Redes neurais biológicas contêm bilhões de células (neurônios) agrupadas em regiões espacial e funcionalmente distintas. Elas também apresentam comportamentos complexos, tais como dinâmicas periódicas e caóticas. Na área da Inteligência Artificial, pesquisas mostram que Redes Neurais Caóticas, isto é, modelos de Redes Neurais Artificiais que operam com dinâmicas complexas, são mais eficientes do que modelos tradicionais no que diz respeito a evitar memórias espúrias. Inspirado pelo fato de que o córtex cerebral contém agrupamentos de células e motivado pela eficiência no uso de dinâmicas complexas, este projeto de pesquisa investiga o comportamento dinâmico de um modelo de Rede Neural Artificial Recorrente, como o de Hopfield, porém com a topologia sináptica reorganizada a ponto de originar agrupamentos de neurônios, tal como acontece em uma Rede Complexa quando esta apresenta uma estrutura de comunidades. O modelo de treinamento tradicional de Hopfield também é alterado para uma regra de aprendizado que posta os padrões em ciclos, gerando uma matriz de pesos assimétrica. Resultados indicam que o modelo proposto oscila entre comportamentos periódicos e caóticos, dependendo do grau de fragmentação das sinapses. Com baixo grau de fragmentação, a rede opera com dinâmica periódica, como consequência da regra de treinamento utilizada. Dinâmicas caóticas parecem surgir quando existe um alto grau de fragmentação. Mostra-se, também, que é possível obter caoticidade em uma topologia adequadamente modular, ou seja, como uma estrutura de comunidades válida. Desta forma, este projeto de pesquisa provê uma metodologia alternativa para se construir um modelo de Rede Neural Artificial que realiza tarefas de reconhecimento de padrões, explorando dinâmicas complexas por meio de uma estrutura de conexões que se mostra mais similar à topologia existente no cérebro / Biological neural networks contain billions of neurons divided in spatial and functional clusters to perform dierent tasks. It also operates with complex dynamics such as periodic and chaotic ones. It has been shown that Chaotic Neural Networks are more efficient than conventional recurrent neural networks in avoiding spurious memory. Inspired by the fact that the cerebral cortex has speficic groups of cells and motivated by the efficiency of complex behaviors, in this document we investigate the dynamics of a recurrent neural network, as the Hopfield one, but with neurons coupled in such a way to form a complex network community structure. Also, we generate an asymmetric weight matrix placing pattern cycles during learning. Our study shows that the network can operate with periodic and chaotic dynamics, depending on the degree of the connection\'s fragmentation. For low fragmentation degree, the network operates with periodic dynamic duo to the employed learning rule. Chaotic behavior seems to rise for a high fragmentation degree. We also show that the neural network can hold both chaotic dynamic and a high value of modularity measure at the same time, indicating an acceptable community structure. These findings provide an alternative way to design dynamical neural networks to perform pattern recognition tasks exploiting periodic and chaotic dynamics by using a more similar topology to the topology of the brain

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2014-09-11T11:50:01Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao Diego Americo Guedes.pdf: 971567 bytes, checksum: a39a61e190ff600e318da0dd24eb108c (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-11T11:50:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao Diego Americo Guedes.pdf: 971567 bytes, checksum: a39a61e190ff600e318da0dd24eb108c (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we present and evaluate a modeling methodology that describes the creation of a topology for wireless mesh networks, and how this topology changes over time. The modeling methodology is based on network science, which is a multidisciplinary research area that has a lot of tools to help in the study and analysis of networks. In wireless mesh networks, the relative importance of the nodes is often related to the topological aspects, and data flow. However, due to the dynamics of the network, the relative importance of the nodes may vary in time. In the context of network science, the concept of centrality metric represents the relative importance of a node in the network. In this work we show also that the current centrality metrics are not able to rank properly the nodes in wireless mesh networks. Then we propose a new metric of centrality that ranks the most important nodes in a wireless mesh network over time. We evaluate our proposal using data from a case study of the proposed modeling methodology and also from real wireless mesh networks, achieving satisfactory performance. The characteristics of our metric make it a useful tool for monitoring dynamic networks. / Neste trabalho, apresentamos e avaliamos uma modelagem que descreve a criação de uma topologia para redes em malha sem fio e como essa se altera no tempo. A modelagem é baseada em ciência das redes (network science), uma área multidisciplinar de pesquisa que possui uma grande quantidade de ferramentas para auxiliar no estudo e análise de redes. Em redes em malha sem fio, a importância relativa dos nós é frequentemente relacionada a aspectos topológicos e ao fluxo de dados. Entretanto, devido à dinamicidade da rede, a importância relativa de um nó pode variar no tempo. No contexto de ciência de redes, o conceito de métricas de centralidade reflete a importância relativa de um nó na rede. Neste trabalho, mostramos também que as métricas atuais de centralidade não são capazes de classificar de maneira adequada os nós em redes em malha sem fio. Propomos então uma nova métrica de centralidade que classifica os nós mais importantes em uma rede em malha sem fio ao longo do tempo. Avaliamos nossa proposta com dados obtidos de um estudo de caso da modelagem proposta e de redes em malha sem fio reais, obtendo desempenho satisfatório. As características da nossa métrica a tornam uma ferramenta útil para monitoramento de redes dinâmicas.

