O grande volume de dados armazenados em meio digital dificulta a anáalise e extração de informações por um ser humano sem que seja utilizada alguma ferramenta computacional inteligente. A área de Aprendizado de Máquina (AM) estuda e desenvolve algoritmos para o processamento e obtenção automática de conhecimento em dados digitais. Tradicionalmente, os algoritmos de AM modelam os dados analisados com base na abordagem proposicional; entretanto, recentemente com a disponibilidade de conjuntos de dados relacionais novas abordagens têm sido estudadas, como a modelagem utilizando redes complexas. Redes complexas é uma área de pesquisa recente e ativa que têm atraíido a atenção de pesquisadores e tem sido aplicada em diversos domínios. Mais especificamente, o estudo de detecção de comunidades em redes complexas é o tema principal deste trabalho. Detectar comunidades consiste em buscar grupos de vértices densamente conectados entre si em uma rede. Detectar a melhor divisão em comunidades de uma rede é um problema NP-completo, o que requer que o desenvolvimento de soluções viáveis baseiem-se em heurísticas como, por exemplo, medidas de qualidade. Newman prop^os a medida de modularidade Q que tem se mostrado eficiiente na análise de comunidades em redes. Este trabalho apresenta o Algoritmo Multinível de Otimização de Modularidade (AMOM) que é baseado a na otimização da medida de modularidade e integrado na estratégia multinível. A estratégia multinível é composta de três fases: (i) sucessivas compactações da rede inicial com base em contrações de arestas e fus~oes de vértices, (ii) particionamento da rede reduzida utilizando Algoritmo de Otimização de Modularidade (AOM) modificado, e (iii) sucessivas descompactações das redes intermediárias até que se retorne a rede inicial. O principal atrativo da estratégia é viabilizar a utilização de algoritmos custosos no particionamento do grafo compactado, uma vez que neste grafo a quantidade de vértices e arestas é uma fração reduzida em relação ao grafo inicial. O trabalho também propõe dois novos métodos para refinamento dos particionamentos durante a fase de uncoasening. A fiim de avaliar a escalabilidade e eficiiência da metodologia proposta foram realizados experimentos empíricos em redes consideradas benchmark. Os resultados demonstram um significativo ganho de desempenho, mantendo bons resultados qualitativos / Human based analysis of large amount of data is a hard task when no intelligent computer aid is provided. In this context, Machine Learning (ML) algorithms are aimed at automatically processing and obtaining knowledge from data. In general, ML algorithms use a propositional representation of data such as an attribute-value table. However, this model is not suitable for relational information modeling, which can be better accomplished using graphs or networks. In this context, complex networks have been call attention of scientific community recently and many applications in different domains have been developed. In special, one of complex networks research trends is the community detection field which is the main focus of this work. Community detection is the problem of finding dense and disjoint connected groups of vertices in a network. The problem is a well know NP-complete task which requires heuristics approaches, like quality measures, to be addressed. Newman introduced a specific quality measure called modularity that proved to be useful for analysis communities in networks. This work presents a new algorithm, called Multilevel Modularity Optimization Algorithm, based on modularity measure optimization integrated in a multilevel graph partitioning strategy. The multilevel graph partitioning scheme consists of three phases: (i) reduction of the size (coarsen) of original graph by collapsing vertices and edges, (ii) partitioning the coarsened graph, and (iii) uncoarsen it to construct a partition for the original graph. The rationale behind this strategy is to apply a computationally expensive method in a coarsened graph, i.e., with a significantly reduced number of vertices and edges. In addition, it is proposed two new methods that uses modularity and clustering coefficient for partition refinement. Empirical evaluation on benchmarks networks using this approach demonstrate a significant speed up gain compared to the original modularity-based algorithm, keeping a good quality clusters partitioning

O presente trabalho de pesquisa avalia os efeitos das temperaturas de austenitização plena e intercrítica, associado ao tratamento térmico de têmpera interrompida e partição, realizada em banho de sais fundidos e sua influência no comportamento mecânico e microestrutural do aço de alta resistência e baixa liga AISI300M. Para os ensaios de caracterização mecânica foram realizados ensaios de dureza cujos resultados variaram de (35HRC a 55HRC) dependendo do tratamento; ensaios de tração, que atingiram o limite de resistência máximo de 2272 MPa com 6% de alongamento; ensaios de tenacidade ao impacto Charpy que superaram os tratamentos convencionais de têmpera atingindo 38J de energia absorvida; além dos ensaios de tenacidade à fratura linear-elástica, método (KIC) que ficaram entre (35 e 67 MPa√m). Para a caracterização microestrutural foram realizadas análises por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), além da investigação microestrutural pela técnica de microscopia eletrônica de transmissão (MET) que elucidaram os microconstituintes multifásicos presentes como martensita, ferrita e