els punts específics que volem estudiar són: - 1. El mecanisme que fa que apareguin els episodis de virèmia per sobre els límits de detecció, coneguts com viral blips. En particular volem investigar si són producte de fluctuacions estocàstiques degudes a la inhomogenietat o un altre mecanisme ha de ser considerat. - 2. Si l'aparició dels viral blips està afectada pels procediments duts a terme en el laboratori, com el temps d'espera entre les extraccions i les observacions. - 3. Si la probabilitat, l'amplitud i la freqüència dels viral blips es veu afectada pels diferents possibles tipus de producció viral, és a dir, continua vs burst. En el Capítol 5 presentem i discutim els resultats obtinguts, i comparem, quan és possible, amb altres models o amb resultats experimentals, i discutim el treball que deixem pel futur. Els detalls relatius a qüestions metodològiques, això com una introducció a la modelització estocàstica fent servir equacions mestres es donen en els apèndixs. Per a aquells que no estan familiaritzats amb els models basats en equacions mestres, l'autor recomana llegir primer l'apèndix A que proporciona la base matemàtica per entendre el capítol 2. Els Apèndixs B, C i D juntament amb l'Apèndix A donen la base matemàtica necessària per seguir el capítol 3 i el capítol 4.

The purpose of this research is to assess the depth of teacher’s didactic-mathematical knowledge for teaching Probability in elementary schools. It has lately gained relevance considering how this subject has been incorporated throughout the Chilean school curriculum, which represents an undeniable challenge for educators who are currently teaching in the classrooms, especially for whom are working in elementary schools; the vast majority did not get any significant training regarding how to instruct Probability during their initial teaching education. In accordance with the data obtained from the Questionnaire CDM-Probability’, the main conclusions are to overcome the improvement of the didactic-mathematical knowledge of current elementary school’s teachers for teaching this topic, and to achieve a significant enhancement to the contents in textbooks used in Chilean elementary schools / El propósito de esta investigación es evaluar el conocimiento didáctico-matemático para la enseñanza de la probabilidad que poseen los profesores de educación primaria en activo. Lo anterior cobra importancia si consideramos que últimamente la probabilidad se ha incorporado fuertemente a lo largo del currículo escolar, lo que representa un verdadero desafío para los profesores que actualmente se encuentran enseñando en las aulas. Sobre todo para los profesores de educación primaria, los cuales en su mayoría no han recibido preparación en relación a la probabilidad y su enseñanza durante su formación inicial para profesor. A partir de los datos obtenidos, se concluye que urge realizar una intervención que permita fortalecer y desarrollar los distintos componentes del conocimiento didáctico-matemático para la enseñanza de la probabilidad de los profesores de educación primaria en activo, además de una mejora sustancial del tratamiento de la probabilidad en los libros de texto de educación primaria

In this thesis practices of teaching and learning of the concept of number of teachers of children between 4 and 8 years are analyzed, observing and analyzing the presence of the five mathematical processes: Resolution problems, reasoning and proof, communication, connections and representation. To perform this study the research question arises: how mathematical processes are present in the practices of teaching and learning of the concept of number of teachers of children between 4 and 8 years? This question derived objectives: To describe the teaching-learning strategies used by the teachers in relation to elemental mathematical processes in learning the notion of number in children between 4 and 8 years / En esta tesis doctoral se analizan las prácticas de enseñanza-aprendizaje de la noción de número de maestras de niños entre 4 y 8 años, observando y analizando la presencia de los cinco procesos matemáticos: Resolución de problemas, Razonamiento y prueba, Comunicación, Conexiones y Representación. Para realizar dicho estudio se plantea la pregunta de investigación: ¿de qué manera están presentes los procesos matemáticos en las prácticas de enseñanza-aprendizaje de la noción de número de las maestras de niños entre 4 y 8 años? De esta pregunta derivan los objetivos: describir las estrategias de enseñanza-aprendizaje utilizadas por el maestro de infantil y elemental en relación a los procesos matemáticos en el aprendizaje de la noción de número en los niños entre los 4 y 8 años

The aim of this work is to develop, implement and validate a technique for information transfer, in the domain decomposition methods, able to address coupled thermomechanical problems, with mixed displacement-pressure formulations. In the domain partitioning techniques, once divided a domain into a finite number of subdomains, the discretization of each subdomain component is carried out by known techniques, in this case, by the Finite Elements Method, thus, the problem lies in the correct transfer of information through the contact interface between the partitions. Many existing domain decomposition techniques enforce the coupling of triangulations across subdomains boundaries, by a partition-frame. In this work, an interface of the same dimension of the partitions is created by a simple Delaunay triangulation, this interface can be interpreted as a fictive intermediate region connecting the subdomains, which gives the method, accuracy, robustness, versatility and ability of coupling subdomains with not-matching meshes. When partitioning a domain into subdomains, one can generate the so-called floating subdomains, which are those without sufficient boundary conditions to eliminate rigid body motions. To carry out numerical simulations with the presence of floating