Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-05-18T16:03:18Z No. of bitstreams: 1 Edward Simon John_.pdf: 2766704 bytes, checksum: 51ba143145d5779779cf7302cfbcf429 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-18T16:03:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edward Simon John_.pdf: 2766704 bytes, checksum: 51ba143145d5779779cf7302cfbcf429 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Nenhuma / Pessoas que enfrentam dificuldades de comunicação em suas atividades diárias, por apresentarem necessidades especiais para ver ou ouvir, são uma significativa parcela da população brasileira. Técnicas de robótica assistiva vêm sendo desenvolvidas para apoiar este público em determinadas atividades, com bons resultados sendo observados. Entretanto os dispositivos de robótica assistiva disponíveis para comunicação são, em geral, direcionados ao atendimento de um público específico e não consideram o atendimento das necessidades de um público misto, composto por pessoas com diferentes necessidades. Embora existam modelos versáteis quanto a canais de entrada e saída, não se observa a implementação dos recursos para atendimento de um amplo conjunto de necessidades. Dado esse contexto, este trabalho propõe um modelo de sistema de Interação Multimodal Humano Computador, embarcado em um robô assistivo, capaz de adaptar o conjunto de meios de interação necessários para a comunicação de acordo com o tipo e o grau de necessidades do usuário, fornecendo informações relevantes por meio dos canais adequados de acordo com cada deficiência. O modelo também inclui um conjunto de recursos destinados a obter informações em fontes diversas e disponibilizar estes resultados aos usuários. A abordagem proposta enfatiza o gerenciamento de usuários e a adaptação do uso dos canais de interação às suas características. Foi desenvolvido um protótipo com um conjunto de serviços ambientados no contexto de um campus universitário, com capacidade de atender à dúvidas e necessidades sobre este ambiente. Os testes realizados com este protótipo envolveram um grupo de 14 (quatorze) usuários com deficiência e suscitaram atitudes positivas quanto a aspectos de usabilidade como facilidade de uso, utilidade, conforto e eficácia. / People facing communication difficulties in their daily activities, because they have special needs to see or hear, are a significant portion of the Brazilian population. Robotic assistive techniques have been developed to support this public in certain activities, with good results being observed. However, assistive robotic devices available for communication are generally oriented to give heed to a specific audience and do not meet the needs of a mixed audience, composed of people with different needs. While there are versatile models in terms of input and output channels, the implementation of the resources in order to attend a wide range of needs is not seen. Given this context, this work proposes a model of Multimodal Human-Computer Interaction System, embedded in an assistive robot, able to adapt the set of interaction means for communication according to the type and degree of user needs, providing relevant information through appropriate channels according to each disability. The model also includes a set of features to obtain information from various sources and provide these results to users. The proposed approach emphasizes user management and adaptation of the use of interaction channels to their characteristics. A prototype with a set of services in the context of a university campus and capable of meeting the questions and needs of this environment was developed. The experiments with this prototype involved a group of 14 (fourteen) handicapped users and elicited positive attitudes towards usability aspects as ease of use, utility, comfort and efficiency.

