Tese de doutoramento. Engenharia Informática. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Submitted by Bruna Alves Ferraz (bruna.alves.ferraz@gmail.com) on 2018-01-12T12:56:17Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_BrunaAF.pdf: 1135818 bytes, checksum: 02e01c1ac05f20f13657b40ed7d959fe (MD5) / Rejected by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br), reason: Prezada Bruna Alves Ferraz, Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: - Capa - Faltou a capa no documento enviado. Este item é elemento obrigatório de acordo com as normas de trabalhos do seu Programa de Pós Graduação e deve vir antes da Página de rosto. Agradecemos a compreensão e aguardamos o envio do novo arquivo. Atenciosamente, Biblioteca Campus Rio Claro Repositório Institucional UNESP on 2018-01-12T16:18:28Z (GMT) / Submitted by Bruna Alves Ferraz (bruna.alves.ferraz@gmail.com) on 2018-01-15T18:07:31Z No. of bitstreams: 1 Bruna Alves Ferraz.pdf: 1341591 bytes, checksum: 6e9837abd2a00d05c9ba70d843b7c4c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br) on 2018-01-15T18:18:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ferraz_ba_me_rcla.pdf: 1265910 bytes, checksum: 9b0bcbf17772b4ac87b8058427405948 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-15T18:18:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ferraz_ba_me_rcla.pdf: 1265910 bytes, checksum: 9b0bcbf17772b4ac87b8058427405948 (MD5) Previous issue date: 2017-12-19 / Neste trabalho discutiremos alguns métodos clássicos para otimização irrestrita, a saber o Método de Cauchy e o Método de Newton, e analisaremos a convergência desses métodos. Veremos que o Método de Cauchy, que faz a cada iteração uma busca unidirecional na direção de máxima descida, ou seja, na direção oposta ao gradiente, tem convergência linear. O método de Newton, por outro lado, minimiza, em cada iteração, a aproximação quadrática da função objetivo. Nos métodos de busca unidirecional é preciso minimizar uma função a partir de um certo ponto, segundo uma direção dada, que é a direção de busca. Por essa razão, estudaremos o Método da Seção Áurea, que fornece uma minimização exata de uma função real de uma variável real. / In this work we will discuss some classic methods for unrestricted optimization, namely the Cauchy Method and Newton’s Method, and we will analyze the convergence of those methods. We will see that the Cauchy Method, that realizes on each iteration a unidirectional search in the direction of maximum descent, that is, in the direction opposite to the gradient, has linear convergence. The Newton Method, on the other hand, minimizes, in each iteration, the quadratic approximation of the objective function. In unidirectional search methods, one must minimize a function from a certain point in a given direction, which is the search direction. For that reason, we will study the Golden Section Method, which provides the exact minimization of a real function of a real variable.

Diante dos problemas vivenciados no ensino da Física cabe ao professor a tarefa de tentar combater as dificuldades de seus alunos, proporcionando-lhes experiências de aprendizagem eficazes, procurando atualizar, tanto quanto possível, os instrumentos pedagógicos que utiliza. Considerando a especificidade experimental da Física, a realização de atividades de laboratório faz-se de grande importância. Porém, uma reflexão a respeito de como utilizar tais atividades é necessária para que possam realmente contribuir para uma aprendizagem significativa. Nesta busca, a utilização da aquisição automática de dados através de dispositivos do tipo CBL (do inglês Calculator Based Laboratory) pode, sem dúvida, trazer grande contribuição. Aliando-se à grande potencialidade do uso destes dispositivos, à inexistência de trabalhos divulgados envolvendo seu uso no ensino de Física no Brasil e, finalmente, ao fato deste ser um equipamento adquirido recentemente pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Pelotas, instituição na qual este trabalho foi desenvolvido, optou-se por propor nesta dissertação a utilização de tais equipamentos em laboratório didático de Física Térmica no ensino médio. Dentre os assuntos abordados cita-se: calor, temperatura e energia interna; resfriamento de um corpo; mudança de estado físico e pressão de vapor; transmissão do calor. Alguns destes assuntos não são normalmente abordados no ensino médio, como a lei de resfriamento e análise da curva de pressão de vapor. Outros tópicos levam a uma maior contextualização da Física, como umidade relativa do ar e formação de geada. Esta proposta é fundamentada pela teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel e pela teoria da interação social de Lev Vigotski Através desta experiência de implementação em aulas regulares de ensino médio, espera-se verificar a possibilidade de sua utilização neste nível de ensino. Como produto deste trabalho de dissertação, foi produzido material instrucional que compreende guias experimentais e textos envolvendo os conteúdos abordados, assim como material hipermídia sobre transmissão do calor contendo algumas animações e teste interativo desenvolvidos em Flash MX. Todo este material foi concebido e implementado buscando levar o aluno a uma aprendizagem significativa dos conceitos físicos.

