As propriedades dosimétricas de um feixe de radiação utilizado em Radioterapia estão diretamente ligadas ao espectro de energia produzido pela unidade de tratamento. Dessa forma, o desenvolvimento de metodologias que permitam avaliar de forma simples e acurada os espectros de feixes clínicos pode auxiliar no estabelecimento da qualidade dos tratamentos realizados. Baseado nisso, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia acurada e de baixo custo para a determinação dos espectros primários dos campos de radiação utilizados em radioterapia a partir de medidas de transmissão em atenuadores de alumínio, cobre chumbo e acrílico, utilizando o método da transformada inversa de Laplace. Simulação Monte Carlo com o código PENELOPE, apresentou-se como uma ferramenta indispensável na avaliação dos resultados obtidos para os diferentes materiais e na validação dos espectros reconstruídos por meio da simulação de parâmetros dosimétricos que caracterizam o feixe. Um programa em linguagem FORTRAN foi elaborado para o cálculo da transformada inversa de Laplace e os dados obtidos foram investigados em função de parâmetros do programa e do ajuste realizado para a curva de transmissão. A diferença máxima de 4,4% para o feixe clínico de 6 MV e de 4,2% para o feixe de 10 MV, entre os valores experimentais de PDP e simulados com o espectro reconstruído, utilizando o alumínio como material atenuador, confirmam a acurácia da metodologia na reconstrução de feixes radioterápicos produzidos em aceleradores clínicos. / The dosimetric properties of a radiation beam used in radiotherapy are directly related to the energy spectrum produced by the treatment unit. Therefore, the development of methodologies to evaluate in a simple and accurate way the spectra of clinical beams can help establishing the quality of the treatment. Based on this, the purpose of this work was to develop an accurate and low cost methodology for the determination of the primary spectra of radiation fields used in radiotherapy from measurements of transmission in attenuators of aluminum, copper, lead and acrylics and using the method of the inverse Laplace transform. Monte Carlo simulation with PENELOPE code was an essential tool in evaluating the results obtained for different materials and validating the spectra reconstructed by the simulation of dosimetric parameters that characterize the beam. A program in FORTRAN was developed to calculate the inverse Laplace transform and the data obtained were evaluated in regard the parameters of the program and the fitting used for the transmission curve. The maximum difference of 4.4% for the clinical beam of 6 MV and 4.2% for the beam of 10 MV, between the experimental and simulated PDP with the reconstructed spectrum, using aluminum as the attenuator material, confirm the accuracy of the methodology of spectra reconstruction of radiotherapy beams produced by clinical accelerators.

Nanopartículas de ouro (AuNP) compõem o estado da arte da medicina oncológica atual sendo extensivamente investigadas para aplicações em radioterapia de câncer. O acúmulo seletivo em tecidos tumorais de vascularização desordenada causa retenção aumentada das AuNP no microambiente tumoral e aumenta a permeabilidade de drogas terapêuticas por elas carreadas. A radiossensibilização observada em células em cultura tratadas com AuNP é, contudo, resultado da resposta biológica à ambos os fenômenos bioquímicos de interação com a célula alvo e físicos de interação da AuNP com a radiação ionizante. A presença do ouro metálico no citoplasma celular durante a terapia com radiação ionizante aumenta a secção de choque de absorção fotoelétrica no tecido alvo, o que contribui para o aumento potencial do dano biológico letal. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho é avaliar a radiossensibilização causada por nanopartículas de ouro em radioterapia em termos de parâmetros físicos e radiobiológicos. Simulação Monte Carlo com o código PENELOPE foi utilizada para estudar como a densidade de ionização local é alterada pela criação de elétrons secundários em nanopartículas de 2-100nm após interação com os feixes primários de fótons de interesse clínico de 200kV, Ir-192, Cs-137, 6MV e Co-60. O Estudo da Nanopartícula Isolada demonstrou que a densidade de ionização é fortemente aumentada com a redução da energia do feixe primário (E) de ionização, sendo, entretanto, fracamente dependente do diâmetro das AuNP. O diâmetro da AuNP (d) modula, no entanto, o espectro de elétrons secundários ejetados ao tecido-mole disposto ao redor porque modifica o número de elétrons internamente absorvidos em cada nanopartícula. Quando concentrações de ouro (!!