A partir da década de 1980, passou-se a adotar um regime de transporte internacional mais condizente com a redução de custos operacionais e com a facilidade de contratação. Esse misto de operação de transporte com aspectos contratuais específicos fora denominado transporte multimodal, sendo utilizado também para o fortalecimento da integração regional em transportes no âmbito de blocos econômicos regionais. A preocupação inicial de organizações internacionais tais como a CNUCED, CNUDCI, OMI, OACI e de órgão privados internacionais tais como a CCI, ATAI, CMI foi fundamental no despertar da sociedade internacional para o papel essencial dos transportes no comércio internacional, sendo protagonista de várias modificações no cenário global. No plano regional mercosulista, essa preocupação com os temas relacionados aos transportes também foi abordado por meio do estabelecimento de regras relacionadas ao transporte multimodal de cargas, seguindo o modelo convencional estabelecido na Associação Latino-Americana de Integração, com a implementação do Acordo parcial para a facilitação do transporte multimodal nos Estados-partes do Mercosul de 1994. O objetivo do presente estudo é realizar uma avaliação dos desafios e dos limites jurídicos estabelecidos atualmente para a consecução da eficiência da multimodalidade no Mercosul, tal como estabelecido desde o Acordo de 1994. Avaliaram-se as regras convencionais atuais relevantes para o estudo da regulamentação do transporte multimodal por meio da política de transporte; do regime jurídico do Acordo de Ministros de 1996, das regras CCI-CNUCED; dos regimes nacionais do transporte multimodal na Argentina, Brasil, Paraguai e Uruguai e o impacto das novas Regras de Roterdã da CNUDCI de 2009. Em seguida, passou-se à interpretação da viabilidade da aplicação da multimodalidade na conjuntura institucional atual da integração mercosulista. A relevância do presente estudo se dá por ser um instrumento de avaliação da opção pela implementação da multimodalidade no Mercosul, baseando-se em estudo de normas jurídicas sub-regionais. Como conclusão, é perceptível a falta de harmonização de regras de transporte multimodal no Mercosul, de tal maneira que a legislação mercosulista não está baseada em um regime normativo propício para a eliminação ou redução de custos da integração regional por meio da multimodalidade. / Since eighty years, economic agents have adopted an international transport regime more appropriated for operational costs reductions and facilities on contracting. This mixture of transport operation and specifics contractual aspects were named multimodal transport and were also used for strengthen regional economic integration on transports in economics regions. Some main preoccupations of international organizations e. g. UNCTAD, UNCITRAL, IMO, ICAO and international private entities e. g. ICC, IATA, IMC were fundamental to international society in playing the part of international commercial transport. In Southern Common Market regional plan this concern related to transport also was broached by establishing rules to multimodal transport as the model of Latin American Association of Integration on the Partial agreement to the facilitation of multimodal transport in Members States of Southern Common Market of 1994. The objective of this studying is to analyze challenges and legal limits established nowadays to the efficiency of multimodal transport on Southern Common Market since 1994 Agreement. It was evaluated some treaties related to multimodal transport regulation, legal regime of Ministers Agreement of 1996, ICC-UNCTAD Rules, national regimes of multimodal transport in Argentina, Brazil, Paraguay and Uruguay and the impact of new UNCITRAL Rotterdam Rules of 2009. Besides that it was evaluated the feasibility to multimodal transport in Southern Common Market integration. The main importance of this studying is to be an instrument of evaluation of the application of multimodal transport in Southern Common Market through regional legal rules. As conclusion it is perceptible the absence of harmonization on multimodal transport that prove an existence of a non propitious legal regime to eliminate or reduce regional integration costs through multimodal operations.

