Neste trabalho investigamos a dinâmica de crescimento de filmes de diamante sintetizados por meio de deposição química a vapor ativada por plasma de microondas (CVD). A caracterização foi feita utilizando, fundamentalmente, microscopia de força atômica (AFM). Analisamos o comportamento da rugosidade dos filmes como função da escala de observação e do tempo de deposição. Dessa maneira verificamos a existência de leis de potência para o crescimento e determinamos os expoentes críticos associados a essas leis. Os resultados obtidos estão em bom acordo com o processo de crescimento descrito pela equação estocástica KPZ. Os mecanismos principais são a deposição aleatória de partículas na superfície, o crescimento lateral e a dessorção. / Diamond films have been grown by Microwave Plasma assisted Chemical Vapor Deposition (CVD). The characterization has been made mainly by Atomic Force Microscopy (AFM). We could analyze the roughness behavior with the scale of observation and with the deposition time. We could determine the critical exponents associated with these laws. The results suggest that the growth process is in good agreement with the stochastic growth equation known as KPZ. The most important mechanisms are the random deposition, the lateral growth and the desorption.

Neste trabalho investigamos a dinâmica de crescimento de filmes de diamante sintetizados por meio de deposição química a vapor ativada por plasma de microondas (CVD). A caracterização foi feita utilizando, fundamentalmente, microscopia de força atômica (AFM). Analisamos o comportamento da rugosidade dos filmes como função da escala de observação e do tempo de deposição. Dessa maneira verificamos a existência de leis de potência para o crescimento e determinamos os expoentes críticos associados a essas leis. Os resultados obtidos estão em bom acordo com o processo de crescimento descrito pela equação estocástica KPZ. Os mecanismos principais são a deposição aleatória de partículas na superfície, o crescimento lateral e a dessorção. / Diamond films have been grown by Microwave Plasma assisted Chemical Vapor Deposition (CVD). The characterization has been made mainly by Atomic Force Microscopy (AFM). We could analyze the roughness behavior with the scale of observation and with the deposition time. We could determine the critical exponents associated with these laws. The results suggest that the growth process is in good agreement with the stochastic growth equation known as KPZ. The most important mechanisms are the random deposition, the lateral growth and the desorption.

Ao longo da história, diversas foram as tentativas da ciência em sistematizar o conhecimento sobre as cidades. Um conjunto de recentes descobertas empíricas deu início a uma nova ciência urbana, fundamentada nos sistemas complexos( BATTY , 2013). Uma das raízes empíricos dessa ciência está nas análises de escalamento entre diversas variáveis urbanas com a população das cidades. Como hipótese fundamental, propõe-se que por mais diferentes que sejam, parece existir um padrão muito claro de escalamento entre a população dos centros urbanos com variáveis de produção socioeconômica (superlinear) e variáveis infraestruturais (sublinear). Um modelo de campo médio proposto por Bettencourt( BETTENCOURT , 2013) parece apresentar uma prossível explicação para a origem dessas leis de escala nas interações sociais. Essa hipótese ainda carece, entretanto, de maiores comprovações empíricas e de maiores explorações do modelo proposto. O presente trabalho apresenta os resultados de uma exploração das leis de escala entre as cidades brasileiras e uma tradução do modelo de Bettencourt em uma estrutura de modelagem por agentes. Os padrões de escalamento das cidades brasileiras parecem seguir aqueles encontrados em outras cidades do mundo com certa robustez. Escalamentos de variáveis de arrecadação e de despesas foram estudados e as cidades brasileiras parecem otimizá-los a medida que crescem. O modelo se mostrou coerente com os fatos observados empiricamente e indicou que cidades muito desiguais tendem a ter menores produções socioeconômicas e que áreas de interações maiores e custos de transporte