\") entre 0,001% e 1%, são consideradas no Estudo da Célula com Nanopartículas, é possível observar que a !!\" internalizada no citoplasma aumenta a fração de reforço da densidade de ionização no tecido alvo em até 200% para baixas energias, não ultrapassando 160% para feixes de megavoltagem. A principal conclusão desta etapa é que o reforço na densidade de ionização local é resultado do balanço entre os parâmetros estudados E e !!\", e o diâmetro da AuNP, modifica o número de fotoelétrons ejetados ao meio, influenciando portanto o potencial efeito biológico. A partir dos resultados do estudo por Monte Carlo, foram desenhados os estudos radiobiológicos in vitro e in vivo com células PC3 de adnocarcionama de próstata. Nanopartículas rod shaped (AuNR) - conjugadas com Goserelin (gAuNR) princípio ativo do quimioterápico Zoladex® foram sintetizadas com sucesso para aplicações nos sistemas biológicos e nanopartículas conjugadas com polietileno glicol (pAuNR) foram utilizadas como controle biocompatível e não bioespecífico em todos os ensaios. A dinâmica de uptake celular foi estudada in vitro demostrando que a presença do biomarcador na superfície das nanopartículas aumenta a concentração efetiva de ouro internalizada nas células alvo em 5 vezes quando comparada com pAuNR. Radiossensibilização aumentada foi observada em ensaios clonogênicos, apresentando essencialmente efetividade radiobiológica relativa 27% maior para o tecido com gAuNR incorporados, quando irradiado como feixe de 6MV, 58% e 78% maior quando irradiado com os feixes de Cs137 e Ir192 respectivamente. O estudo de biodistribuição in vivo em nude mice demonstrou que as nanopartículas bioconjugadas gAuNR tem acúmulo 3 vezes maior em tumores xenográficos de próstata do que pAuNR, e o seguimento tumoral acompanhado em 55 animais demonstrou expressiva efetividade terapêutica do uso de gAuNR em Radioterapia. Foi observado !!\"#$% de 24 e 20 dias para os grupos tratados com gAuNR e pAuNR irradiados com 6MV; Este número cresce para 28 e 18 quando as irradiações são realizadas com a fonte de Braquiterapia HDR de Ir-192. Os resultados consonantes dos estudos por Monte Carlo e ensaios radiobiológicos conduzem à proposição deste trabalho à luz de sua principal conclusão: Nanopartículas de ouro bioconjugadas, gAuNR, apresentam terapêutica efetiva na Radioterapia de câncer de próstata porque modulam o espectro de elétrons no citoplasma celular causando aumento local da densidade de ionização e reforço da probabilidade de dano letal. / Gold nanoparticles (AuNP) comprise the state of the art in medical oncology being extensively investigated for applications in cancer radiation therapy. The selective accumulation in tissues with disordered vascularization increases retention of AuNP in the tumor microenvironment, what leads to enhanced permeability of conjugated drugs carried by the AuNP. The radiosensitization observed in cells treated with AuNP however is result of a combined biological response to both biochemical and physical interactions of the conjugated AuNP with ionizing radiation. The presence of metallic gold in the cell cytoplasm during radiation therapy increases the photoelectric absorption cross-section in the target tissue, thus potentially increasing the lethal biological damage. In this context, the aim of this study is to evaluate the radiosensitization caused by gold nanoparticles in radiation therapy in terms of physical and radiobiological parameters. In order to investigate the density of ionizations in cells containing AuNP, the PENELOPE Monte Carlo code was used to simulate creation of secondary electrons in nanoparticles of 2-100nm after interaction with photon beams of clinical interest: 250kV, Ir-192, Cs-137, 6MV and Co-60. The theoretical analysis was performed in two steps: the Single AuNP Study and the Cell with AuNP Study. The first study predicts that enhancing nanoparticle diameter (d) from 2-10nm keeps the density of ionization enhanced in 22-28% for all kilovoltage beams and from 38-46% for all megavoltage beams, however increasing more than 5 times the yield of electrons ejected from the AUNP to the surrounding soft-tissue when the primary beam has its energy decreased from 6MV to 250kV. In the Cell with AuNP Study, the final concentration of gold in the cytoplasm (!!