No presente trabalho é proposto um conjunto de atividades de aquisição de dados para um laboratório didático de Física, no contexto de ensino tecnológico de escolas técnicas. São construídas rotinas de programação com a ferramenta Visual Basic for Applications (VBA), incorporadas em planilhas Excel, sendo a aquisição de dados através da porta de joystick da placa de som do microcomputador. As atividades propostas envolvem especialmente experimentos no campo da mecânica, no qual são investigados o sistema massa-mola, pêndulo simples e movimento de rotação de um pião. A metodologia proposta para estas atividades é embasada na teórica construtivista de Vygotsky. O material foi aplicado e avaliado em uma oficina oferecida para alunos de cursos superiores de tecnologia (Automação Industrial e Manutenção Industrial e Sistemas de Informação) do CEFET/PR, unidade sudoeste do Paraná em 2005. O produto educacional deste trabalho consiste em um texto de apoio sobre medidas físicas e erros e sobre o uso da linguagem VBA em sistemas de aquisição de dados com a placa de som do microcomputador, e rotinas incorporadas a planilhas Excel que permitem a aquisição automática dos dados trabalhados nas atividades experimentais. No texto de apoio, também são sugeridas atividades para os alunos. As planilhas Excel (incluindo as macros VBA) constam o CD-ROM anexo a este trabalho, e estão disponibilizadas na web.

Espalhamento de íon de energia média (MEIS), em conjunto com as técnicas de sombreamento e bloqueio, representa um poderoso método para a determinação de parâmetros estruturais e vibracionais de superfícies cristalinas. Apesar disto, as formas do espectro de perda de energia iônica não são, normalmente, completamente analisadas, pois requerem um conhecimento profundo dos mecanismos de transferência de energia. A probabilidade de excitação/ionização para cada camada interna em uma colisão única representa um aspecto importante neste caso, uma vez que são envolvidas só algumas colisões. Assim, teorias padrão de freamento ou métodos semi-empíricos baseados em distribuições gaussianas de perda de energia não podem ser utilizadas neste caso. Em substituição, a dependência quanto ao parâmetro de impacto dos processos eletrônicos de excitação deve ser levado em conta em uma aproximação estocástica que conduz, em geral, a uma forma assimétrica. Além disso, sob condições de sombreamento e bloqueio somente colisões com um pequeno parâmetro de impacto são importantes. Este é o melhor cenário para o estudo dos processos de perda de energia envolvendo elétrons de camada interna. Isto é o que ocorre em medidas de alta-resolução do chamado pico de superfície, uma estrutura de alta-energia que surge em experimentos de retroespalhamento de materiais cristalinos. Esta estrutura têm sido amplamente medida em experimentos de canalização, mas nunca foi analisada apesar de sua detalhada forma. Neste trabalho foi realizada a simulação da distribuição de perda de energia para o pico de superfície, através do programa SILISH (SImulation of LIne SHape). As simulações foram feitas para prótons incidindo sobre os principais eixos de simetria da superfície limpa de Al(110) e de uma amostra não preparada de Si(100). Nesta trabalho foi realizada a primeira simulação ab initio do pico de superfície usando o método de canais acoplados e o modelo de partículas independentes para a perda de energia eletrônica em colisões atômicas únicas. Foi observado que as grandes perdas de energia provenientes da ionização/excitação das camadas internas (camada L) é responsável pela assimetria do pico de superfície. Entretanto, mesmo usando os métodos atuais mais precisos para o cálculo da perda de energia eletrônica (através do método de canais acoplados), importantes desacordos são ainda observados entre a simulação e os dados experimentais. Estes desvios são atribuídos à quebra do modelo de elétron independente. Desta forma, medidas de perda de energia sob condições de sombreamento/bloqueio podem servir para aumentar nosso entendimento sobre sistemas eletrônicos correlacionados. / Medium-energy ion scattering (MEIS) in connection with shadowing and blocking techniques is a powerful method for the determination of strutctural and vibrational parameters of crystalline surfaces. Nevertheless, the shapes of ion energy-loss spectra are usually not full analyzed, because this requires an improved knowledge on the energy-transfer mechanisms. The differential excitation/ionization probability for each subshell in a single collision is the important quantity in this case, since generally only few collisions are involved. Thus, standard stopping theories or semi-empirical methods based on gaussian energy-loss distributions cannot sucessfully be used. Instead, the impact parameter dependence of electronic exctitation processes has to be taken into account in a stochastic approach which leads, in general, to an asymmetric line shape. Moreover, under shadowing and blocking conditions only collisions with very small impact parameters are important. This provides the best scenario to study the energy-loss processes involving inner-shell electrons. In fact, this is realized in high-resolution measurements of the so-called surface peak, a high-energy structure that appears in backscattering experiments for crystalline materials. This structure has been widely measured in channeling experiments, but was never analyzed regarding its detailed shape. Here we report on a Monte Carlo simulation of the energy-loss distribution of the surface peak (SILISH: SImulation of LIne SHape). The simulations were performed for protons impinging on the main axes of a clean Al(110) surface as well as on non-prepared Si(100) surface. We provide the first full ab-initio simulation of the surface peak using the coupled-channel method and the independent-particle model for the electronic energy loss in individual atomic collisions. We have observed that large energy losses arising from inner-shell (L-shell) ionization/excitation are responsible for the surface peak asymmetry. However, even using the most precise current methods of calculating the electronic energy loss (through the coupled-channel method), important disagreements are still observed between the experimental data and the simulation. These deviations are attributed to a breakdown ot the independent-electron model. In this way, measurements of the energy loss under shadowing/blocking conditions might serve to improve out understanding of dynamically correlated electronic systems.