Au cours des dernières années, l’imagerie médicale est devenue l’une des techniques les plus puissantes dans le domaine du diagnostic médical et des recherches biomédicales. Avec le développement de l’imagerie moléculaire, les sondes sensibles permettant l’imagerie multimodale des événements moléculaires sont alors nécessaires.Dans ce travail, nous présentons la conception et la synthèse des complexes de lanthanides dans le but de développer des agents de contraste intelligents pour la détection de l’activité enzymatique par IRM (T1/CEST) et l’imagerie optique. Les complexes conçus s’articulent autour d’un chélate de lanthanide macrocyclique joint avec une amino pyridine qui est liée à un déclencheur enzymatique sensible (e.g. galactoside) par un espaceur auto-immolatif. Celui-ci est censé modifier temporairement, en fonction de la présence d’enzyme, les propriétés magnétiques et photo-physiques du complexe. Le concept a été validé sur un composé modèle sans déclencheur. Bien qu’aucune différence de relaxation n’ait été observée entre les modèles de forme enzymatique activée et non-activée qui empêche l’utilisation de T1-IRM, des effets ParaCEST différents dépendant du lanthanide, ont été observé. En outre, un effet CEST inconnu a été affecté à la fonction carbamate. Des études photo-physiques préliminaires ont montré également des propriétés différentes des deux formes et ont confirmé le potentiel de ces complexes comme agents de contraste enzymatiques sensibles bimodals. La synthèse de la sonde enzymatique sensible a été tenté par trois voies différentes et a finalement été effectué dans un processus de treize étape qui restait à être optimisé. Une étude sur la relation ‘structure-activité’ a été lancée avec la synthèse des isomères de position sur la pyridine du composé modèle / Over the last decade, medical imaging has evolved into one of the most powerful technique in diagnostic clinical medicine and biomedical researches. With the development of molecular imaging responsive probes allowing multimodal imaging of molecular events are then required.In this work, we present the design and the synthesis of lanthanide complexes with the aim of developing smart contrast agents for the detection of enzyme activity by MRI (T1 / CEST) and Optical Imaging. The designed complexes are built around a macrocyclic lanthanide chelate appended with an amino pyridine which is linked to an enzyme-sensitive trigger (e.g. galactoside) via a self-immolative linker. The latter is supposed to modify temporarily and in an enzyme dependent way the magnetic and photo-physical properties of the complex. The concept was first validated on a model compound without trigger. Although no difference of relaxivity was observed between models of the enzyme-activated and non-activated forms precluding the use in T1-MRI, different paraCEST effects were observed and found dependent on the lanthanide. Moreover, a previously unknown CEST effect was assigned to a carbamate function. Preliminary photo-physical studies showed also a different behavior of the two forms and confirmed the potentiality of these complexes as enzyme responsive bimodal contrast agent. The synthesis of the enzyme-responsive probe has been attempted by three different pathways and was finally achieved in a thirteen-step process which remained to be optimized. A “structure activity” relationship study has been initiated with the synthesis of positional isomers on the pyridine of the model compound

A RM convencional de rotina pode ser inconclusiva a cerca de um terço dos pacientes com epilepsia parcial (focal) refratária. Esses pacientes com RM negativa, quando indicados para cirurgia, representam um grande desafio, visto que a identificação de uma lesão estrutural epileptogênica por esse método pode ser considerada o melhor fator prognóstico para eliminação das crises no período pósoperatório. O objetivo foi avaliar o rendimento e a utilidade da RM quantitativa por meio de pós-processamentos individualizados nesse grupo de pacientes. Trata-se de um estudo prospectivo de uma coorte de 46 pacientes com epilepsia focal farmacorresistente com RM-3 Teslas não lesional e potenciais candidatos a cirurgia. Todos os pacientes foram submetidos a um novo protocolo de RM, incluindo 3D T1 e técnicas avançadas, e, posteriormente, avaliados por pós-processamentos individualizados de cinco medidas quantitativas extraídas dessas sequências. Essas medidas consistiram em espessura cortical (EC) e do sinal de junção entre as substâncias branca e cinzenta (JBC), ambas extraídas da sequência 3D T1, assim como da relaxometria T2 (RT2), taxa de transferência de magnetização (TTM) e difusibilidade média (DM). Os dados extraídos de todo o cérebro foram individualmente comparados com um grupo de controle saudáveis, utilizando-se das técnicas de análise baseada em superfície para a EC e de análises baseadas em voxel para as demais medidas. Utilizou-se do videoencefalograma de superfície e semiologia das crises para determinar a possível zona epileptogênica (ZE), sendo que 31 pacientes foram considerados como foco localizatório suspeito (FLS). As medidas quantitativas detectaram individualmente mudanças de sinal em alguma região do cérebro de 32,6% a 56,4% dos pacientes. No subgrupo classificado como FLS, os pós-processamentos detectaram individualmente alterações na região