\") was increased from 0.001% to 1%, showing that concentration of gold strongly modifies the density of ionization in the cell, being up to 2 and 1.6 fold for low and high energies respectively. Sequentially, conjugated AuNP were synthesized with Goserelin Acetate (gAuNR) to target PC3 prostate cancer cells, and AuNP coated with polyethylene glycol (pAuNR) were used as non-biospecific control. The radiobiological assays were following designed based on the Monte Carlo results with 6MV, Cs-137 and the Ir-192 HDR Brachytherapy source. The in vitro cellular uptake study demonstrate that the biomarker in the surface of the nanoparticles increases the effective concentration of gold in the cytoplasm by 2.4 fold compared to pAuNR. The clonogenic assays demonstrate that the relative radiobiological effectiveness is enhanced in 27%, 58% and 78% for 6MV, Cs-137 and Ir-192 respectively when cells are treated with gAuNR for 24h prior irradiation. The conjugated nanoparticles were also submitted to ICP-MS based biodistribution study that demonstrate gAuNR accumulate 3 fold in xenografts prostate tumors than pAuNR. Following these results, a tumor re-growth study in nude mice was designed considering irradiations with the 6MV and the Ir-192 HDR Brachytherapy beam energies. Nanoparticles were administrated intravenously and tumors were followed for a maximum of 30 days. Tumor delay (!!\"#$%) of 20 and 24 days were observed for groups respectively treated with gAuNR and pAuNR and the 6MV beam; And !!\"#$% of 28 and 18 days were observed for groups respectively treated with gAuNR and pAuNR and the Ir-192 HDR Brachytherapy source. Both in vitro and in vivo studies, in consonance with the Monte Carlo predictions, demonstrate that conjugated AuNP, gAuNR, improve therapeutic effectiveness for treating prostate tumors because the gold nanoparticles modulate the effective spectrum of secondary electrons in the cytoplasm, locally enhancing the density of ionizations and thus increasing probability of lethal cellular damage.

Submitted by Liliane Ferreira (ljuvencia30@gmail.com) on 2018-08-21T14:06:33Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ohana Benevides Rodrigues - 2018.pdf: 55370195 bytes, checksum: 561eb17a68ab26adaad81c0fca8020af (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-22T12:50:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ohana Benevides Rodrigues - 2018.pdf: 55370195 bytes, checksum: 561eb17a68ab26adaad81c0fca8020af (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-22T12:50:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ohana Benevides Rodrigues - 2018.pdf: 55370195 bytes, checksum: 561eb17a68ab26adaad81c0fca8020af (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-06-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Liquid Argon Time Projection Chambers (LArTPCs) are ideal detectors for precision neutrino physics, but their technology is not completely mastered so far. In order to achieve a complete domain over the technology, the Liquid Argon In A Testbeam (LArIAT) experiment was built. LArIAT consists of a LArTPC placed at a dedicated calibration test beamline at Fermilab. In 2016 LArIAT performed the first pion-argon cross section measurement in history. The Aerogel Cherenkov detectors and the Muon Range Stack (MuRS) detector are auxiliary detectors whose purpose is to separate incoming pions and muons at the Time Projection Chamber (TPC) and separate the through-going muons and pions from the TPC, respectively. These detectors' data were not used on this first analysis due to the lack of people working on their data reconstruction. Therefore, on this work we used as tool the Geant4 Monte Carlo software to characterize the MuRS detector and quantify its purity and efficiency on muon/pion separation. / Câmaras de projeção temporal de argônio líquido (do inglês, LArTPC), são detectores considerados ideais para a física de neutrinos de alta precisão por permitirem a reconstrução de trajetórias de partículas com precisão na ordem de milímetros. Apesar de seu potencial, a tecnologia ainda não é perfeitamente dominada. Com este objetivo em mente, o experimento Liquid Argon In A Testbeam (LArIAT) foi construído. O LArIAT consiste em uma câmara de projeção temporal colocada em uma linha de feixe dedicada. Em 2016, o LArIAT apresentou a primeira medida de seção de choque entre píons e argônio líquido da história. Na ocasião da publicação deste resultado, dois dos detectores acessórios do experimento ainda não tinham seus dados reconstruídos: o detector Cherenkov de aerogel e o Muon Range Stack (MuRS). O último é o foco deste trabalho. O objetivo fundamental do MuRS é permitir a distinção entre píons e múons cujas trajetórias não estão completamente contidas dentro do LArTPC. Para investigar a capacidade do detector de distinguir múons e píons e quantificar sua eficiência e pureza, este trabalho simulou a interação de píons e múons com o detector via Monte Carlo utilizando o Geant4.