subdomains, this work propose a new technique, low computational cost and minimally invasive that calculates robustly the pseudoinverse of the floating subdomain. In this work we demonstrate that the proposed technique, unlike some alternative methods, pass the patch test successfully, even, when there are not-matching subdomains and floating subdomains. Additionally, it has been shown from analysis of convergence and error measurements, that the results obtained by the proposed method, are comparable in terms of accuracy and speed of convergence with alternative methods incorporating a partition-frame between subdomains, and even have remarkable advantages at level precision when is compared with the coarse mortar mesh method. Knowing that the connection between subdomains is accomplished by incorporating Lagrange multipliers on the interface, to carry out simulations with mixed displacement-pressure formulations, we had to include a pressure Lagrange multiplier and their virtual work principle equations and constraint variational equations on the interface. From a validation test and analysis of convergence, it has been shown that the incorporation of this parameter is critical to achieve a good accuracy level and to obtain a correct transfer of pressure variable through interface. Similarly, to address numerical simulations of coupled thermomechanical problems, we had to include the temperature Lagrange multiplier and their respective work principle equations and constraint variational equations on the interface, showing, by a validation test, that even in metal forming problems wherein the material undergoes high plastic deformation, the proposed domain partitioning technique achieves results in robustness and accuracy comparable with monolithic numerical simulations. In order to use the proposed method in the context of parallel computing, the technique has been implemented such that each subdomain can be processed independently. It is for this reason that we have used the substructures method for calculating the variables (displacement, pressure and temperature). / Este trabajo de investigación tiene como objetivo principal, desarrollar, implementar y validar una técnica de transferencia de información, en los métodos de descomposición de dominios, capaz de abordar problemas termomecánicos acoplados con formulaciones mixtas desplazamiento-presión. En las técnicas de partición de dominios, una vez dividido un dominio en un número finito de subdominios, la discretización de cada uno de los componentes internos o subdominios, se lleva a cabo mediante técnicas conocidas, en este caso, mediante la técnica de los Elementos Finitos, con lo cual, el problema se centra en la correcta transferencia de información a través de la interfaz de contacto entre las particiones. En la mayoría de los métodos alternativos de descomposición de dominios, la interfaz entre subdominios se genera mediante la creación de un marco de partición. En este trabajo por el contrario, se propone la generación de una malla de interfaz, de espesor nulo entre fronteras, por degeneración de una triangulación de Delaunay. Esta forma tan sencilla de generar la interfaz le confiere al método, además de precisión y robustez, versatilidad, ya que las mallas de los subdominios pueden ser arbitrariamente no coincidentes en sus fronteras, con lo cual, no se está supeditado a utilizar la misma discretización en cada una de las particiones, ni el mismo tipo de elementos en cada subdominio. Al particionar un dominio en subdominios, se pueden generar los denominados subdominios flotantes, que son aquellos que carecen de las condiciones de contorno suficientes para eliminar los movimientos de sólido rígido. Para poder llevar a cabo simulaciones numéricas con la presencia de subdominios flotantes, en este trabajo se propone una técnica innovadora, de bajo coste computacional y mínimamente invasiva a nivel de implementación, que permite calcular de forma robusta la pseudoinversa del subdominio flotante. Se demuestra, que la técnica propuesta, a diferencia de algunos métodos alternativos, pasa el ¿patch test¿ de forma satisfactoria, aun y cuando existen subdominios flotantes y mallas no coincidentes. Adicionalmente, se ha demostrado a partir de análisis de convergencia y medidas del error, que los resultados obtenidos mediante el método propuesto, son comparables, a nivel de precisión y velocidad de convergencia, con métodos alternativos que incorporan un marco de partición entre subdominios y que incluso, puede presentar ventajas notables a nivel de precisión, al ser comparada con el método de mortero de malla burda. Tomando en cuenta que la conexión entre subdominios se lleva a cabo mediante la incorporación de multiplicadores de Lagrange sobre la interfaz, para llevar a cabo simulaciones mixtas desplazamiento-presión, se ha incorporado el multiplicador de Lagrange de las presiones y sus respectivas ecuaciones de trabajo y restricciones sobre la interfaz. Mediante un test de validación, estudios de convergencia y medidas del error, se ha demostrado que la incorporación de este parámetro es fundamental a nivel de precisión, para llevar a cabo una correcta transferencia de la variable presión a través de la interfaz. De la misma manera, para poder abordar simulaciones numéricas de problemas termomecánicos acoplados, se ha incorporado el multiplicador de Lagrange de la temperatura y sus respectivas ecuaciones de trabajo y restricciones sobre la interfaz, demostrándose, mediante un test de validación, que incluso en problemas de conformado de metales en donde el material sufre altos niveles de deformación plástica, la técnica propuesta de partición de dominios consigue obtener resultados comparables en robustez y precisión con simulaciones numéricas monolíticas. Con el fin de utilizar el método propuesto en el contexto del cálculo en paralelo, se ha implementado la técnica, tal que, cada subdominio pueda ser procesado independientemente.Es por esta razón que se ha utilizado el método de las subestructuras para el cálculo de las variables