Nesse trabalho, o docking e a dinâmica molecular foram utilizados como métodos de investigação das formas de interação entre um oligonucleotídeo de B-DNA e duas novas Bases de Tröger fluorescentes, com o propósito de verificar sua potencialidade como sondas biológicas. Para o docking molecular foi utilizado o protocolo descrito por Ricci et. al. (2009), que demonstrou ser um método promissor para reconhecer os modos de ligação e descrever a interação entre as Bases de Tröger e os oligonucleotídeos. Os complexos obtidos a partir dos docking foram utilizados como ponto de partida para as simulações de dinâmica molecular usando o programa GROMACS e o campo de força AMBER03, como descrito por Ricci et. al. (2010). A análise dos resultados das simulações mostraram a possibilidade, de que as Bases de Tröger podem interagir de maneiras diferentes com o oligonucleotídeo com preferência pela interação com sulco menor desse receptor. Durante todas as simulações os ligantes mantiveram-se com uma forte interação com o oligonucleotídeo, sem causar a desnaturação do mesmo. Globalmente, os resultados sugerem que as Bases de Tröger podem interagir com o sulco menor do oligonucleotídeo mas também são capazes de interagir como intercaladores. Devido as fortes interações, e també as propriedades fotofísicas (das Bases de Tröger propostas nesse trabalho), essas moléculas podem atuar como possíveis sondas biológicas. / In this work, docking and molecular dynamics simulations were used to ingestigate the interaction between a B-DNA oligonucleotide and two fluorescent Tröger´s bases, in order to verify their potential use as biological probes. For dockings was used protocol described by Ricci et. al. (2009), which proved to be a promising method to recognize the binding modes and describe the interaction between this class of compounds and the oligonucleotide. The complexes obtained from dockings were used as starting point for molecular dynamics simulations using GROMACS and the AMBER03 Force Field, as described by Ricci et. al. (2010). The analyzes of the simulation results showed the possibility that the Tröger Bases can interact in different ways with the oligonucleotide, with some preference for this receptor´s minor groove. During all simulations the ligands have maintained a strong interaction with the oligonucleotide, without causing denaturation of the same. Overall, the results suggest that Tröger´s Bases may interact with the minor groove of olinucleotide but are also able to interact as an intercalator, depending upon the substituents present. Due to the strong interactions, and also the peculiar photophysical properties, this class of molecules may act as a potential DNA probe.

Nesta dissertação será apresentada uma alternativa para o aprendizado do sensoriamento remoto através de uma página web, a qual pode ser utilizada como ferramenta de apoio às disciplinas regulares ou como material de pesquisa. Através da integração das linguagens de programação C e PHP, algumas das principais técnicas de processamento digital de imagens (PDI) são disponibilizadas via web juntamente com a explicação dos algoritmos, fórmulas e métodos utilizados, bem como é disponibilizado o material teórico sobre o assunto. / This Dissertation will be presented an alternative to the learning of remote sensing through a web page, which can be used as a tool to support regular disciplines or as material for research. Through the programming integration of the languages C and PHP, some of the main techniques for the processing of digital images (PDI) are available through the web as well as the algorithms explanation, formulas, used methods and the theoretical material on the subject.