de origem eletroclínica das crises em 9,7% (3/31) a 31,0% (9/29) dos pacientes. Esse rendimento foi mais alto com a DM (31,0% ou 9/29) e RT2 (25,0% ou 7/28) e mais baixo com a EC e JBC (9,7% ou 3/31). Alterações observadas fora da região presumida da ZE foram sempre superiores, variando de 25,8% (8/31) a 51,7% (15/29). Em cinco pacientes (5/46 ou 10,9%) foi possível identificar alteração estrutural após a avaliação visual com direcionamento localizatório pelos pósprocessamentos. Embora a análise quantitativa da RM individualizada possa sugerir lesões ocultas no protocolo convencional, é preciso ter cautela devido à aparente baixa especificidade dos achados. Nesse grupo de pacientes, essas alterações devem refletir não só as alterações na região da ZE, mas também anormalidades microestruturais secundárias às crises ou, menos provavelmente, malformações cerebrais extensas não visíveis nos protocolos de rotina. Uma potencial utilidade prática desses métodos é auxiliar na colocação de eletrodos intracranianos em casos selecionados. Por outro lado, o estudo mostrou capacidade de detectar lesões potencialmente epileptogênicas que passaram despercebidas na inspeção visual convencional da RM após reavaliações dirigidas pelos pós-processamentos, notadamente pela medida da EC. Isso sugere que essas técnicas podem ser usadas como uma ferramenta de triagem para evitar que qualquer lesão visível seja ignorada ou a fim de guiar uma nova inspeção visual dirigida para uma região suspeita. / Conventional MRI may be inconclusive in about one-third of patients with refractory partial epilepsy. These patients with negative MRI when indicated for surgery represent a great challenge since the identification of an epileptogenic structural lesion by this method can be considered the best prognostic factor for the elimination of the crises in the postoperative period. Our objective was to evaluate the yield and utility of quantitative MRI through individualized post-processing in this group of patients. The present thesis is a prospective study of a cohort of forty-six patients with drug-resistant partial epilepsy, with non-lesional 3-Teslas MRI and potential surgical candidates. All patients underwent a new MRI protocol, including 3D T1 and advanced techniques, and were subsequently evaluated through individualized post-processing of five quantitative measures extracted from these sequences. These measurements consisted of the cortical thickness (CT) and the signal between the white and gray matters junction (WGJ), both extracted from the 3D T1 sequence, as well as the T2 relaxometry (RT2), magnetization transfer rate (MTR) and mean diffusibility (MD). Data extracted from the whole brain were individually compared to a healthy control group using surface-based analysis (SBM) techniques for CT and voxel-based analyzes (VBA) for the other measures. Surface VEEG and seizure semiology were used to determine the possible epileptogenic zone (EZ). Consequently 31 patients were considered to have a suspect location for the Focus (SLF). Quantitative measurements individually detected abnormalities in some regions of the brain from 32.6% to 56.4% of patients. In the subgroup classified as FLS post-processing individually detected abnormalities inside the region of electroclinical origin of seizures in 9.7% (3/31) to 31.0% (9/29) of the patients. This yield was higher with MD (31.0% or 9/29) and RT2 (25.0% or 7/28) and lower with CT and WGJ (9.7% or 3/31). Abnormalities observed outside the presumed EZ region were always higher, ranging from 25.8% (8/31) to 51.7% (15/29). In five patients (5/46 or 10.9%) it was possible to identify some structural abnormality after the MRI visual inspection with orientation of the location by post-processing. Although the MRI quantitative analysis through individualized post-processing may suggest hidden structural lesions in the conventional protocol, caution should be exercised because of the apparent low specificity of theses findings for the EZ. In this group of patients these abnormalities should reflect not only the alterations in the EZ region, but also the microstructural abnormalities secondary to the seizures or less likely extensive cerebral malformations not visible in the routine protocols. A practical potential utility of these methods is to assist in the placement of intracranial electrodes in selected cases. On the other hand, the study showed a certain capacity to detect potentially epileptogenic lesions that became unnoticed in the MRI conventional visual analysis after re-evaluations directed by post-processing, notably by CT measurement. This suggests that these methods should be used either as a screening tool to prevent any visible lesions from being ignored or to guide a new visual inspection directed to a suspect region.