The blending of digital technologies, such as artificial intelligence, interactive systems, 3D interfaces and the Internet is enabling new services for users. In particular, Hybrid Structured 3D Virtual Environments (VE) provide users with a collaborative space not only for entertainment and socialization but also for developing “serious” applications such as e-learning, e-government and e-commerce. This thesis focuses on Hybrid Structured 3D VE, which are persistent multi­user systems where participants (both human users and software agents) develop “serious” activities. In these systems the 3D interface graphically represents the system and facilitates human participation, and an Organisation Centred Multi-Agent System (OCMAS) structures participants’ interactions. To do so, the OCMAS specifies the roles that participants can enact, the activities where complex tasks can be accomplished, and communication protocols that enable the prosecution of such tasks. Nevertheless, participating in these systems is not a straight-forward process. Specifically, when the system speci.cation is complex, participants have to perform intricate reasoning processes to understand their applicable regulations at current system state; and they do not have access to information about what happened before they entered the system, neither can further process this information. Moreover, software agents speak a computer-based language, which is usually hard to use by human users. Then, as human users interact with staff agents (software agents devoted to support the system activities) to complete tasks, human-agent interaction style becomes a key issue. In order to overcome these limitations, this work proposes Assisted Hybrid Structured 3D Virtual Environments, where both human users and software agents participation in the system is improved by both assistance and human­agent interaction mechanisms. The system is formalised as a two layered infrastructure. The Organisational Layer structures the interactions of participants, and the Assistance Layer is populated by a set of Personal Assistants in charge of providing with a set of Assistance services to a system participant. There are four types of Assistance services: i) an Information service that processes data about the organisation specification, the participant current state, and the organisational historical execution states; ii) a Justi.cation service that can be triggered once a participant tries to execute a non-valid or prohibited action; iii) an Estimation service that processes whether an action can be performed at current state prior to its execution or not and, if it is actually the case, then it also provides the next system state; and iv) an Advice service, which provides participants with a sequence of actions (i.e. plans) to achieve their goals. Moreover, this work implements and evaluates v-mWater, a virtual market based on trading water, modelled as an Assisted Hybrid Structured 3D Virtual Environment. The usability evaluation results of v-mWater show that it is per­ceived as a useful and powerful application that could facilitate everyday tasks in the future. Users like its learnability, its immersiveness, and how scenario settings facilitate task accomplishment. In general, users completed the proposed task well and they were able to go to the right destination in the scenario. After doing the test, users improved their opinion about 3D virtual environments. In addition, the overall opinion of the human-agent interaction was positive. Nevertheless, those users less familiar with new technologies experimented problems when using a command-based system to interact with staff agents. To support assistance services in the system, this work designs and evaluates an Assistance Architecture where the Information service is implemented for software agents; and the Justi.cation, Estimation and the planning Advice service for human users. Nonetheless, these four services could be offered interchangeably for both humans and software agents, since they all simplify the reasoning process as well as the cognitive load required to participate in these complex structured systems. Speci.cally, the Information service has been extended to help sellers to set the price in their transactions. The tests performed compare the values that different agent satisfaction parameters and system goals take when agents request for different information services, using as a base-line a con.guration without enabling assistance services. The experiments show that system performance and agent satisfaction (and thus, the quality of assistance service) increase with the addition of the information service. Furthermore, individual agents following alternative strategies can request di.erent information as a useful decision sup­port tool. The planning Advice service is the most sophisticated one and makes use of the rest of services to provide a plan that has into account other partici­pants actions and, executed at current system state, will lead to the user’s goal. It is implemented as an extension of A*, namely Plan-eA. Evaluation results indicate that assistance impacts positively in usability measures of efficiency, efficacy and satisfaction. Related to human-agent interaction, this work integrates a new conversational mechanism within VIXEE, an execution infrastructure for Hybrid Struc­tured 3D Virtual Environments. This new mechanism includes a task-oriented conversational system, which allows staff agents to dialogue with human users using natural language conversations. To do so, this work proposes an extension of the well-known AIML language, namely Task-Oriented AIML, for dealing with task-oriented conversations, which are based on activities’ specification and current system state. Test results give good usability measures of efficiency, efficacy and user satisfaction for the conversational approach.