menores tendem a produzir mais interações socioeconômicas / Throughout history science has tried in many ways to sistematyze the knowledge about cities. Recent empirical discoveries started a new urban science, based on complex systems and data science( BATTY , 2013). One of the empirical foundation of this science is the scaling laws of diferent urban variables in relation to the urban population size. As a main hypothesis, it is sugested that as diferent as cities may be, there seems to be an evident scaling pattern between population size and socioeconomic production (superlinear) and infrastrufture variables (sublinear). A mean field model proposed by Bettencourt( BETTENCOURT , 2013) appears to present a plausible explanation for the origin of scaling laws in social interactions. However, this hypothesis still lacks more concluding empirical proof and further study of the model itself. This paper presents the results of an exploration of the scaling laws among Brazilian cities and a translation of Bettencourts model in a ABM framework. The scaling patterns of Brazilian cities appear to follow those found in other cities in the world with a certain robustness. Tax revenues and costs scaling were studied and Brazilian cities seem to optimize them as they grow. The model proved to be consistent with the facts observed empirically and indicated that very unequal city tend to have lower socioeconomic productions and greater areas of interactions and lower transportation costs tends to imply greater socioeconomic productions

TEIXEIRA, Rivania Maria do Nascimento. Leis de escala em mapeamentos discretos. 2016. 85 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2016-07-18T18:20:56Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_rmnteixeira.pdf: 5826571 bytes, checksum: 6cde4ae78436e469a71b8b9608331776 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2016-07-18T18:22:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_rmnteixeira.pdf: 5826571 bytes, checksum: 6cde4ae78436e469a71b8b9608331776 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-18T18:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_rmnteixeira.pdf: 5826571 bytes, checksum: 6cde4ae78436e469a71b8b9608331776 (MD5) Previous issue date: 2016 / In this work we are going to investigate the scale formalism in discret mappings. In 1D mappings, we explore the asymptotic decays to the steady state with focus in three types of bifurcation: transcriptical, pitchfork and period-doubling. We identify this behavior through a well defined generalized homogeneous function with critical exponents. Next to the bifurcation point, the decay to the fix point occurs by an exponential function, which is given by a power law that is independent of the non-linearity mapping. The numerical results obtained agree with the analytical results. We also apply the scale formalism in conservatives and dissipatives bidimensional mappings. In the conservative case, our goal was analyze the behavior of the chaotics orbits next to the phase transition from the integrable to the non-integrable. Next to that transition, we describe the dynamical system using a generalized homogeneous function for which we found a power law that describe the behavior of the criticality. Through a phenomenological discussion, we found critical exponents in agree with the analytical description. In the dissipative case, our main goal was to investigate the influence of a dissipative term in the dynamics, causing a phase transition - suppression of unlimited difusion of the action variable. Following a phenomenological approach with an analytical description, we were able to determine the critical exponents using a generalized homogeneous function. / Neste trabalho investigamos algumas aplicações do formalismo de escala em mapeamentos discretos. Exploramos os decaimentos assintóticos ao estado estacionário com foco em três tipos de bifurcações em mapeamentos unidimensionais: bifurcação transcrítica, bifurcação supercrítica de forquilha e bifurcação de duplicação de período. Caracterizamos este comportamento através de uma função homogênea generalizada com expoentes críticos bem definidos. Próximo