A disputa por parcelas de mercado impõe condições severas às empresas sob diversas perspectivas. Dentre elas salienta-se a crescente demanda por alta variedade de produtos, que por sua vez cria um ambiente de decisões gerenciais complexas e por vezes conflitantes. Neste contexto, dois pontos relativos a processos produtivos tornam-se cada vez mais importantes na implantação de estratégias diferenciadas: a programação da produção e a gestão de estoques. Esta dissertação apresenta uma sistemática que visa embasar decisões relativas a tais pontos, aprimorando o processo produtivo. Como primeira etapa, trata-se o problema relativo à programação da produção diária. Para tanto, é apresentada uma sistemática de seleção de variáveis de clusterização para agrupamento de produtos, a qual é integrada à Simulação de Monte Carlo (SMC) com objetivo de maximizar lucro. Os cenários propostos são aplicados em clusters (famílias de produtos) e não nos produtos de forma individual, simplificando e agilizando a programação da produção. O erro percentual em relação à situação real foi de 1%. A segunda etapa desta dissertação foca na seleção de variáveis de clusterização com vistas à gestão de estoques. Desta forma, é apresentada uma abordagem de seleção de variáveis para clusterização de 76 produtos em três clusters, sendo que para cada cluster são geradas políticas simultâneas de reposição dos produtos. Tais políticas são confrontadas, em termos de custos de colocação de pedidos e guarda de estoques, com os resultados gerados pelo Lote Econômico de Compras (LEC). A redução do volume de pedidos anuais se aproximou de 90%, enquanto que o incremento de custos relativos à guarda de produtos e processamento de pedidos foi de 0,2% frente ao custo gerado pelo LEC. / The dispute for larger market shares imposes hard conditions to companies in several perspectives. The growing demand for high variety of product models gives rise to complex productive scenarios, requiring precise managerial decisions. In this context, two points relating to production processes become increasingly important when implementing managerial strategies: production scheduling and inventory management. This dissertation presents an approach aimed at supporting decisions related to such points. As a first step, we tackle the daily scheduling problem presenting a systematic for selecting the most relevant variables for clustering products with similar features into groups; such groups are then integrated to a Monte Carlo Simulation (MCS) tailored to maximizing profit. In our propositions, managing clusters of products leads to simpler and faster managerial decisions regarding the production schedule. A proper training of the MCS parameters yielded a 1% deviation when compared to the real situation. The second part of this dissertation focuses on variable selection for clustering tailored to inventory management. For that matter, we present a variable selection approach for clustering 76 products into three clusters; such clusters are then integrated to a simultaneous inventory policy. The simultaneous policy aims at reducing costs of orders placement and simplifying the inventory management. When compared to the Economic Quantity Order (EOQ), our propositions reduced the number of order placements in 90%, while increasing costs related to inventory keeping in 0.2%.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:51:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1682_1.pdf: 1782765 bytes, checksum: f72b8949fcd20828665cc0a45ca4034d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Dentro da comunidade de desenvolvimento de software, o processo de reutilizar artefatos ao invés de construí-los do zero normalmente conhecido como reuso de software tem se mostrado uma maneira efetiva de evitar os problemas associados ao estouro de orçamentos e cronogramas de projeto. Apesar do imenso potencial, a adoção de reuso em larga escala ainda não prevalece dentro das organizações. Entre os fatores que contribuem para isso, estão os obstáculos econômicos enfrentados pelas empresas, com uma clara preocupação sobre os custos para desenvolver software para e com reuso. Atualmente, as decisões relacionadas com reuso são tratadas sob um ponto de vista econômico, devido ao fato do desenvolvimento de software reutilizável ser considerado pelas organizações como um investimento. Além disso, a adoção de linhas de produto de software dentro desse contexto traz à tona alguns inibidores de reuso, como por exemplo, a aplicação dos modelos de custo para reuso de forma restrita, a falta de uma estratégia para a análise de investimentos, e o fato que poucos modelos de custo