bainita. Para quantificar as frações de fases presentes utilizou-se a técnica de difração por raios-X e método de refinamento Rietveld, mostrando até 20% de austenita retida na condição de partição em 400ºC. Para auxiliar e mapear as fases presentes foram utilizadas as técnicas de MEV-EBSD e EBSD acoplada ao microscópio eletrônico de transmissão MET-EBSD com indexação via software ASTAR. Após os ensaios mecânicos, as superfícies de fratura foram examinadas via MEV e exibiram em geral um modo misto de fratura om a presença de dimples, coalescimento de microcavidades e quase-clivagem. / The present research work evaluates the effects of the complete and intercritical austenitization temperatures associated with interrupted quenching and partitioning performed in molten salt baths and its influence in the mechanical behavior and microstructural of AISI 300M high strength low alloy steel. Hardness tests with range from 55HRC to 35HRC were obtained depending on the heat treatment. Tensile tests have shown maximum strength limit of 2272 MPa and 6% elongation. Toughness parameters by instrumented Charpy impact tests exceeded values obtained in the conventional heat treatments providing 38J of absorbed energy. In addition, results from linear-elastic fracture toughness tests (KIC), values among 67 and 35MPa√m were found. Microstructure characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and microstructural research by transmission electron microscopy (TEM), which optimized the multiphase microconstituents with the presence of martensite, ferrite and bainite. In order to quantify the phases volume fractions present, it was used a X-ray diffraction technique and \"Rietveld\" refinement method that obtained up to 20% of retained austenite in the partitioning condition at 400°C. To assist and map the present phases, it was used MEV-EBSD and EBSD techniques coupled to the transmission electron microscope MET-EBSD with indexing via ASTAR software. After the mechanical tests, fracture surfaces were analyzed by SEM and showed in general, a mixed mode of fracture with the presence of dimples, microcoalescence and quasi-cleavage.

O desenvolvimento de métodos de simulação física e numérica tem criado novas possibilidades de otimização dos processos relacionados à estampagem com inclusão de processos industriais reais. Portanto, recorrendo à aplicação destes métodos de análise, é possível avaliar a transformação mecânica e as transformações de fase que ocorrem no material e prever as interações entre as propriedades dos materiais no processo de conformação, o comportamento constitutivo do material, as variáveis de otimização do processo, bem como a previsão das tensões e deformações a fim de estabelecer a melhor relação material-processo-desempenho. A introdução e crescente utilização de aços avançados de alta resistência (AHSS) em aplicações automotivas exige uma maior compreensão dos fenômenos físicos envolvidos no processamento termomecânico a fim de otimizar a performance da peça final fabricada. O presente trabalho teve como objetivo avaliar experimentalmente o processo de estampagem a quente, com posterior tratamento térmico de têmpera e partição e analisar as microestruturas formadas e suas propriedades mecânicas. A formação de microestruturas durante o processo de estampagem a quente e de têmpera e partição foi avaliada neste trabalho por simulação física em simulador termomecânico Gleeble, acoplado à uma linha de difração de raios X (XTMS) de feixe de luz síncrotron no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano). Foram avaliadas a partição do carbono, a estabilidade térmica da austenita retida e a formação de microconstituintes resultantes da transformação da austenita durante resfriamento forçado (têmpera), seguido de partição de carbono em patamares isotérmicos. Foram utilizadas técnicas de caracterização com apoio de microscopia eletrônica (MEV-FEG e STEM), EBSD, tomografia de sonda atômica (APT) e avaliação de propriedades mecânicas por ensaios de tração e indentação instrumentada. A análise numérica foi realizada por meio do método dos elementos finitos (MEF) e por elementos finitos orientada a objetos (OOF, Object Oriented Finite Element Analysis) visando estabelecer correlações entre microestrutura e propriedades mecânicas, comparando com resultados experimentais. Os resultados e conclusões obtidos no projeto, além de possibilitarem a identificação dos mecanismos fundamentais de geração de microestruturas durante o processo, auxiliam no projeto de aços AHSS estampados a quente, usados principalmente na indústria automobilística, na busca pela redução do consumo de combustível, através da redução do peso, e pelo aumento da segurança dos passageiros. / The development of numerical and physical simulation methods has created new possibilities regarding the optimization of metal forming processes, taking into account real industrial forming processes. Therefore, by applying such methods of analysis it is now possible to assess the material phase transformations and predict the interactions between material properties and the forming process, the constitutive behavior of the material, and optimize process variables as well as predicting the best material-process-performance relationship. The increasing usage of Advanced High Strength Steels (AHSS) in automotive applications demands a better insight of the physical phenomena involved in the thermomechanical processing in order to optimize the performance of the final manufactured part. Thermomechanical