1967 tog svensk idrott beslutet att avskaffa amatörreglerna, vilket innebar att idrottare nu kunde ta emot pengar för sitt idrottsutövande. Det dröjde dock fram till slutet på 1980-talet innan svensk fotboll på allvar professionaliserades och där hela spelartrupper heltidsanställdes av fotbollsklubben. I och med TV:s och medias ökade inblandning och intresse i fotbollen har sporten kommersialiserats allt mer och idag kommer stora delar av fotbollsklubbars intäkter från TV, reklam och sponsring. 1999 tog Riksidrottsförbundet ett beslut som gav idrottsföreningar tillåtelse att starta ett aktiebolag (IdrottsAB) som arbetar jämsides med den ideella föreningen, dock med begränsningen att ägandet i aktiebolaget till 51 % måste innehas av den ideella föreningen och dess medlemmar. I svensk fotboll har trenden med IdrottsAB inte tagit den fart som först förutspåddes, med tre allsvenska klubbar 2012 som valt vägen att bolagisera verksamheten. En av dessa tre klubbar är Örebro SK som 2006 bildade ÖSK Elitfotboll AB efter att 2004 ha blivit tvångsnedflyttade till Superettan på grund av ett negativt eget kapital. Syftet med den här studien är att undersöka hur bolagiseringen har påverkat ÖSK, vilka för- och nackdelar som upplevs med IdrottsAB, om fokus på det ekonomiska tagit överhand, om bolagisering hotar det ideella engagemanget och vilka för- och nackdelar som ses med 51-procentsregeln. Denna studie drivs med en kvalitativ ansats där vi valt att intervjua fem personer med koppling till ÖSK. Respondenterna ansåg att den största anledningen till att klubben valde att bolagisera var dels att ett aktiebolag ger ett proffsigare intryck samt att reglerna som gäller för aktiebolag är betydligt tydligare än de som gäller för ideella föreningar. Detta är även de största fördelarna tillsammans med ett större fokus på marknadsintäkter. Delade meningar råder om huruvida momspliktigheten varit positiv eller negativ för klubben. Den stora nackdelen anses vara poliskostnader vid matcharrangemang som faktureras aktiebolag men inte ideella föreningar. Respondenterna påpekar att bolagiseringen varit betydelsefull för klubben, om beslutet inte tagits hade vägen tillbaka till Allsvenskan varit mycket längre. Vad gäller 51-procentsregeln råder det delade meningar om ett avskaffande av den vore positiv eller negativ för svensk fotbolls konkurrenskraft internationellt. Nyckelord: IdrottsAB, professionalisering, kommersialisering, 51-procenstregeln

Taxis are a necessary mean of transport in cities for meeting the mobility needs of its citizens. The impact of the taxi market in the daily life is quite important, concerning both financial (e.g. taxi drivers' salaries) and societal issues (e.g congestion, travel demand satisfaction). Therefore, it is crucial to develop models and tools in an effort to help decision makers control the taxi market and meet the customers' requirements for an adequate level of service. In this direction, various methodologies have been developed aiming at quantifying the impacts and evaluating the performance of the taxi sector, initially from an aggregated and economic equilibrium perspective and recently from an operational and more realistic one. The main objective of this thesis is to develop models that analyze the provision of taxi services, emphasizing on the optimal number of taxis that are in order to provide a reasonable waiting time for customers and assure a minimum profitability to the taxi drivers. For this purpose, two models are developed, an analytical economic one and an agent-based simulation one. The first model is able to analyze the taxi market in a macroscopic way, using average values for the taxi drivers' cost and performance in the area of study for obtaining the optimum number of taxis for achieving the minimum unitary system cost and the related waiting time to this optimum fleet. The second model is able to analyze the operational characteristics of the taxi sector in detail, simulating taxi trips in a road network and recording all the performance indicators related to the operational efficiency of the sector. Observed data from the city of Barcelona are used for calibrating the developed models and obtaining the results of their application to the city of Barcelona. The developed models perfectly complement each other. Their combination can prove to be a valuable tool for decision makers when analyzing the performance of the taxi sector or when meeting policy related decisions. At the same time, local operation issues can be analyzed in detail when designing taxi policy related issues since all actors are included within the models and can be taken into account when optimizing this performance. The models are used for analyzing the impact of pricing policies in the taxi market, evaluating the demand for taxi trips related to various fare levels and fleet sizes. Policy issues related to the taxi shifts are also taken into account through the development of an optimization problem for matching the optimum supply levels to the ones provided by a shift-based taxi policy, which is the most common around the world. Optimum ranges of demand are obtained for the hailing, the dispatching and the stand operation