possuem uma abordagem baseada na utilização de cenários de reuso. Nesse contexto, esse trabalho apresenta um modelo integrado de custo para engenharia de linhas de produto, com o objetivo de auxiliar as organizações em seus processos de tomada de decisões na avaliação de investimentos em reuso. Os fundamentos para o modelo foram baseados em uma vasta pesquisa sobre modelos de custo para reuso e sua especialização para linhas de produto de software. O modelo apresenta a definição de funções de custo e benefícios, cenários de reuso e uma estratégia de investimento para linhas de produto. Também é apresentado um modelo de simulação baseado na técnica de Monte Carlo. Por último, um estudo de caso discute os resultados de dentro do contexto de um projeto real de desenvolvimento de software, onde o modelo foi aplicado

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-06-09T18:11:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação - final.pdf: 1733080 bytes, checksum: f7cb6d19b01ccf4cefdfe6261cb2a5eb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-09T18:11:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação - final.pdf: 1733080 bytes, checksum: f7cb6d19b01ccf4cefdfe6261cb2a5eb (MD5) Previous issue date: 2016-01-14 / Capes / Este trabalho apresenta simulações de Monte Carlo com objeto com forma de meia-lua, densidade e material conhecidos. Foi colocado dentro de um tubo de aço como arranjo de teste para simulação pelo código MCNPX, a fim de ser validada pelas medidas em experimentos estáticos de transmissão de raios gama e com comparação com dados teóricos. O MCNPX requer uma geometria definida para cada trajetória de fótons. Isto oferece empecilhos para o uso do código em simulação de tomografia. A solução desse problema foi escrever um programa para criar os arquivos de entrada para cada trajetória. Trabalhando nesta sequência, foi criado um banco de dados para organização da grande quantidade de dados gerados. A instalação experimental utiliza um único par fonte-detector, com fonte radioativa isotópica de Césio-137 e o detector de Nal (Tl) de cintilação acoplado a um analisador de multicanal. A análise de erros foi feita com a métrica do RMSE para avaliação da qualidade das simulações. As simulações foram validadas pelos dados experimentais e também pelos dados analíticos com erros satisfatórios segundo a métrica utilizada. / This work presents Monte Carlo simulations with object shaped like a half moon with density and material knowns. It was placed inside a steel tube as a test arrangement for simulating the MCNPX code, for validation by static experiments measurement of gamma ray transmission and compared with theoretical data. The MCNPX requires a geometry defined for each photon trajectory. This offers trammels to use the code for tomography simulation. The solution of this problem was developing a program to create input files for each trajectory. Working in this sequence, a database was created to organize large amount of data has been generated. The experimental setup uses a single source-detector pair, with a radioactive isotope Cesium source 137 and the detector NaI (Tl) scintillation coupled to a multichannel analyzer. The error analysis was made with the RMSE metric for evaluating the quality of the simulations. The simulations were validated by experimental data and also by comparison with theoretical data with satisfactory errors according to the metric used.

Frequentemente é utilizada a abordagem determinística tanto em dimensionamentos quanto em análises do ciclo de vida de pavimentos rodoviários. A variabilidade inerente aos parâmetros pertinentes à implantação e ao desempenho de um pavimento é comumente desprezada, porém sua consideração pode ser contemplada com a utilização de uma abordagem probabilística, onde cada variável é caracterizada através de uma distribuição de probabilidade adequada. Uma análise econômica de um pavimento, seja asfáltico ou rígido, deve sempre abordar todos os custos pertinentes, desde a implantação. Os custos e benefícios tanto dos usuários quanto da administração rodoviária devem ser considerados. Um dos principais objetivos da avaliação econômica de pavimentos é o de apoiar a decisão quanto à seleção de alternativas de construção ou manutenção mais viáveis, quanto ao custo, e face de determinadas condições técnicas e econômicas. Este trabalho foca a utilização da abordagem probabilística no dimensionamento e em uma análise econômica de pavimentos rodoviários, tanto asfálticos quanto rígidos. São propostos procedimentos para a determinação da confiabilidade de uma estrutura de pavimento, asfáltico ou rígido, baseados nos métodos do DNIT