simulation of the hot stamping, quenching and partitioning process was carried out in a Gleeble machine coupled to the XTMS Synchrotron X-ray diffraction line at the National Nanotechnology Laboratory (LNNano). Carbon partitioning, carbon contents, and amount of retained austenite, martensite, bainite and ferrite was assessed online during the experiments. In addition, characterization techniques by optical, electron microscopy (FEG-SEM and STEM), EBSD, and Atom Probe Tomography (APT) were applied. Mechanical testing of subsize specimens of the processed steels was performed by means of tensile tests and macro and nanoindentation tests. The numerical analysis was performed using the finite element method (FEM) and object-oriented finite element technique (OOF). The results were compared with the experimental results of mechanical testing of specimens used in the thermomechanical simulations and with hot stamped sheets, where quenching and partitioning were carried out. The results and conclusions obtained in this project allow the identification of the fundamental mechanisms of the process, helping the design of the hot stamping process for AHSS steels used primarily in the automotive industry, seeking weight reduction to improve fuel economy and increased passenger safety.

Sistemas baseados em processadores de uso geral caracterizam-se pela flexibilidade a mudanças de projeto, porém com desempenho computacional abaixo daqueles baseados em circuitos dedicados otimizados. A implementação de algoritmos em dispositivos reconfiguráveis, conhecidos como Field Programmable Gate Arrays - FPGAs, oferece uma solução de compromisso entre a flexibilidade dos processadores e o desempenho dos circuitos dedicados, pois as FPGAs permitem que seus recursos de hardware sejam configurados por software, com uma granularidade menor que a do processador de uso geral e flexibilidade maior que a dos circuitos dedicados. As versões atuais de FPGAs apresentam um tempo de reconfiguração suficientemente pequeno para viabilizar sua reconfiguração dinâmica, i.e., mesmo com o dispositivo executando um algoritmo, a forma como seus recursos são dispostos pode ser alterada, oferecendo a possibilidade de particionar temporalmente um algoritmo. Novas linhas de FPGAs já são fabricadas com opção de reconfiguração dinâmica parcial, i.e., é possível reconfigurar áreas selecionadas de uma FPGA enquanto o restante continua em operação. No entanto, para que esta nova tecnologia se torne largamente difundida é necessário o desenvolvimento de uma metodologia própria, que ofereça soluções eficazes aos novos desdobramentos do projeto digital. Em particular, uma das principais dificuldades apresentadas por esta abordagem refere-se à maneira de particionar o algoritmo, de forma a minimizar o tempo necessário para completar sua tarefa. Este manuscrito oferece uma metodologia de projeto para dispositivos dinamicamente reconfiguráveis, com ênfase no problema do particionamento temporal de circuitos, tendo como aplicação alvo uma família de algoritmos, utilizados principalmente em Bioinformática, representada pelo classificador binário conhecido como Support Vector Machine. Algumas técnicas de particionamento para FPGA Dinamicamente Reconfigurável, especificamente aplicáveis ao particionamento de FSM, foram desenvolvidas para garantir que um projeto dominado por fluxo de controle seja mapeado numa única FPGA, sem alterar sua funcionalidade. / Systems based on general-purpose processors are characterized by a flexibility to design changes, although with a computational performance below those based on optimized dedicated circuits. The implementation of algorithms in reconfigurable devices, known as Field Programmable Gate Arrays, FPGAs, offers a solution with a trade-off between the processor\'s flexibility and the dedicated circuit\'s performance. With FPGAs it is possible to have their hardware resources configured by software, with a smaller granularity than that of the general-purpose processor and greater flexibility than that of dedicated circuits. Current versions of FPGAs present a reconfiguration time sufficiently small as to make feasible dynamic reconfiguration, i.e., even with the device executing an algorithm, the way its resources are displayed can be modified, offering the possibility of temporal partitioning of an algorithm. New lines of FPGAs are already being manufactured with the option of partial dynamic reconfiguration, i.e. it is possible to reconfigure selected areas of an FPGA anytime, while the remainder area continue in operation. However, in order for this new technology to become widely adopted the development of a proper methodology is necessary, which offers efficient solutions to the new stages of the digital project. In particular, one of the main difficulties presented by this approach is related to the way of partitioning the algorithm, in order to minimize the time necessary to complete its task. This manuscript offers a project methodology for dynamically reconfigurable devices, with an emphasis on the problem of the temporal partitioning of circuits, having as a target application a family of algorithms, used mainly in Bioinformatics, represented by the binary classifier known as Support Machine Vector. Some techniques of functional partitioning for Dynamically Reconfigurable FPGA, specifically applicable to partitioning of FSMs, were developed to guarantee that a control flow dominated design be mapped in only one FPGA, without modifying its functionality.