Nesta dissertação será apresentada uma alternativa para o aprendizado do sensoriamento remoto através de uma página web, a qual pode ser utilizada como ferramenta de apoio às disciplinas regulares ou como material de pesquisa. Através da integração das linguagens de programação C e PHP, algumas das principais técnicas de processamento digital de imagens (PDI) são disponibilizadas via web juntamente com a explicação dos algoritmos, fórmulas e métodos utilizados, bem como é disponibilizado o material teórico sobre o assunto. / This Dissertation will be presented an alternative to the learning of remote sensing through a web page, which can be used as a tool to support regular disciplines or as material for research. Through the programming integration of the languages C and PHP, some of the main techniques for the processing of digital images (PDI) are available through the web as well as the algorithms explanation, formulas, used methods and the theoretical material on the subject.

Diante dos problemas vivenciados no ensino da Física cabe ao professor a tarefa de tentar combater as dificuldades de seus alunos, proporcionando-lhes experiências de aprendizagem eficazes, procurando atualizar, tanto quanto possível, os instrumentos pedagógicos que utiliza. Considerando a especificidade experimental da Física, a realização de atividades de laboratório faz-se de grande importância. Porém, uma reflexão a respeito de como utilizar tais atividades é necessária para que possam realmente contribuir para uma aprendizagem significativa. Nesta busca, a utilização da aquisição automática de dados através de dispositivos do tipo CBL (do inglês Calculator Based Laboratory) pode, sem dúvida, trazer grande contribuição. Aliando-se à grande potencialidade do uso destes dispositivos, à inexistência de trabalhos divulgados envolvendo seu uso no ensino de Física no Brasil e, finalmente, ao fato deste ser um equipamento adquirido recentemente pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Pelotas, instituição na qual este trabalho foi desenvolvido, optou-se por propor nesta dissertação a utilização de tais equipamentos em laboratório didático de Física Térmica no ensino médio. Dentre os assuntos abordados cita-se: calor, temperatura e energia interna; resfriamento de um corpo; mudança de estado físico e pressão de vapor; transmissão do calor. Alguns destes assuntos não são normalmente abordados no ensino médio, como a lei de resfriamento e análise da curva de pressão de vapor. Outros tópicos levam a uma maior contextualização da Física, como umidade relativa do ar e formação de geada. Esta proposta é fundamentada pela teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel e pela teoria da interação social de Lev Vigotski Através desta experiência de implementação em aulas regulares de ensino médio, espera-se verificar a possibilidade de sua utilização neste nível de ensino. Como produto deste trabalho de dissertação, foi produzido material instrucional que compreende guias experimentais e textos envolvendo os conteúdos abordados, assim como material hipermídia sobre transmissão do calor contendo algumas animações e teste interativo desenvolvidos em Flash MX. Todo este material foi concebido e implementado buscando levar o aluno a uma aprendizagem significativa dos conceitos físicos.

No presente trabalho é proposto um conjunto de atividades de aquisição de dados para um laboratório didático de Física, no contexto de ensino tecnológico de escolas técnicas. São construídas rotinas de programação com a ferramenta Visual Basic for Applications (VBA), incorporadas em planilhas Excel, sendo a aquisição de dados através da porta de joystick da placa de som do microcomputador. As atividades propostas envolvem especialmente experimentos no campo da mecânica, no qual são investigados o sistema massa-mola, pêndulo simples e movimento de rotação de um pião. A metodologia proposta para estas atividades é embasada na teórica construtivista de Vygotsky. O material foi aplicado e avaliado em uma oficina oferecida para alunos de cursos superiores de tecnologia (Automação Industrial e Manutenção Industrial e Sistemas de Informação) do CEFET/PR, unidade sudoeste do Paraná em 2005. O produto educacional deste trabalho consiste em um texto de apoio sobre medidas físicas e erros e sobre o uso da linguagem VBA em sistemas de aquisição de dados com a placa de som do microcomputador, e rotinas incorporadas a planilhas Excel que permitem a aquisição automática dos dados trabalhados nas atividades experimentais. No texto de apoio, também são sugeridas atividades para os alunos. As planilhas Excel (incluindo as macros VBA) constam o CD-ROM anexo a este trabalho, e estão disponibilizadas na web.