Multimodal communication is key to smooth interactions between people. However, multimodality remains limited in current human-computer interfaces. For example, posture is less explored than other modalities, such as speech and facial expressions. The postural expressions of others have a huge impact on how we situate and interpret an interaction. Devices and interfaces for representing full-body interaction are available (e.g., Kinect and full-body avatars), but systems still lack computational models relating these modalities to spatial and emotional communicative functions.The goal of this thesis is to lay the foundation for computational models that enable better use of posture in human-computer interaction. This necessitates addressing several research questions: How can we symbolically represent postures used in interpersonal communication? How can these representations inform the design of virtual characters' postural expressions? What are the requirements of a model of postural interaction for application to interactive virtual characters? How can this model be applied in different spatial and social contexts?In our approach, we start with the manual annotation of video corpora featuring postural expressions. We define a coding scheme for the manual annotation of posture at several levels of abstraction and for different body parts. These representations were used for analyzing the spatial and temporal relations between postures displayed by two human interlocutors during spontaneous conversations.Next, representations were used to inform the design of postural expressions displayed by virtual characters. For studying postural expressions, we selected one promising, relevant component of emotions: the action tendency. Animations were designed featuring action tendencies in a female character. These animations were used as a social context in perception tests.Finally, postural expressions were designed for a virtual character used in an ambient interaction system. These postural and spatial behaviors were used to help users locate real objects in an intelligent room (iRoom). The impact of these bodily expressions on the user¡¯s performance, subjective perception and behavior was evaluated in a user studyFurther studies of bodily interaction are called for involving, for example, motion-capture techniques, integration with other spatial modalities such as gaze, and consideration of individual differences in bodily interaction.

The aim for this paper has been to examine three textbooks designed for science education in upper secondary school in order to determine whether they convey any specific attitudes regarding what is considered to be ideal knowledge within the field of biology. The main focus has been to investigate if different types of design strategies have been used to emphasize certain values or attitudes and if this proves to be the case, how is this achieved specifically?                       For this purpose I have conducted several different qualitative linguistic analyses of the textbooks. The theoretical framework for the analyses lies within the main field of critical linguistics and more specifically in the context of systemic functional linguistics. The two main language models I have chosen to use for my investigations are functional grammar and multimodal text analysis.                       My results imply amongst other things that by conducting an overall assessment of the headlines in the textbooks a fair assessment can be made of which overall attitudes the books convey. Another founding that has proven to be of relevance is the multimodal analysis of the introductory chapter within each textbook. This chapter conveys more than anything else the true attitudes the authors have, not only towards the school subject itself but also, to the reader. Furthermore, the overall language use in the introduction significantly reveals the textbooks approach and usability as an educational tool. / Min ambition med denna uppsats har varit att analysera tre olika läroböcker i gymnasiekursen Biologi 1 för att undersöka vad och hur de förmedlar kunskapsideal kring innehåll och mening. Jag har velat undersöka om det finns skillnader i de olika böckernas didaktiska designstrategier och vad dessa eventuella skillnader har för olika betydelsepotentialer. För att försöka få svar på mina frågor har jag genomfört min undersökning i flera steg. Inledningsvis jämförde jag de olika böckernas övergripande struktur och innehåll. Därefter har jag ställt dessa resultat i relation till vad kursplanen i ämnet specificerar som centrala innehåll och slutligen genomförde jag en komparativ multimodal kompositionsanalys av introduktionskapitlet samt avsnittet i vardera boken som beskriver cellens uppbyggnad Den teoretiska utgångspunkten för läroboksanalyserna i denna uppsats ligger inom huvudområdet kritisk lingvistik och mer specifikt inom ramen för systemisk-funktionell lingvistik. De två vägledande språkteorierna och modellerna som jag använde mig av var funktionell- och multimodal textanalys. Resultaten indikerar att det går att göra en initial bedömning av lärobokens ”värdegrund” genom att lägga tid på att uppmärksamma några av de referenspunkter som jag har använt mig av. Rubrikerna har visat sig vara bra värdemätare för olika inställningar och framförallt förekomsten av frågeställningar och enstaka ord i rubrikerna. Introduktionskapitlet avslöjar mer än vad producenterna troligen inser angående bokens inställning till såväl läsaren som ämnet. Dock indikerar det generella språkbruket mer än allt annat vilken relation boken öppnar för gentemot läsaren samt även vilket ansvar den är beredd att ta för att fungera som ett pedagogiskt verktyg.