O gênero Pinus ocupa no Brasil uma área plantada de 1,59 milhão de hectares e tem uma ampla faixa de produtividade florestal (18 a 45 m3 ha-1 ano-1), em função das espécies utilizadas, das limitações edáficas, dos tipos de clima, melhoramento genético e, e alguns casos, pela ocorrência de pragas e doenças. Apesar do conhecimento de que o aumento da disponibilidade de recursos naturais (luz, água e nutrientes) eleva a produção de madeira, faz-se necessário compreender como estes recursos influenciam os processos de captura (produção primária bruta ou GPP) e alocação de carbono (C) para os diferentes compartimentos da floresta (raiz, lenho, galhos e folhas). Além disso, o grau de controle genético é de grande importância nesses processos e também deve ser analisado. Assim, este projeto objetivou quantificar as taxas de captura e alocação de carbono em uma espécie de Pinus tropical (P. caribaea var. hondurensis) e em uma subtropical (P. taeda), dos 6,5 aos 8,5 anos de idade, em parcelas controle (sem fertilização e sem irrigação) e parcelas fertilizadas e irrigadas. O experimento está localizado no município de Itatinga - SP e se utilizou o método do balanço de carbono para estimar a produtividade primária líquida da parte aérea (ANPP), o fluxo de carbono para o solo (TBCF), produtividade primária bruta (GPP) e produtividade líquida do ecossistema (NEP). Ao final do estudo, a biomassa do tronco foi 75% superior no P. caribaea var. hondurensis (126 Mg ha-1) do que no P. taeda (72 Mg ha-1), sendo que em ambas as espécies houveram ganhos significativos com a fertilização e irrigação. O primeiro ano avaliado foi mais seco do que o segundo (1195 contra 1487 mm), resultando em diferenças nos fluxos calculados. A produção de tronco do P. caribaea var. hondurensis variou de 722 a 1569 gC m-2 ano-1, enquanto do P. taeda foi de 221 a 452 gC m-2 ano-1. A espécie subtropical obteve os maiores valores de TBCF, variando de 1150 a 2197 gC m-2 ano-1, e para as duas espécies se encontrou relação do TBCF com a ANPP e GPP. Assim, encontrou-se que a maior produtividade da espécie tropical é resultado de seu maior GPP (4964 contra 3744 gC m-2 ano-1 no P. taeda), maior partição de carbono para incremento de tronco (22% contra 9% no P. taeda) e menor partição para TBCF (23% contra 45% no P. taeda). Já a fertilização e irrigação não mudaram a partição da GPP para a ANPP e TBCF comparado ao tratamento controle, e o ganho em produção de madeira foi explicado apenas pelo aumento na GPP (11%). A NEP para ambas as espécies foi positiva, mostrando que essas espécies estão atuando como drenos de carbono. Assim, o conhecimento de como a captura e alocação de C é afetada pela espécie, água e nutrição terá aplicação sobre o manejo florestal, além de propiciar valores de fluxos essenciais para a calibração de modelos ecofisiológicos de produção, ainda inexistentes para essas espécies no Brasil. / The genus Pinus in Brazil has a planted area of 1.59 million hectares and it has a wide range of forest productivity (18-45 m3 ha-1 yr-1) depending on the species, edaphic limitations, climate, breeding and, in some cases, the occurrence of pests and diseases. Despite knowing that the increased resources availability (light, water and nutrients) improves the production of wood, it is necessary to understand how these features influence the uptake processes (gross primary production or GPP) and carbon allocation (C) on the different forest compartments (root, bole, branch and leaf). Furthermore, the degree of genetic control is rather important in these processes and should also be analyzed. Thus, this project aimed to quantify carbon sequestration and allocation rates in a tropical pine (P. caribaea var. hondurensis) and a subtropical one (P. taeda), from ages 6.5 to 8.5 years old, in control plots (no fertilization and no irrigation) and fertilized and irrigated plots. The experimental site is located in Itatinga- SP and the carbon balance approach was used to estimate the above ground net primary production (ANPP), total belowground carbon flux (TBCF), gross primary production (GPP) and net ecosystem production (NEP). At the end of the study, the bole biomass was 75% higher in the P. caribaea var. hondurensis (126 Mg ha-1) than in P. taeda (72 Mg ha-1), and in both species there were substantial improvements with