ao ponto de bifurcação o decaimento ao ponto fixo ocorre através de uma função exponencial cujo o tempo de relaxação é caracterizado por uma lei de potência que independe da não linearidade do mapa. Os resultados obtidos numericamente harmonizam com os resultados analíticos. Aplicamos também o formalismo de escala em mapeamentos bidimensionais conservativos e dissipativos. No caso conservativo, nosso objetivo foi analisar o comportamento de órbitas caóticas próximas à transição de fase de integrável para não integrável. Próximo à esta transição, descrevemos o sistema dinâmico utilizando uma função homogênea generalizada para a qual encontramos um lei de escala que descreve o comportamento da ação quadrática média próximo à transição. Através de uma discussão fenomenológica, encontramos expoentes críticos que corroboram com a descrição analítica. No caso dissipativo, nosso principal objetivo foi investigar a influência na dinâmica ao ser introduzido um termo dissipativo, causando a supressão da difusão ilimitada da variável ação quadrática média. Seguimos uma descrição fenomenológica acompanhada de uma descrição analítica e assim, determinamos os expoentes críticos usando uma função homogênea generalizada.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1486986 bytes, checksum: a086a712989295bff60986e7d0bcdd7e (MD5) Previous issue date: 2010-02-25 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Cadmium telluride films grown on glass substrates covered by fluorine doped tin oxide (TCO) were studied by generic dynamical scaling theory proposed by L ópez et al. [Phys. Rev. Lett. 84, 2199 (2000)]. The samples were grown by Ferreira et al. [Appl. Phys. Lett. 88, 244102 (2006)] using hot wall epitaxy and the interface scaling properties were investigated in this work using the power spectrum, height-height correlation function, and interface width. The theory adopted has six scaling exponents, but only four of them are independent. However, in order to classify which growth regime the system follows one should analyze three of these exponents, namely, α, αloc and αs which are related to the global, local, and power spectrum fluctuations, respectively. The results show that the studied system exhibit anomalous scaling behavior characterized by global roughness exponent di fferent from the local one. Actually, in agreement with the adopted theory we have found a growth regime ruled by faceted interfaces, characterized by αloc = 1 and α ≠ αs > 1. This prediction of the anomalous scaling theory was corroborated by atomic force microscopy of the samples. We conjecture that non-local effects, caused by the initial disorder imposed by the amorphous substrate, rule the anomalous scaling. / Filmes de telureto de cádmio crescidos sobre substratos de vidro recobertos com oxido de estanho dopado com flúor (TCO) foram estudados usando a teoria de escala dinâmica proposta por Lopez et al. [Phys. Rev. Lett. 84, 2199 (2000)]. As amostras foram crescidas por Ferreira et al. [Appl. Phys. Lett. 88, 244102 (2006)] usando a técnica de epitaxia por paredes quentes e as propriedades de escala da interface foram investigadas neste trabalho através do espectro de potência, da função de correlação de alturas e da espessura da interface. A teoria usada possui seis expoentes de escala, sendo quatro independentes. Entretanto, para classificar qual regime de crescimento o sistema obedece deve-se analisar três desses expoentes, a saber, α, αloc e αs relacionados com as flutuações globais, locais e do espectro de potência da interface, respectivamente. Os resultados mostram que o sistema estudado apresenta comportamento de escala anômalo caracterizado pelo expoente de rugosidade global diferente da rugosidade local. Mais precisamente, em acordo com a teoria usada, encontramos um regime de crescimento com interfaces facetadas caracterizadas por α loc = 1 e α ≠ α s > 1. Essa previsão da teoria de escala anômala foi corroborada através de microscopia de força atômica das amostras. Conjecturamos que efeitos não-locais originados pela desordem inicial imposta pelo substrato amorfo são os fatores que originam o comportamento de escala anômalo.