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:43:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1454620 bytes, checksum: 20676365cee0fb8168374042cecc7603 (MD5) Previous issue date: 2010-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This production had the intention to monitor the emergence of language as a multimodal instance in contexts of joint attention occurred in naturalistic situations of two motherbaby dyads, from seven to seventeen months of the child. Thus we work with the multimodal envelope perspective, i.e., the fusion of three components of the dialogism look, gestures and vocal production that emerge simultaneously. We consider the concept of multimodality proposed by McNeill (1985) as a mixture of the gesture-vocal actions. The studies in language acquisition and in nonverbal communication postulate theoretical assumptions about linguistic, paralinguistic and extralinguistic elements in a dissociated way. The first ones had as primacy the observation of interlocutors speech and writing in various contexts. The second type was justified as a complement to the linguistic and the extralinguistic elements were considered as accessories used as aids to the speech. Our results show that the mother uses the multimodal composition to address herself to the child who interacts as she acquires the three basic components of the dialogism. / Esta produção teve como intuito acompanhar a emergência da língua enquanto instância multimodal em contextos de atenção conjunta vividos em situações naturalísticas de duas díades mãe-bebê, dos 07 aos 17 meses de vida da criança. Para isso trabalhamos com a perspectiva de envelope multimodal, ou seja, a mescla de três componentes da dialogia olhar, gestos e produção vocal que emergem concomitantemente. Tomamos como premissa a noção de multimodalidade proposta por McNeill (1985) como sendo a mescla das ações gesto-vocais. Os estudos em aquisição de linguagem e de comunicação não-verbal postulavam aportes teóricos a respeito de elementos lingüísticos, paralingüísticos e extralingüísticos de forma dissociada. Os primeiros tinham como primazia a observação da fala e da escrita de interlocutores em vários contextos. O segundo tipo era justificado como complemento do lingüístico e os elementos extralingüísticos eram considerados como acessórios usados como auxiliares da fala. Nossos resultados mostram que a mãe faz uso do plano de composição multimodal para dirigir-se à criança que, por sua vez, interage à medida que adquire os três componentes básicos da dialogia.

De nombreux espèces utilisent des signaux multicomposants/multimodales. Au cours de cette thèse, nous avons étudié les signaux acoustiques et visuels produits dans le cadre du choix du partenaire chez le Manchot royal. Concernant les composantes acoustiques, nous avons identifié des arrangements syllabiques spécifiques à chacun des sexes. La fréquence fondamentale et l'énergie des cris des manchots royaux, ainsi que certaines caractéristiques colorimétriques signalent des informations sur la classe d'âge de l'émetteur. Nous avons montré que l'appareil vocal des manchots royaux permet les individus de produire deux bandes de fréquences harmoniques puisqu'ils présentent un syrinx trachéo-bronchique et donc deux sources sonores. En résumé, ce travail de thèse a contribué à une meilleure compréhension des signaux utilisés dans le cadre du choix du partenaire chez une espèce monomorphique qui présente un comportement reproducteur très coûteux. / Communication signals used in sexual selection can be costly to produce and even reduce the emitter’s fitness. Many species use multicomponent signals communication systems in different signal modalities. Here, we study visual and acoustic signals produced in the context of mate choice on a sexually monomorphically ornamented seabird, the king penguin. We identified a sex-specific syllable pattern in the vocalisations of 1-year-old fledglings, juveniles and adult birds. We found that fundamental frequency and energy components of calls and beak spot and ear patch ornament parameters signal information about the age-class of the emitter. Investigating the vocal apparatus of adult king penguins, we showed that king penguins can produce “two voices” since they have a tracheobronchial syrinx, i.e. two sound sources. This thesis contributed to our understanding of signals used in mate choice in a sexually monomorphically ornamented species that exhibits a very costly breeding behaviour.