fertilization and irrigation. The first year evaluated was drier than the second (from 1195 to 1487 mm), resulting in differences in the calculated fluxes. The P. caribaea var. hondurensis bole production ranged from 722 to 1569 gC m-2 yr- 1, while the P. taeda showed values from 221 to 452 gC m-2 yr-1. The subtropical specie obtained the largest values of TBCF (from 1150 to 2197 gC m-2 yr-1), and on both species there was relationship between TBCF and ANPP and GPP.Thus, the higher productivity of tropical specie is a result of higher GPP (4964 versus 3744 gC m-2 yr-1 in the P. taeda), increased carbon partitioning to bole increment (22% versus 9% in the P. taeda) and smaller partitioning for TBCF (23% versus 45% in the P. taeda). Fertilization and irrigation have not changed the partitioning from GPP to ANPP and TBCF compared to the control plots, and increase in the production of wood it has been explained only by increased GPP (11%). The NEP for both species was positive, showing that these species are acting as carbon sinks. Therefore, the knowledge of how the carbon sequestration and allocation is affected by the species, water and nutrition will have application on forest management, besides providing values of essential fluxes for calibration of ecophysiological production models, still non-existent for these species in Brazil.

Estudo da alimentação de 23 espécies de peixes da Enseada do Araçá (São Sebastião, Estado de São Paulo) foi desenvolvido com a finalidade de detectar variações intra e interespecíficas. Foi baseado na análise de conteúdos estomacais, utilizando-se o índice de importância relativa dos itens alimentares. Análises multivariadas foram realizadas por meio do índice de dissimilaridade de Bray-Curtis, UPGMA, nMDS e PCA. Das principais espécies estudadas, Caranx latus, Cynoscion jamaicensis, Synodus foetens e Trichiurus lepturus foram classificadas como piscívoras e sua dieta não variou sazonalmente; Diplectrum formosum, Diplectrum radiale, Gymnothorax ocellatus e Lutjanus synagris foram classificadas como piscívoras/bentófagas e houve alguma variação temporal em suas dietas. Prionotus punctatus é carcinófaga e apresentou pequena variação sazonal na dieta; Orthopristis ruber e Pomadasys corvinaeformis são bentófagas e apresentaram um amplo espectro de itens alimentares. A dieta de ambas variou significantemente entre verão e inverno. Diapterus rhombeus é também bentófaga, alimentou-se principalmente de Polychaeta e apresentou alguma variação sazonal na dieta. Foi identificado que os peixes se utilizam, em alguma proporção, de alimentos disponíveis na Enseada do Araçá, por vezes alterando sua dieta de acordo com a disponibilidade de presas no local. Diferentes grupos tróficos foram identificados, evidenciando o compartilhamento de mesmos itens e também a partilha de alimentos, possivelmente decorrente da coevolução das espécies, das presas e do ambiente. / Study on feeding habits of 23 fish species the Araçá Sound (São Sebastião, São Paulo state, Brazil) was developed with the purpose of detecting intra and interspecific variations. The study was based on stomach content analysis, using the index of relative importance of the items. Multivariate analyses using the Bray-Curtis dissimilarity index, UPGMA, nMDS, and PCA were developed. Caranx latus, Cynoscion jamaicensis, Synodus foetens, and Trichiurus lepturus were classified as piscivorous and their diet didn\'t vary seasonally; Diplectrum formosum, Diplectrum radiale, Lutjanus synagris, and Gymnothorax ocellatus were classified as piscivorous/benthofagic, showing some temporal variation in their diet. Prionotus punctatus fed on crustaceans, having little temporal diet variability; Orthopristis ruber and Pomadasys corvinaeformis had a large spectrum of food items and were identified as benthofagic. Their diets varied greatly between summer and winter. Diapterus rhombeus was also classified as benthofagic, feeding mostly on olychaeta, showing some temporal diet changes. It was identified that the fishes prey, in some level, on the available food resources of the Araçá Sound, sometimes changing their diets according to the availability of preys in the area. Evidence of feeding overlap and the food partitioning was observed, possibly as a result of coevolution of species, of preys, and environment.