e da AASHTO. Para análise do ciclo de vida são propostos modelos computacionais para a execução destas análises utilizando-se a equação de desempenho da AASHTO. Os custos dos usuários não foram contemplados nos modelos. O método Monte Carlo foi utilizado em todos os modelos. O risco de falha é determinado para o dimensionamento do pavimento. Os resultados contam ainda com uma distribuição dos custos totais ao longo de um período de projeto, possibilitando uma análise de risco. Os dados de saída (resultados) revelam- se como importantes balizadores para a tomada de decisão quanto à alocação de investimentos em alternativas de pavimentação, considerando os riscos inerentes às variabilidades das parcelas do processo consideradas neste trabalho. / A deterministic approach is often used for pavement design and life cycle cost analysis, which does not consider the inherent variability of some relevant parameters. The inherent variability of relevant parameters to the construction and performance of a pavement is often overlooked, but their consideration can be addressed with the use of a probabilistic approach, where each variable is characterized by a suitable probability distribution. An economic analysis of a pavement, either asphaltic or rigid, should always include an approach that considers all relevant construction costs, since its construction. The benefit-cost for both agency and road users should be considered. Improving the decision making process to choose among all construction and maintenance alternatives is one of the main pavement economic analysis goals. This thesis focuses on the use of probabilistic approach in the pavement design and in the Life Cycle Cost Analysis of road pavements, either asphalt or rigid. Procedures are proposed for determining the reliability of a structure of pavement, based on the methods of DNIT and AASHTO. For life cycle cost analysis, models are proposed for the implementation of these computational analyses using the performance equation of AASHTO. The user costs were not included in the models. The Monte Carlo method was used in all models. The reliability (and the risk of failure) is determined for pavements design. The results also come with a distribution of total costs over an analysis period, allowing a risk analysis. The output data (results) are revealed as important indicators for decision making process regarding the allocation of investments in alternative pavements solution, considering the inherent variability of the parcels of the process considered in this work.

Derivativos exóticos são produtos com estrutura complexa e personalizada cujo apreçamento pode requerer o uso de simulações de Monte Carlo. Todavia, essas simulações têm alto custo computacional, o que torna lento o apreçamento de uma carteira com vários derivativos. Para mitigar esse problema, propõe-se o reuso de números aleatórios entre diferentes operações de uma mesma carteira apreçada através do método de Monte Carlo. Realiza-se o apreçamento de cinco carteiras de derivativos exóticos com duas implementações da simulação de Monte Carlo, uma sem e outra com reuso de números aleatórios. Observa-se que, quanto mais operações há na carteira, maior é a vantagem de performance da estratégia com reuso em relação à outra abordagem de implementação. O erro quadrático médio do preço dos derivativos obtidos através das simulações em relação ao preço teórico esperado mantém-se o mesmo em ambas as implementações. Portanto, é possível sugerir que o algoritmo com reuso de número aleatórios apresenta uma maneira de melhorar a performance do método de Monte Carlo sem aumentar o erro da simulação. / Exotic derivatives are products with complex and customized structure whose pricing may require the use of Monte Carlo simulation. However, this kind of simulation has high computational cost, which slows the pricing of a portfolio containing several derivatives. In order to mitigate this problem, it is proposed the reuse of random numbers across different trades in the same portfolio priced using the Monte Carlo method. Five portfolios of exotic derivatives are priced using two implementations of Monte Carlo simulation, with and without reuse of random numbers. It is observed that the more trades are in the portfolio, the better is the performance of the reuse approach compared to the regular implementation. The mean squared error of simulation prices compared to the theoretical value remain the same in both implementations. Therefore, it is possible to suggest that the algorithm which reuses random numbers presents a way to improve Monte Carlo method performance with no increment of simulation error.