modes. Dispatching mode appears to be more efficient at low demand levels, while the hailing mode present lower unitary costs for high demand levels. Aggregated models tend to underestimate the costs of both the customers and the system between 15% and 30% if the demand distribution is uniform. For non-uniform demands, the aggregated models overestimate costs between 20% and 300%, depending on the GINI value of the demand distribution. / Els taxis són un mode de transport necessari per satisfer les necessitats de la població relacionades amb la mobilitat. L'impacte del mercat del taxi a la vida quotidiana és molt important, tant des del punt de vista econòmic (per exemple, els salaris dels taxistes) com social (per exemple, la congestió o la satisfacció de la demanda de desplaçaments). S’han desenvolupat diversos models amb l'objectiu de quantificar els impactes i avaluar el rendiment del sector del taxi, inicialment des d'un punt de vista agregat i econòmic i, recentment, des d'un punt de vista operacional i més realista. L'objectiu principal d'aquesta tesi és el de desenvolupar models d’estudi dels serveis oferts pel sector del taxi, fent èmfasi en el dimensionament de la flota òptima de taxis necessària per satisfer la demanda oferint un temps d’espera raonable per als clients i assegurant al mateix temps una mínima rendibilitat als taxistes. Per a aquest propòsit, s'han desenvolupat dos models, un econòmic analític i un de simulació basada en agents. El primer model és capaç d'analitzar el mercat dels taxis des d'un punt de vista macroscòpic mitjançant l’ús de valors mitjans representatius de tota la regió per obtenir el nombre òptim de taxis que satisfarà les necessitats de la població amb uns costos unitaris mínims, obtenint també el temps d'espera relacionat a aquesta flota òptima. El segon model és capaç de reproduir les característiques operacionals del sector del taxi en detall, simulant viatges en taxi a la xarxa viaria i enregistrant tots els indicadors de rendiment relacionats amb l’eficiència operacional del sector del taxi. S'utilitzen dades reals de la ciutat de Barcelona per al calibratge dels models proposats i per a l'obtenció dels resultats de l'aplicació d’ambdós models al sector del taxi de la ciutat de Barcelona. Els dos models desenvolupats es complementen perfectament, la seva combinació pot ser una eina valuosa per als responsables de la regulació del sector del taxi, ja que els permetrà analitzar els serveis del taxi i prendre les decisions correctes per millorar els servies oferts. Al mateix temps, els problemes operacionals poden ser analitzats en detall durant la fase de disseny de la política de taxis, ja que tots els actors estàn inclosos dins dels models i es tenen en compte alhora d'optimitzar el rendiment del sector del taxi. Els models s'utilitzen per analitzar l'impacte de les polítiques tarifaries en el mercat del taxi. També es te en compte la política de torns, per la qual s’ha plantejat un problema d'optimització que fa coincidir el nombre òptim de vehicles obtingut dels models amb el real proporcionat per la política de torns, que és la més comú a tot el món . Es presenten rangs òptims de demanda per als tres modes operatius. Els sistemes de taxi basats en centraletes telefòniques es mostren més eficients per baixes concentracions de demanda, mentre que els sistemes de taxi al carrer presenten menors costos unitaris per altes concentracions de demanda. Els models agregats tendeixen a subestimar els costos, tant dels clients com del sistema entre el 15% i el 30% si la distribució de la demanda és uniforme. Per demandes no uniformes, els models agregats sobreestimen els costos entre un 20% i 300%, depenent del valor de GINI de la distribució de la demanda. / Los taxis son un modo de transporte necesario para satisfacer las necesidades de la población relacionadas con la movilidad. El impacto del mercado de taxis en la vida cotidiana es muy importante, tanto desde el punto de vista económico (por ejemplo, los salarios de los taxistas) como social (por ejemplo, la congestión o la satisfacción de la demanda de viajes). Varios modelos han sido desarrollados con el objetivo de cuantificar los impactos y evaluar el rendimiento del sector del taxi, inicialmente desde un punto de vista agregado y económico y, recientemente, desde un punto de vista operacional y más realista. El objetivo principal de esta tesis es el de desarrollar modelos que se ocupen de los servicios del sector del taxi, dando énfasis en el número óptimo de taxis necesarios para satisfacer la demanda ofreciendo un tiempo de espera razonable a los clientes y asegurando una mínima rentabilidad a los taxistas. Para este propósito se han desarrollado dos modelos, uno económico analítico y uno basado en simulación de agentes. El primer modelo es capaz de analizar el mercado del taxi desde un punto de vista macroscópico mediante el uso de valores medios para toda la región y de obtener el número óptimo de taxis que satisfará las necesidades de transporte a un coste unitario mínimo, obteniendo también el tiempo de espera relacionado a esta flota óptima. El segundo modelo es capaz de reproducir las características operacionales del