Estudo da alimentação de 23 espécies de peixes da Enseada do Araçá (São Sebastião, Estado de São Paulo) foi desenvolvido com a finalidade de detectar variações intra e interespecíficas. Foi baseado na análise de conteúdos estomacais, utilizando-se o índice de importância relativa dos itens alimentares. Análises multivariadas foram realizadas por meio do índice de dissimilaridade de Bray-Curtis, UPGMA, nMDS e PCA. Das principais espécies estudadas, Caranx latus, Cynoscion jamaicensis, Synodus foetens e Trichiurus lepturus foram classificadas como piscívoras e sua dieta não variou sazonalmente; Diplectrum formosum, Diplectrum radiale, Gymnothorax ocellatus e Lutjanus synagris foram classificadas como piscívoras/bentófagas e houve alguma variação temporal em suas dietas. Prionotus punctatus é carcinófaga e apresentou pequena variação sazonal na dieta; Orthopristis ruber e Pomadasys corvinaeformis são bentófagas e apresentaram um amplo espectro de itens alimentares. A dieta de ambas variou significantemente entre verão e inverno. Diapterus rhombeus é também bentófaga, alimentou-se principalmente de Polychaeta e apresentou alguma variação sazonal na dieta. Foi identificado que os peixes se utilizam, em alguma proporção, de alimentos disponíveis na Enseada do Araçá, por vezes alterando sua dieta de acordo com a disponibilidade de presas no local. Diferentes grupos tróficos foram identificados, evidenciando o compartilhamento de mesmos itens e também a partilha de alimentos, possivelmente decorrente da coevolução das espécies, das presas e do ambiente. / Study on feeding habits of 23 fish species the Araçá Sound (São Sebastião, São Paulo state, Brazil) was developed with the purpose of detecting intra and interspecific variations. The study was based on stomach content analysis, using the index of relative importance of the items. Multivariate analyses using the Bray-Curtis dissimilarity index, UPGMA, nMDS, and PCA were developed. Caranx latus, Cynoscion jamaicensis, Synodus foetens, and Trichiurus lepturus were classified as piscivorous and their diet didn\'t vary seasonally; Diplectrum formosum, Diplectrum radiale, Lutjanus synagris, and Gymnothorax ocellatus were classified as piscivorous/benthofagic, showing some temporal variation in their diet. Prionotus punctatus fed on crustaceans, having little temporal diet variability; Orthopristis ruber and Pomadasys corvinaeformis had a large spectrum of food items and were identified as benthofagic. Their diets varied greatly between summer and winter. Diapterus rhombeus was also classified as benthofagic, feeding mostly on olychaeta, showing some temporal diet changes. It was identified that the fishes prey, in some level, on the available food resources of the Araçá Sound, sometimes changing their diets according to the availability of preys in the area. Evidence of feeding overlap and the food partitioning was observed, possibly as a result of coevolution of species, of preys, and environment.