[pt] As técnicas de programação genética permitem flexibilidade no processo de otimização, possibilitando sua aplicação em diferentes áreas do conhecimento e fornecendo novas maneiras para que especialistas avancem em suas áreas com mais rapidez. Parameter mapping approach é um método de otimização numérica que utiliza a programação genética para mapear valores iniciais em parâmetros ótimos para um sistema. Embora esta abordagem produza bons resultados para problemas com soluções triviais, o uso de grandes equações/árvores pode ser necessário para tornar este mapeamento apropriado em sistemas mais complexos.A fim de aumentar a flexibilidade e aplicabilidade do método a sistemas de diferentes níveis de complexidade, este trabalho introduz uma generalização utilizando a programação genética multigênica, para realizar um mapeamento multivariado, evitando grandes estruturas complexas. Foram considerados três conjuntos de funções de benchmark, variando em complexidade e dimensionalidade. Análises estatísticas foram realizadas, sugerindo que este novo método é mais flexível e mais eficiente (em média), considerando funções de benchmark complexas e de grande dimensionalidade. Esta tese também apresenta uma abordagem do novo algoritmo para otimização numérica multimodal.Este segundo algoritmo utiliza algumas técnicas de niching, baseadas no procedimento chamado de clearing, para manter a diversidade da população. Um conjunto benchmark de funções multimodais, com diferentes características e níveis de dificuldade,foi utilizado para avaliar esse novo algoritmo. A análise estatística sugeriu que esse novo método multimodal, que também utiliza programação genética multigênica,pode ser aplicado para problemas que requerem mais do que uma única solução. Como forma de testar esses métodos em problemas do mundo real, uma aplicação em nanotecnologia é proposta nesta tese: ao timização estrutural de fotodetectores de infravermelho de poços quânticos a partir de uma energia desejada. Os resultados apresentam novas estruturas melhores do que as conhecidas na literatura (melhoria de 59,09 por cento). / [en] Genetic programming techniques allow flexibility in the optimization process, making it possible to use them in different areas of knowledge and providing new ways for specialists to advance in their areas more quickly and more accurately.Parameter mapping approach is a numerical optimization method that uses genetic programming to find an appropriate mapping scheme among initial guesses to optimal parameters for a system. Although this approach yields good results for problems with trivial solutions, the use of large equations/trees may be required to make this mapping appropriate for more complex systems.In order to increase the flexibility and applicability of the method to systems of different levels of complexity, this thesis introduces a generalization by thus using multi-gene genetic programming to perform a multivariate mapping, avoiding large complex structures.Three sets of benchmark functions, varying in complexity and dimensionality, were considered. Statistical analyses carried out suggest that this new method is more flexible and performs better on average, considering challenging benchmark functions of increasing dimensionality.This thesis also presents an improvement of this new method for multimodal numerical optimization.This second algorithm uses some niching techniques based on the clearing procedure to maintain the population diversity. A multimodal benchmark set with different characteristics and difficulty levels to evaluate this new algorithm is used. Statistical analysis suggested that this new multimodal method using multi-gene genetic programming can be used for problems that requires more than a single solution. As a way of testing real-world problems for these methods, one application in nanotechnology is proposed in this thesis: the structural optimization of quantum well infrared photodetector from a desired energy.The results present new structures better than those known in the literature with improvement of 59.09 percent.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A discriminação de fases que são praticamente indistinguíveis ao microscópio ótico de luz refletida ou ao microscópio eletrônico de varredura (MEV) é um dos problemas clássicos da microscopia de minérios. Com o objetivo de resolver este problema vem sendo recentemente empregada a técnica de microscopia colocalizada, que consiste na junção de duas modalidades de microscopia, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. O objetivo da técnica é fornecer uma imagem de microscopia multimodal, tornando possível a identificação, em amostras de minerais, de fases que não seriam distinguíveis com o uso de uma única modalidade, superando assim as limitações individuais dos dois sistemas. O método de registro até então disponível na literatura para a fusão das imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura é um procedimento trabalhoso e extremamente dependente da interação do operador, uma vez que envolve a calibração do sistema com uma malha padrão