A partir do final do século 20, o governo federal criou vários programas visando a ampliação de acesso ao saneamento básico. Embora esses programas tenham trazido o abastecimento de água potável e a coleta de resíduos sólidos para a maioria dos municípios brasileiros, o esgotamento sanitário ainda está espacialmente concentrado na região Sudeste e nas áreas mais urbanizadas. Para explicar esse padrão espacialmente concentrado, é frequentemente assumido que o tamanho das cidades realmente importa para o saneamento básico, especialmente para o esgotamento sanitário. De fato, à medida que as cidades crescem em tamanho, devemos esperar economias de escala no volume de infraestrutura de saneamento. Economias de escala na infra-estrutura implicam uma redução nos custos de saneamento básico, de forma proporcional ao tamanho da cidade, levando também a uma (esperada) relação de lei de escala (ou de potência) entre os gastos com saneamento básico e o tamanho da cidade. Usando a população, N(t), como medida do tamanho da cidade no momento t, a lei de escala para infraestrutura assume o formato Y(t) = Y0N(t)&#946 onde &#946 &#8776 0.8 < 1, Y denota o volume de infraestrutura e Y0 é uma constante. Diversas propriedades das cidades, desde a produção de patentes e renda até a extensão da rede elétrica, são funções de lei de potência do tamanho da população com expoentes de escalamento, &#946, que se enquadram em classes distintas. As quantidades que refletem a criação de riqueza e a inovação têm &#946 &#8776 1.2 > 1 (retornos crescentes), enquanto aquelas responsáveis pela infraestrutura exibem &#946 &#8776 0.8 < 1 (economias de escala). Verificamos essa relação com base em dados extraídos do Sistema Integrado de Planejamento e Orçamento (SIOP), que abrangem transferências com recursos não onerosos, previstos na Lei Orçamentária Anual (LOA), na modalidade saneamento básico. No conjunto, os valores estimados de &#946 mostram redução das transferências da União Federal para saneamento básico, de forma proporcional ao tamanho dos municípios beneficiários. Para a dotação inicial, valores programados na LOA, estimado foi de aproximadamente: 0.63 para municípios com população superior a dois mil habitantes; 0.92 para municípios acima de vinte mil habitantes; e 1.18 para municípios com mais de cinquenta mil habitantes. A segunda fonte de dados identificada foi o Diário Oficial da União (DOU), periódico do governo federal para publicação de atos oficiais. Os dados fornecidos pelo DOU referem-se aos recursos não onerosos e também aos empréstimos com recursos do Fundo de Garantia por Tempo de Serviço (FGTS). Para extração dos dados textuais foram utilizadas técnicas de Processamento de Linguagem Natural(PLN). Essas técnicas funcionam melhor quando os algoritmos são alimentados com anotações - metadados que fornecem informações adicionais sobre o texto. Por isso geramos uma base de dados, a partir de textos anotados do DOU, para treinar uma rede LSTM bidirecional aplicada à etiquetagem morfossintática e ao reconhecimento de entidades nomeadas. Os resultados preliminares obtidos dessa forma estão relatados no texto / Starting in the late 20th century, the Brazilian federal government created several programs to increase the access to water and sanitation. However, although these programs made improvements in water access, sanitation was generally overlooked. While water supply, and waste collection are available in the majority of the Brazilian municipalities, the sewage system is still spatially concentrated in the Southeast region and in the most urbanized areas. In order to explain this spatially concentrated pattern it is frequently assumed that the size of cities does really matter for sanitation services provision, specially for sewage collection. As a matter of fact, as cities grow in size, one should expect economies of scale in sanitation infrastructure volume. Economies of scale in sanitation infrastructure means a decrease in basic sanitation costs, proportional to the city size, leading also to a (expected) power law relationship between the expenditure on sanitation and city size.Using population, N(t), as the measure of city size at time t, power law scaling for infrastructure takes the form Y(t) = Y0N(t)&#946 where &#946 &#8776 0.8 < 1, Y denotes infrastructure volume and is a constant. Many diverse properties of cities from patent production and personal income to electrical cable length are shown to be power law functions of population size with scaling exponents, &#946, that fall into distinct universality classes. Quantities reflecting wealth creation and innovation have &#946 &#8776 1.2 > 1 (increasing returns), whereas those accounting for infrastructure display &#946 &#8776 0.8 < 1 (economies of scale). We verified this relationship using data from federal government databases, called Integrated Planning and Budgeting System, known as SIOP. SIOP data refers only to grants, funds given to municipalities by the federal government to run programs within defined guidelines. Preliminary results from SIOP show decrease in Federal Grants to Brazilian Municipalities, proportional to the city size. For the initial budget allocation, &#946 was found to be roughly 0.63 for municipalities above twenty thousand inhabitants; to be roughly 0.92 for municipalities above twenty thousand inhabitants; and to be roughly 1.18 for municipalities above fifty thousand inhabitants. The second data source is DOU, government journal for publishing official acts. DOU data should give us information not only about grants, but also about FGTS funds for basic sanitation loans. In order to extract data from DOU we have applied Natural Language Processing (NLP) tools. These techniques often work better when the algorithms are provided with annotations metadata that provides additional information about the text. In particular, we fed a database with annotations into a bidirectional LSTM model applied to POS Tagging and Named-entity Recognition. Preliminary results are reported in the paper

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Neste trabalho investigamos algumas aplicaÃÃes do formalismo de escala em mapeamentos discretos. Exploramos os decaimentos assintÃticos ao estado estacionÃrio com foco em trÃs tipos de bifurcaÃÃes em mapeamentos unidimensionais: bifurcaÃÃo transcrÃtica, bifurcaÃÃo supercrÃtica de forquilha e bifurcaÃÃo de duplicaÃÃo de perÃodo. Caracterizamos este comportamento atravÃs de uma funÃÃo homogÃnea generalizada com expoentes crÃticos bem definidos. PrÃximo ao ponto de bifurcaÃÃo o decaimento ao ponto fixo ocorre atravÃs de uma funÃÃo exponencial cujo o tempo de relaxaÃÃo à caracterizado por uma lei de potÃncia que independe da nÃo linearidade do mapa. Os resultados obtidos numericamente harmonizam com os resultados analÃticos. Aplicamos tambÃm o formalismo de escala em mapeamentos bidimensionais conservativos e dissipativos. No caso conservativo, nosso objetivo foi analisar o comportamento de Ãrbitas caÃticas prÃximas à transiÃÃo de fase de integrÃvel para nÃo integrÃvel. PrÃximo à esta transiÃÃo, descrevemos o sistema dinÃmico utilizando uma funÃÃo homogÃnea generalizada para a qual encontramos um lei de escala que descreve o comportamento da aÃÃo quadrÃtica mÃdia prÃximo à transiÃÃo. AtravÃs de uma discussÃo fenomenolÃgica, encontramos expoentes crÃticos que corroboram com a descriÃÃo analÃtica. No caso dissipativo, nosso principal objetivo foi investigar a influÃncia na dinÃmica ao ser introduzido um termo dissipativo, causando a supressÃo da difusÃo ilimitada da variÃvel aÃÃo quadrÃtica mÃdia. Seguimos uma descriÃÃo fenomenolÃgica acompanhada de uma descriÃÃo analÃtica e assim, determinamos os expoentes crÃticos usando uma funÃÃo homogÃnea generalizada. / In this work we are going to investigate the scale formalism in discret mappings. In 1D mappings, we explore the asymptotic decays to the steady state with focus in three types of bifurcation: transcriptical, pitchfork and period-doubling. We identify this behavior through a well defined generalized homogeneous function with critical exponents. Next to the bifurcation point, the decay to the fix point occurs by an exponential function, which is given by a power law that is independent of the non-linearity mapping. The numerical results obtained agree with the analytical results. We also apply the scale formalism in conservatives and dissipatives bidimensional mappings. In the conservative case, our goal was analyze the behavior of the chaotics orbits next to the phase transition from the integrable to the non-integrable. Next to that transition, we describe the dynamical system using a generalized homogeneous function for which we found a power law that describe the behavior of the criticality. Through a phenomenological discussion, we found critical exponents in agree with the analytical description. In the dissipative case, our main goal was to investigate the influence of a dissipative term in the dynamics, causing a phase transition - suppression of unlimited difusion of the action variable. Following a phenomenological approach with an analytical description, we were able to determine the critical exponents using a generalized homogeneous function.