Dados e análises de gradientes altitudinais em diversidade têm sido fundamentais para o desenvolvimento e avaliação de uma série de teorias gerais da biodiversidade. Esta proposta pretende contribuir para uma melhor compreensão dos padrões de diversidade das samambaias e licófitas ao longo de um gradiente de altitude no Sul do Brasil, abrangendo desde as formações florestais da planície, composta pela floresta de Terras Baixas, Submontana, como por formações florestais de altitude superiores, florestas Montana e Altomontana, e considerando a influência de fatores climáticos e de solo sobre as comunidades de plantas deste grupo. Assim, os objetivos deste estudo são: 1) verificar se a composição e riqueza de espécies varia ao longo do gradiente altitudinal; 2) se caso afirmativo, descrever em qual altitude podemos encontrar a maior diversidade; 3) analisar se existem diferenças ao longo do gradiente nos padrões de distribuição entre comunidade epifítica, terrícola e rupícola; 4) estabelecer quais são os fatores ambientais e de espaço que governam a distribuição das espécies de samambaias e licófitas, sua riqueza e sua cobertura na floresta brasileira ao sul do Atlântico; 5) investigar se espécies epifíticas e terrestres respondem igualmente aos condutores ambientais. Os resultados de um estudo detalhado, bem como de análises morfológicas, ecológicas, pedológicas e geográficas são: 1) a composição e riqueza de espécies variou significativamente ao longo do gradiente altitudinal; 2) riqueza e diversidade foram maiores nas formações superiores (Montana e Altomontana); 3) comunidades ecológicas distintas (epifítica, terrícola e rupícola) diferiram quanto ao padrão de distribuição observado ao longo do gradiente; 4) os fatores ambientais (tais como: insolação solar, precipitação, velocidade do vento, umidade relativa do ar relacionados ao clima e, concentração de matéria orgânica, alumínio, pH e profundidade, relacionados ao solo) apresentam maior importância na variação da distribuição de espécies ao longo do gradiente; 5) a variação da distribuição de espécies epífitas demostrou ser mais relacionada aos condutores ambientais relacionados aos fatores climáticos enquanto que as espécies terrestres, aos fatores edáficos. Processos de nicho (teoria de nicho) são os responsáveis por modular a distribuição e a abundância das espécies de samambaias e licófitas ao longo do gradiente altitudinal da Floresta Atlântica Sul Brasileira. Adicionalmente, é descrito novo registro de Stigmatopteris no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. / Data and analyses of elevational gradients in diversity have been central to the development and evaluation of a range of biodiversity general theories. This proposal seeks to contribute to a better understanding of the ferns and lycophytes diversity patterns along an elevation gradient in Southern Brazil, spanning from Lowland and Submontane to Montane and Upper Montane forest formations, and considering the influence of climatic factors and soil on communities of this group plants. The objectives of this study are: 1) to verify the composition and species richness varies along the altitudinal gradient; 2) if so, describe at what altitude we find the greatest diversity; 3) to analyze if there are differences along the gradient in the distribution patterns of epiphytic community, terrestrial and rupicolous; 4) establish what are the environmental and spatial factors that govern ferns and wealth lycophyte species and its coverage in the Brazilian forest at the South of the Atlantic; 5) investigate if epiphytic and terrestrial species also respond to environmental drivers. The results of a detailed study, as well as morphological, ecological, soil and geographical study are: 1) the composition and species richness varied significantly along the altitudinal gradient; 2) richness and diversity were higher in the Montane and Upper Montane formations; 3) distinct ecological communities (epiphytic, terrestrial and rupicolous) to differ on the distribution pattern observed along the gradient; 4) the environmental factors (such as solar insolation, precipitation, wind speed, relative humidity related to the climate, and concentration of organic matter, aluminum, pH and depth, related to soil) have greater importance in the variation species distribution along the gradient; 5) the variation of the distribution of epiphytes demonstrated to be more related to environmental drivers that are related to climatic factors, while terrestrial species are related to the soil factors. Niche processes (niche theory) are responsible for modulate distribution patterns and species abundance along elevational gradient in the Southern Brazilian Atlantic Forest. In addition, we present the new registration Stigmatopteris in the State of Rio Grande do Sul, Brazil.