Submitted by Fernando Werneck (werneck.fernando@gmail.com) on 2018-05-21T20:01:54Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Fernando Werneck_v final.pdf: 2257057 bytes, checksum: 347d2e5e3eacb6fd1a80e0b73d2a12d6 (MD5) / Approved for entry into archive by GILSON ROCHA MIRANDA (gilson.miranda@fgv.br) on 2018-05-28T16:33:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Fernando Werneck_v final.pdf: 2257057 bytes, checksum: 347d2e5e3eacb6fd1a80e0b73d2a12d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-15T20:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Fernando Werneck_v final.pdf: 2257057 bytes, checksum: 347d2e5e3eacb6fd1a80e0b73d2a12d6 (MD5) Previous issue date: 2018-04-04 / The volatility of the market price of their products is one of the biggest sources of variability for the mining sector. Therefore, reducing or elimination this factor, significantly changes their risk profile. This dissertation discusses the potential benefit for mining companies of adopting a price hedge policy. Having a price hedge will be positive when prices go down and especially important when they reach stress levels. Consequently, a traditional deterministic approach, where the model inputs are fixed, would not support an appropriate analysis. As an alternative, with Monte Carlo simulation, it is possible to evaluate a wider range of possible outcomes and asses tail risk into the analysis. Therefore, this method was chosen to compare the economic results of a company under two different scenarios: when they allow their prices to fluctuate according to the market and under a fixed prices policy. A greenfield copper mine project was chosen to represent the operational and financial complexity of the sector. The interaction between financial leverage, company default risk, cost of debt and cash flow volatility is a key factor to determine whether it would be profitable to adopt a price hedge policy. The results show that, under certain circumstances, it is possible to create economical value by fixing their prices. Those factors are: lower direct costs, lower volatility of production and costs, higher commodities prices. / A volatilidade do preço de mercado de seus produtos é uma das maiores fontes de variabilidade no setor de mineração. Assim, reduzir ou eliminar esse fator altera de maneira significativa seu perfil de risco. Esta dissertação discute o benefício potencial para empresas de mineração em adotar uma política de hedge. Ter os preços fixados será positivo quando o mercado está em baixa e especialmente importante quando o mercado está passando por algum stress. Deste modo, uma abordagem determinística tradicional, na qual os componentes do modelo são fixos, não permitiria uma análise apropriada. Alternativamente, com a simulação de Monte Carlo, é possível avaliar um conjunto mais amplo de resultados e incorporar os riscos de cauda na análise. Assim, este método foi escolhido para realizar a comparação dos resultados econômicos de uma companhia em dois cenários diferentes: quando ela deixa os preços flutuarem seguindo o mercado e sob uma política de fixação de preços. Um projeto de uma nova mina de cobre foi escolhido para representar a complexidade operacional e financeira do setor. A interação entre alavancagem financeira, risco de calote, custo da dívida e volatilidade do fluxo de caixa é um fator chave para determinar se seria positivo adotar uma política de hedge. Os resultados mostram que, sob certas circunstâncias, é possível criar valor econômico ao fixar seus preços. A saber: menor custo direto, menor volatilidade da produção e das despesas e maior volatilidade do preço das commodities.

A central objective of the field of nuclear physics is understanding the fundamental properties of hadrons and nuclei in terms of QCD. In the last decade, a large range of experimental and theoretical methods have been developed to study the nature of quark confinement and the structure of hadrons which are composites of quarks and gluons. One important way to address some questions of hadron physics is studying the electromagnetic form factors of hadrons. The electric and magnetic form factors are related to the distribution of charge and magnetization in hadrons.The internal structure of hyperons, which are a subgroup of hadrons, is a topic of interest of particle physicists. The BES III experiment is one of the few current facilities for studying hadron structure.The Uppsala Hadron Physics group, which is a part of the BES III collaboration, is preparing a proposal for data taking for ΛΣ̄ 0 transition form factors and Σ 0 direct form factors at 2.5 GeV.Aiming the electromagnetic form factors of Σ hyperons, this work contributes to this proposal by simulation study of the e+ e− → ΛΣ̄ 0 and e + e − → Σ 0 Σ̄ 0 reactions. The efficiency and resolution of the electromagnetic calorimeter sub-detector of BES III and kinematic properties of the detected particles are studied in this work. Our final goal is to provide input for the beam time proposal and optimize the future measurement.In the first chapter, the theoretical background including the Standard Model, strong interaction, QCD, and hadrons are studied. In the second chapter, some concepts like the formalism of cross section, relativistic kinematics, and electromagnetic form factors are briefly presented. The third chapter is dedicated to introducing the e + e − → ΛΣ̄ 0 and e + e − → Σ 0 Σ̄ 0 reactions. The BES experiment at BEPC-II is introduced in chapter 4. In chapter 5, the software tools which have been used for this work are introduced. In the sixth chapter, the result of a toy-Monte Carlo study for parameter estimation is presented. The last chapter is dedicated to the results of a full BES software simulation.