sector del taxi en detalle, simulando viajes de taxi en una red viaria y registrando todos los indicadores de rendimiento relacionados con el funcionamiento eficiente del sector del taxi. Se utilizan datos reales de la ciudad de Barcelona para la calibración de los modelos propuestos y la obtención de los resultados de la aplicación de ambos modelos al sector del taxi de la misma ciudad. Los dos modelos desarrollados se complementan perfectamente. Su combinación puede ser una herramienta valiosa en el análisis de los servicios de taxi o cuando se toman decisiones políticas en un esfuerzo para mejorarlos. Al mismo tiempo, problemas de funcionamiento locales pueden ser analizados en detalle durante el diseño de las cuestiones relacionadas con la política de taxis ya que todos los agentes se incluyen en los modelos y se pueden tomar en cuenta a la hora de optimizar el rendimiento del sistema. Los modelos se utilizan para analizar el impacto de las políticas tarifárias en el mercado del taxi. Tambien se tiene en cuenta la política de turnos, para la qual se ha planteado un problema de optimización que hace coincidir el numero óptimo de taxis obtenido por los modelos con los proporcionados por una política de turnos, que es la más común en todo el mundo. Se presentan rangos óptimos de demanda para los tres modos de operación. El sistema de taxis basado en reservas telefónicas parece ser más eficiente en bajas concentraciones de demanda, mientras que el sistema de taxis en la calle presenta menores costes unitarios para altas concentraciones de demanda. Los modelos agregados tienden a subestimar los costes tanto de los clientes como del sistema entre el 15 % y el 30 % si la distribución de la demanda es uniforme. Para demandas no uniformes, los modelos agregados sobreestiman los costes entre un 20% y 300%, dependiendo del valor de GINI de la distribución de la demanda. / Τα ταξί αποτελούν ένα απαραίτητο μέσο μεταφοράς για την ικανοποίηση των αναγκών μετακίνησης των πολιτών. Οι επιπτώσεις της αγοράς ταξί στην καθημερινή ζωή είναι επομένως πολύ σημαντικές, τόσο σε ότι αφορά οικονομικά (π.χ. οι μισθοί των οδηγών ταξί) όσο σε κοινωνικά θέματα (π.χ. συμφόρηση ή ικανοποίηση της ζήτησης για μετακίνηση). Έτσι, είναι σημαντικό να αναπτυχθούν μοντέλα και εργαλεία σε μια προσπάθεια να ελεχθεί η αγορά των ταξί από τους αντίστοιχους φορείς και να ικανοποιηθούν οι ανάγκες των χρηστών. Διάφορα μοντέλα έχουν αναπτυχθεί με στόχο την ποσοτικοποίηση των επιπτώσεων και την αξιολόγηση των επιδόσεων του κλάδου των ταξί, αρχικά από μια πιο συγκεντρωτική και οικονομική άποψη και, πιο πρόσφατα, από μια λειτουργική και πιο ρεαλιστική άποψη. Ο κύριος στόχος αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μοντέλων που ασχολούνται με την ανάλυση των υπηρεσιών ταξί, με έμφαση στον βέλτιστο αριθμό των ταξί που απαιτούνται για την ικανοποίηση της ζήτησης παρέχοντας ένα εύλογο χρόνο αναμονής και εξασφαλίζοντας έναν ελάχιστο κέρδος στους οδηγούς ταξί. Για το σκοπό αυτό, δύο μοντέλα έχουν αναπτυχθεί, ένα συγκεντρωτικό οικονομικό μοντέλο και ένα μοντέλο προσομοίωσης. Το πρώτο μοντέλο μπορεί να αναλύσει την αγορά ταξί από μια μακροσκοπική άποψη χρησιμοποιώντας μέσες τιμές για το σύνολο της περιοχής για τον καθορισμό του βέλτιστου αριθμού ταξί που θα παρέχει υπηρεσίες ταξί με το ελάχιστο μοναδιαίο κόστος, παρέχοντας επίσης το αντίστοιχο χρόνο αναμονής για αυτό το βέλτιστο στόλο. Το δεύτερο μοντέλο μπορεί να αναλύσει τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του κλάδου των ταξί με κάθε λεπτομέρεια, προσομοιώνοντας μετακινήσεις με ταξί σε ένα οδικό δίκτυο και καταγράφοντας όλους τους δείκτες απόδοσης της λειτουργίας του κλάδου των ταξί. Χρησιμοποιούνται πραγματικά δεδομένα από την πόλη της Βαρκελώνης για τη βαθμονόμηση των προτεινόμενων μοντέλων και τον καθορισμό των αποτελεσμάτων της εφαρμογής των δύο μοντέλων στην πόλη της Βαρκελώνης. Τα δύο μοντέλα που αναπτύχθηκαν είναι συμπληρωματικά και ο συνδυασμός τους μπορεί να αποδειχθεί ένα πολύτιμο εργαλείο για τους φορείς λήψης αποφάσεων κατά την ανάλυση της απόδοσης των υπηρεσιών ταξί ή για την λήψη αποφάσεων για τη βελτίωσή τους. Τα τοπικά ζητήματα λειτουργίας μπορούν να αναλυθούν λεπτομερειακά κατά το σχεδιασμό της πολιτικής της αγοράς ταξί. Τα μοντέλα χρησιμποιούνται για την ανάλυση των επιπτώσεων τιμολογησης της αγορας ταξί, αξιολογώντας τη ζήτηση για ταξί που συσχετιζεται σε διάφορα επιπέδα τιμολόγησης με τον αριθμό οχημάτων. Περιλαμβάνονται επίσης θέματα διαχείσης της αγοράς ταξί, όπως η χρήση βαρδιών, που είναι το πιο συνηθισμένο, για την παροχή οχηματοορών υπηρεσίας σε επίπεδα αντίστοιχα της βέλτιστης λύσης. Έχουνε διατυπωθεί βέλτιστα διαστήματα ζήτησης για τις τρεις αγορές ταξί, παρά την οδό, με τηλεφωνική κράτηση και σε στάση. Η αγορά με τηλεφωνική κράτηση φαίνεται να είναι η πιο αποδοτική για χαμηλά επίπεδα ζήτησης, καθώς και η παρά την οδό να είναι η πιο αποδοτική για ψηλά επίπεδα ζήτησης. Τα συγκεντρωτικά μοντέλα υπο-εκτιμούν τα κόστη των χρηστών και του συστημάτος μεταξύ 15% και 30% εαν η κατανομή της ζήτησης είναι ομοιομόρφη. Για μη ομοιομόρφες κατανομές ζήτησης, τα συγκεντρωτικά μοντέλα υπερ-εκτιμούν το κόστος μεταξύ 20% και 300%, βάσει της τιμής του συντελεστή GINI της κατανομής της ζήτησης.