Nesta tese apresentamos a abordagem da Mecânica Estatística para o clássico problema de otimização denominado problema da partição numérica (PPN), que é definido como: Dada uma seqüência de N números reais positivos {a1, a2, a3,....aN}, o problema consiste em particioná-los em dois conjuntos complementares, A e Ac, tais que o valor absoluto da diferença da soma dos ais nos dois conjuntos seja minimizada. No caso em que os aj\'s são variáveis aleatórias estatisticamente independentes distribuídas uniformemente no intervalo unitário, este problema NP-completo equivale ao problema de encontrar o estado fundamental de um modelo de Ising antiferromagnético aleatório de alcance infinito. Conseqüentemente, a análise probabilística do PPN pode ser realizada com as ferramentas da Mecânica Estatística de sistemas desordenados. Neste trabalho empregamos a aproximação recozida (annealed) para derivar uma expressão analítica para o limitante inferior do valor médio da diferença para partições tanto com vínculo de cardinalidade quanto sem vínculo para grandes valores de N. Além disso, calculamos analiticamente a fração de estados metaestáveis, isto é, estados que possuem a menor energia mediante todos os vizinhos (estados que diferem pela troca de um único spin). Concluímos a análise da abordagem direta, cujas instâncias . / In this thesis we present a statistical mechanics approach to a classical optimization problem called the number partitioning problem (NPP), which is stated as follows. Given a sequence of N positive real numbers , the number partitioning problem consists of partitioning them into two sets A and its complementary set Ac such that the absolute value of the difference of the sums of aj over the two sets is minimized. In each case in which the aj\'s are statistically independent random variables uniformly distributed in the unit interval, this NP-complete problem is equivalent to the problem of finding the ground state of an infinite range, random antiferromagnetic Ising model. Hence the probabilistic analysis of the NPP can be carried out within the framework of the standard statistical mechanics of disordered systems. In this vein we employ the annealed approximation to derive analytical lower bounds to the average value of the difference for the best-constrained and unconstrained partitions in the large N limit. Furthermore, we calculate analytically the fraction of metastable states, i.e. states that are stable against all single spin flips. We conclude the analysis of the so-called direct approach, in which the instances {ai} are fixed and the partitions are variable, with the analytical study of the linear programming relaxation of this NP-complete integer programming. In the second part of this thesis we propose and explore an inverse approach to the NPP, in which the optimal partitions are fixed and the instances are variable. Specifically, using the replica framework we study analytically the instance space of the number partitioning problem. We show that, regardless of the distribution of the instance entries, there is an upper bound &#945cN to the number of perfect random partitions (i.e. partitions for which that difference is zero). In particular, in the case where the two sets have the same cardinality (balanced partitions) we find &#945c =1/2. Moreover, in the case of unbalanced partitions, we show that perfect random partitions exist only if the difference between the cardinalities of the two sets scales like m N-1/2}.

Force fields have been an integral part of computational chemistry for decades, providing invaluable insight and facilitating the better understanding of biomolecular system behaviour. Despite the many benefits of a force field, there continue to be deficiencies as a result of the classical architecture they are based upon. Some deficiencies, such as a point charge electrostatic description instead of a multipole moment description, have been addressed over time, permitted by the ever-increasing computational power available. However, whilst incorporating such significant improvements has improved force field accuracy, many still fail to describe several chemical effects including polarisation, non-covalent interactions and secondary/tertiary structural effects. Furthermore, force fields often fail to provide consistency when compared with other force fields. In other words, no force field is reliably performing more accurately than others, when applied to a variety of related problems. The work presented herein develops a next-generation force field entitled FFLUX, which features a novel architecture very different to any other force field. FFLUX is designed to capture the relationship between geometry and energy through a machine learning method known as kriging. Instead of a series of parameterised potentials, FFLUX uses a collection of atomic energy kriging models to make energy predictions. The energies describing atoms within FFLUX are obtained from the Interacting Quantum Atoms (IQA) energy partitioning approach, which in turn derives the energies from the electron density and nuclear charges of topological atoms described by Quantum Chemical Topology (QCT). IQA energies are shown to provide a unique insight into the relationship between geometry and energy, allowing the identification of explicit atoms and energies contributing towards torsional barriers within various systems. The IQA energies can be modelled to within 2.6% accuracy, as shown for a series of small systems including weakly bound complexes. The energies also allow an interpretation of how an atom feels its surrounding environment through intra-atomic, covalent and electrostatic energetic descriptions, which typically are seen to converge within a ~7 - 8 A horizon radius around an atom or small system. These energy convergence results are particularly relevant to tackling the transferability theme within force field development. Where energies are seen to converge, a proximity limit on the geometrical description needed for a transferable energy model is defined. Finally, the FFLUX force field is validated through successfully optimising distorted geometries of a series of small molecules, to near-ab initio accuracy.