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study presents a review of the statistical theory for the inertial range of welldeveloped turbulent flows. The main focus of the study is on the experimental estimation of the so called intermittency exponent through recently developed statistical methods and its possible dependence on large scale mechanisms. The analysis employed allows to observe that even in very high Reynolds number, as those occurring in atmospheric boundary layer flows, clear scaling laws (power laws) are never observed in the inertial range. Comparing the non-scaling invariant models proposed in the literature, it is observed that the logarithmic scaling (SREENIVASAN; BERSHADSKII, 2006b) is suitable for all turbulence scenarios analyzed. Likewise, the classic isotropicincompressibility relation S⊥ 2 (r)/Sk 2(r), which relates longitudinal and transversal second rank tensors (structure functions), it is not constant but slightly dependent on the scale r in the inertial range. A recently developedmethodology for estimation of the intermittency coefficient (BASU et al., 2007) was modified according to the logarithmic scaling model in order to include the non-scaling invariance behavior. The new methodology allows obtaining more accurate estimations of the intermittency coefficient, even for short and noisy time series, as typically observed in sonic anemometry. The efficiency of the method is assessed by analysis of synthetic multifractal series and compared to wavelet-based multifractal formalism. Finally, the proposed methodology is applied to an atmospheric surface layer dataset and the variability of the estimations are assessed by employing a multifractal bootstrap method (PALU , 2008). Intermittency coefficients for velocity components and temperature are found to present large variability but no clear dependence on stability condition. It suggests that atmospheric stability does not directly affect the small-scale intermittency, therefore, other mechanisms may be responsible for the large variability found in the estimations. / O presente estudo apresenta uma revisão da teoria estatística aplicada ao intervalo inercial de um escoamento turbulento bem desenvolvido. A investigação principal é centrada nas estimativas experimentais do chamado coeficiente de intermitência através de métodos estatísticos recentemente desenvolvidos e sua possível dependência nos mecanismos de grande escalas. A análise empregada permite observar que mesmo em escoamentos com número de Reynolds muito alto, como em camadas limite atmosféricas, não são observadas leis de escalas (leis de potência) no intervalo inercial de turbulência. Considerando-se as proposições de modelos não invariantes de escala sugeridos na literatura e empregando-se dados turbulentos tanto de túnel de vento como de camada limite atmosférica, verifica-se que a lei de escala tipo logarítmica (SREENIVASAN; BERSHADSKII, 2006b) descreve adequadamente o intervalo inercial em todos os cenários de turbulência analisados. Da mesma forma, a relação de isotropia e incompressibilidade clássica S⊥ 2 (r)/Sk 2(r), a qual relaciona tensores de segunda ordem (funções estrutura) longitudinais e transversais, não é constante e sim levemente dependente em r no intervalos inercial. Se observa que uma expressão baseada na lei de escala logarítmica descreve razoavelmente bem esta dependência em r. Uma metodologia de estimativa do coeficiente de intermitência recentemente desenvolvida (BASU et al., 2007) foi modificada para incluir o efeito de não invariância de escala de acordo com o modelo de lei de escala logarítmica. Esta nova metodologia permite se obter estimativas mais precisas de parâmetros de intermitência mesmo em séries de dados curtas e ruidosas, como as tipicamente obtidas por anemometria sônica na camada limite atmosférica. A eficiência do método é testada em séries multifractais sintéticas e comparada com resultados obtidos através de um formalismo multifractal baseado em ondaletas. Finalmente, dados de camada limite atmosférica superficial são analisados através da metodologia sugerida e variabilidade das estimativas são avaliadas com o emprego de uma ferramenta de reamostragem multifractal (PALU , 2008). Os parâmetros de intermitência para as três componentes de velocidade e temperatura apresentaram grande variabilidade em relação ao parâmetro de estabilidade atmosférica, entretanto não foi observado um padrão de dependência definido. Isto sugere que a estabilidade atmosférica não tem um papel significativo nas estatísticas do intervalo inercial, assim outros mecanismos devem ser os responsáveis pela grande variabilidade das estimativas.