Distribution of goods is essential for the economic development of cities but at the same time it entails several problems to the urban systems and different stakeholders. Carriers spend a significant portion of their cost in the last-mile distribution due to traffic congestion and lack of available loading/unloading facilities. In turn, citizens undergo environmental effects like pollution, noise or space competition. Collaborative transportation is currently one of the major trends in transportation research due to its potential benefits with little need for big infrastructure or costly investments. This thesis deals with three different situations that appear repeatedly in the urban context, which can be improved by means of collaboration among private companies and/or public authorities. The first part of the thesis studies a little-disruptive collaboration approach, which is based on sharing loading/unloading urban facilities via an in-advance booking system, managed by local public authorities. In this context, the Parking Slot Assignment Problem is the mathematical problem that finds assignments of carriers to parking places that satisfy their time windows requests. We propose a feasibility model first, and then four other models with various objective functions that penalize in different ways the deviation from the requested time windows. We propose and compare two different formulations: one with time as a continuous variable and a second one with time discretization. Finally, we evaluate and compare the different proposals with extensive computational experiments in a set of test instances. An intermediate level of collaboration among carriers is studied in the second part of this thesis. Urban areas have high customers density and usually there are shared customers (customers with demand from different carriers in the same time horizon). We propose an innovative problem: the Shared Customer Collaboration Vehicle Routing Problem, where several carriers are willing to collaborate transferring part of the demand of their shared customers, if the overall transportation cost is reduced. A vehicle-based and a load-based formulation are studied, and experimented over a specifically generated instance set. The highest level of collaboration in urban deliveries resorts to Urban Consolidation Centers, which are normally led by public authorities but need the collaboration of carriers for a successful implementation. Urban Consolidation Centers are urban terminals where the load from different carriers is consolidated and then, a unique neutral carrier performs last-mile deliveries. In the third part of the thesis we propose continuous models that analyze the improvement in efficiency of urban distribution with the use of Urban Consolidation Centers under different assumptions. Continuous approximation models are known to produce robust solutions, which are useful to provide guidelines for general cases through sensitive analysis. In the three parts of the thesis, innovative models and approaches are proposed and validated on experiments that use data from real scenarios. / La distribució urbana de mercaderies és una activitat essencial pel desenvolupament de les ciutats. Al mateix temps, però, comporta diversos problemes als nuclis urbans i als diferents actors involucrats. Els costos de la distribució urbana resulten una part molt significativa dels costos dels transportistes, especialment a causa de la congestió i la manca de zones de càrrega i descàrrega. Per altre banda, els ciutadans pateixen els efectes de la pol¢lució, el soroll o la competició per l’espai públic. El transport col¢laboratiu és actualment una de les principals tendències de recerca en transport, doncs ofereix beneficis atractius amb poca inversió. Aquesta tesi tracta tres situacions que trobem repetidament en el context urbà, situacions on diverses formes de col¢laboració poden representar una millora, i que consideren tant col¢laboració entre empreses privades com la col·laboració conjunta d’empreses privades amb les administracions. La primera part de la tesi estudia un nivell de col·laboració baix, basat en compartir les zones de càrrega i descàrrega gràcies a un sistema de reserves gestionat per l’administració. En aquest context, sorgeix el Parking Slot Assignment Problem (Problema d’assignació de places de parking), com el problemamatemàtic que assigna transportistes a places de parking satisfent els seus requeriments a través de finestres temporals. En primer lloc proposem un model de factibilitat, i després proposem quatremodelsamb funcions objectius desiguals que penalitzen la desviació de les finestres temporals de formes diferents. Es proposen i comparen dues formulacions: una amb el temps com una variable contínua, i la segona amb discretització temporal. Finalment, s’avaluen i es comparen les diferents propostes a través d’uns extensos experiments computacionals en un conjunt de test basat en dades reals. Un nivell intermedi de col¢laboració entre transportistes s’analitza en la segona part d’aquesta tesi. Les àrees urbanes presenten una alta densitat de clients i és comú trobar clients compartits (és a dir, clients que reben mercaderies a través de diferents transportistes en el mateix interval temporal). Proposem un problema innovador: el Shared Customer Collaboration Vehicle Routing Problem (Problema de rutes de vehicles amb col·laboració de clients compartits), on diferents transportistes estan disposats a col¢laborar transferint part de la demanda dels seus clients compartits, si el cost total de transport es redueix. S’estudien dues formulacions: una basada en els vehicles i una altra basada en la càrrega, i s’experimenta en un conjunt d’instàncies generades. El màxim nivell de col¢laboració en distribució urbana de mercaderies és l’ús de centres de consolidació urbana. Aquests centres estan normalment liderats per l’administració pública però necessiten l’activa col·laboració dels transportistes per aconseguir una implantació amb èxit. Els centres de consolidació urbana són terminals urbanes on es consolida la càrrega dels diferents transportistes i després, un únic