a cada rotina de aquisição de imagens. Por esse motivo a técnica existente não é prática. Este trabalho propõe uma metodologia para automatizar o processo de registro de imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura de maneira a aperfeiçoar e simplificar o uso da técnica de microscopia colocalizada. O método proposto pode ser subdividido em dois procedimentos: obtenção da transformação e registro das imagens com uso desta transformação. A obtenção da transformação envolve, primeiramente, o pré-processamento dos pares de forma a executar um registro grosseiro entre as imagens de cada par. Em seguida, são obtidos pontos homólogos, nas imagens óticas e de MEV. Para tal, foram utilizados dois métodos, o primeiro desenvolvido com base no algoritmo SIFT e o segundo definido a partir da varredura pelo máximo valor do coeficiente de correlação. Na etapa seguinte é calculada a transformação. Foram empregadas duas abordagens distintas: a média ponderada local (LWM) e os mínimos quadrados ponderados com polinômios ortogonais (MQPPO). O LWM recebe como entradas os chamados pseudo-homólogos, pontos que são forçadamente distribuídos de forma regular na imagem de referência, e que revelam, na imagem a ser registrada, os deslocamentos locais relativos entre as imagens. Tais pseudo-homólogos podem ser obtidos tanto pelo SIFT como pelo método do coeficiente de correlação. Por outro lado, o MQPPO recebe um conjunto de pontos com a distribuição natural. A análise dos registro de imagens obtidos empregou como métrica o valor da correlação entre as imagens obtidas. Observou-se que com o uso das variantes propostas SIFT-LWM e SIFT-Correlação foram obtidos resultados ligeiramente superiores aos do método com a malha padrão e LWM. Assim, a proposta, além de reduzir drasticamente a intervenção do operador, ainda possibilitou resultados mais precisos. Por outro lado, o método baseado na transformação fornecida pelos mínimos quadrados ponderados com polinômios ortogonais mostrou resultados inferiores aos produzidos pelo método que faz uso da malha padrão. / The discrimination of phases that are practically undistinguishable to the optical microscope of reflected light or to the scanning electron microscope (SEM) is one of the classical problems in ore microscopy. With the aim of solving this problem it has been recently used the technique of co-located microscopy that consists in the junction of two microscopy modalities, optical microscopy and scanning electron microscope. The aim of the technique is to provide an image of the multimodal microscopy, becoming possible the identification, in mineral samples, of phases that wouldnt be distinguished by the use of one modality only, overcoming the individual limitations of the two systems. The method of register available so far in literature to the fusion of optical microscopy and scanning electron microscope images is a hard-working procedure and extremely dependent on the operator interaction, once it involves the system calibration with a standard mesh in each routine of images acquisition. Due to this reason the current technique is not practical. This piece of work proposes a methodology in order to automate the process of images register in optical microscopy and scanning electron microscopy in a way to improve and simplify the co-located microscopy technique. The proposed method may be divided in two procedures: acquisition of transformation and register of the images with the use of this transformation. The acquisition of transformation involves, first, the pre-processing of pairs in a way of performing a crude register among the images of each pair. Then, homologous points are achieved in the optical and in SEM images. In order to this, it has been used two methods, the first one was developed based in algorithm SIFT and the second was defined from the sweeping of the highest of coefficient correlation. In the following step it is calculated the transformation. Two different approaches were used: the local weighted mean (LWM) and the weighted least squares with orthogonal polynomials (MQPPO). The LWM receives as entrance what we call pseudo-counterparts, points that are distributed in a regular way in the reference image, and that reveal, in the image to be registered, the relative local dislocation among the images. Those pseudo-counterparts may be obtained by SIFT or by the method of correlation coefficient. On the other side, the MQPPO receives a group of points with natural distribution. The analysis of the images registration obtained employed as a metric the value of correlation among the obtained images. It was noticed that with the use of the proposed variants SIFT-LWM and SIF-Correlation were obtained slightly higher results than the ones from the method with standard mesh and LWM. Thus, the proposal, besides reducing drastically the operator intervention, still enabled more exact results. On the other side, the method based in the transformation provided by the minimum square pondered with orthogonal polynomial showed lower results than to the ones produced by the method that used standard mesh