transportista neutral realitza la distribució d’última milla. En aquesta tercera part de la tesi proposem models continus que analitzen la millora de l’eficiència en la distribució urbana a través de l’ús de centres de consolidació urbana amb diferents hipòtesis. Els models continus produeixen solucions robustes, que són útils per proporcionar guies en casos genèrics a través de l’anàlisi de sensibilitat. En les tres parts de la tesi es proposen nous enfocs i models que es validen a través d’experiments utilitzant dades obtingudes d’escenaris reals / La distribución urbana de mercancías es una actividad esencial para el desarrollo de las ciudades, aunque al mismo tiempo conlleva diversos problemas en los núcleos urbanos y los distintos actores involucrados. Los costes de la distribución urbana resultan una parte muy significativa de los costes de los transportistas, especialmente a causa de la congestión y la falta de zonas de carga y descarga. Por otro lado, los ciudadanos sufren los efectos de la contaminación, el ruido y la competición por el espacio público. El transporte colaborativo es actualmente una de las principales tendencias en la investigación en transporte, pues ofrece beneficios atractivos con poca inversión. Esta tesis trata tres situaciones que se reproducen repetidamente en el contexto urbano, donde distintas formas de colaboración (tanto entre compañías privadas como con administraciones) pueden representar una mejora. La primera parte de la tesis estudia un nivel de colaboración bajo, basado en compartir las zonas de carga y descarga a través de un sistema de reservas gestionado por la administración. En este contexto surge el Parking Slot Assignment Problem (Problema de asignación de plazas de parking), como el problema matemático que asigna transportistas a plazas de parking satisfaciendo sus requerimientos a través de ventanas temporales. En primer lugar proponemos un modelo de factibilidad, y después cuatro modelos con funciones objetivo que penalizan la desviación de las ventanas temporales de formas distintas. Se proponen y comparan dos formulaciones: una con el tiempo como una variable continua, y la segunda con discretización temporal. Finalmente, se evalúa y compara las distintas propuestas a través de unos extensos experimentos computacionales en un conjunto de test basado en datos reales. Un nivel intermedio de colaboración entre transportistas se analiza en la segunda parte de esta tesis. Las áreas urbanas presentan una alta densidad de clientes, y es común encontrar clientes compartidos (es decir, clientes que reciben mercancías a través de distintos transportistas en el mismo intervalo temporal). Proponemos un problema innovador: el Shared Customer Collaboration Vehicle Routing Problem (Problema de rutas de vehículos con colaboración de clientes compartidos), donde los distintos transportistas están dispuestos a colaborar transfiriendo parte de la demanda de sus clientes compartidos, si el coste total del transporte se reduce. Estudiamos dos formulaciones: una basada en los vehículos y otra basada en la carga, y se experimenta en un conjunto de instancias generadas. El máximo nivel de colaboración en distribución urbana de mercancías es el uso de centros de consolidación urbana. Estos centros, normalmente liderados por la administración pública, necesitan la activa colaboración de los transportistas para conseguir una exitosa implantación. Se trata de terminales urbanas donde se consolida la carga de distintos transportistas y, después, un único transportista neutral realiza la distribución de última milla. En esta tercera parte de la tesis proponemos modelos continuos que analizan la mejora de la eficiencia en la distribución urbana a través del uso de centros de consolidación urbana con distintas hipótesis. Los modelos continuos producen soluciones robustas, que son útiles para proporcionar guías en casos genéricos a través del análisis de sensibilidad. En las tres partes de la tesis se proponen nuevos enfoques y modelos que se validan con experimentos utilizando datos obtenidos en escenarios reales

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:36:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9185_Versão_final_Anderson_07_2015.pdf: 1927648 bytes, checksum: a565a50589e73d1f93fbfaaf4971426e (MD5) Previous issue date: 2015-06-25 / A presente dissertação trata de uma abordagem a respeito do ensino da função exponencial para os professores de matemática. Esse trabalho se embasou nos estudos de LIMA (2010), DANTE (2014), EVES (2004), IEZZI (2011) entre outros para justificar a importância deste ensino nas séries finais da educação básica. Sabe-se que o ensino da matemática vem passando por momentos delicados nestas últimas décadas, por isso é importante ampliar conhecimentos para que se tenha uma nova abordagem neste ensino e se aplique de forma clara. Desta maneira, acredita-se que haja um maior empenho por parte do professor e do aluno no sentido de que se acabe com este ranço que é o estudo da matemática. Portanto, num mundo onde novas tecnologias e informações são mais acessíveis, os modelos matemáticos se tornam um facilitador quando se necessita resolver problemas e analisar gráficos. PALAVRAS-CHAVE: Matemática, função exponencial, problemas, gráficos. / The present dissertation deals with an approach regarding the teaching of exponential function for teachers of mathematics. This work has served in the studies of LIMA (2010), DANTE (2014), EVES (2004), IEZZI (2011) among others to justify the importance of this teaching in the final series of basic education. It is known that the teaching of mathematics is going through delicate moments in the last few decades, so it is important to expand knowledge for a new approach in this teaching and clearly applies. In this way, it is believed that there is a greater commitment on the part of the teacher and the student in the sense that if you finish with this rancid which is the study of mathematics. Therefore, in a world where new technologies and information is more accessible, the mathematical models become a facilitator when you need to troubleshoot and analyze graphs.