The implementation of energy policies oriented to incentive the adoption of efficient lighting technologies in the residential sector requires analytic tools able to describe the market conditions necessary for a successful penetration of the innovations. This article describes, using an agent-based model, the relationship between the micro behaviors of householder\'s adoption of lighting technologies and the aggregated macro patterns of diffusion in the Brazilian residential sector. The model also studies the dynamic between the interaction network parameters and the emerging diffusion characteristics in different economic scenarios for energy and technologic prices / A implementação de políticas públicas orientadas a incentivar a adopção de tecnologias de iluminação mais eficientes no setor residencial precisa de ferramentas analíticas capazes de descrever assertivamente as condições de mercado necessárias para uma penetração exitosa destas inovações. Este documento descreve, utilizando modelagem baseado em agentes, a relação entre os micro comportamentos dos usuários ao adotar as tecnologias de iluminação e as macro tendências agregadas de difusão no setor residencial brasileiro. O modelo também estuda a dinâmica existente entre a relação dos parâmetros das redes de interação e as caraterísticas emergentes no processo de difusão em diferentes cenários econômicos para os custos energéticos e tecnológicos.

O tributo é cobrado dos cidadãos porque ele é o custo do contrato social, um acordo entre pessoas para uma vida em sociedade. Diretamente, há um retorno para a sociedade na forma de serviços públicos; indiretamente, é um instrumento do governo para intervir na economia, como na condução de política fiscal e na redução das desigualdades sociais. Um contribuinte está obrigado a pagá-lo porque essa obrigação decorre de uma regra formal (lei) determinada pelas instituições públicas; e estas são criadas para estruturar as interações humanas, por meio de incentivos. Pretendemos apresentar uma alternativa na análise da relação cidadão-governo na arrecadação tributária e no custo relacionado ao combate à sonegação (por meio da fiscalização de tributos), tendo como objeto de estudo a obediência tributária no âmbito da escolha do contribuinte. Propõe-se uma modelagem baseada em agentes para a análise do comportamento do contribuinte quanto à sonegação, apresentando um modelo de evasão fiscal em redes complexas aleatórias. Nossa principal contribuição é incluir a evolução da percepção do contribuinte sobre as ações de fiscalização do governo em um modelo com abordagem em complexidade. A partir da convergência de fatores individuais (risco aceitável), sociais (interação social) e ambientais (dinâmica com o governo) na adoção de comportamento de sonegação pelo contribuinte, serão comparadas a evolução da evasão fiscal (quantidade de declarações de imposto recebidas) e a da fiscalização do governo (número aproximado de contribuintes fiscalizados) a fim de compreender a dinâmica entre contribuinte e governo. / Taxes are charged to citizens because they are the cost of the social contract, that is an agreement between people to a life in society. Directly, they convert to society into public goods and services; indirectly, are a means of the government to intervene in the economy, for example, the reduction of social inequalities in the regulation of domestic and foreign trade etc. A taxpayer is required to pay a tax because of a formal rule (law) determined by the public institutions. Institutions are created to structure human interactions through incentives. Our intention is to present an alternative analysis of the state-citizen relations in tax revenue and cost related to tax avoidance and tax audit. The object of study is tax compliance under taxpayer behavior. We present an agent-based simulation for analyzing the evasion behavior of the taxpayer, a model of tax evasion in random complex networks. Our main contribution is to include the evolution of the taxpayer perceptions on the government actions oversight in a model with the complexity approach. From the convergence of individual aspects (agents decision under acceptable risk), social influences (social interaction) and environmental factors (dynamic with the government) to tax evasion behavior, is analized the evolution of tax compliance (by tax declaration) and tax audit in order to understand the dynamic behavior between taxpayer and government.

O presente trabalho tem como meta auxiliar na resposta a um dos principais problemas estudados no campo das ciências econômicas: o quanto e como intervenções regulatórias afetam a dinâmica dos mercados. Para isso será feita uma análise dos dados contratuais de compra e venda de energia elétrica no ambiente livre de comercialização de energia brasileiro por meio de uma metodologia que utiliza métricas de análise de redes complexas para avaliação da competitividade. Os dados abordam a atividade dos agentes comercializadores de energia nesse mercado durante o período de 2006 a 2015. É estabelecido então um ranking mensal desses agentes e criada a rede por meio da verificação das trocas de posições nesses rankings. Os resultados da análise indicam em quais anos houve maior variação na competitividade no mercado e pela análise das redes resultantes verifica-se a formação de estruturas de mercado. Posteriormente os resultados são comparados com métricas tradicionais de avaliação de competitividade e concentração de mercado e, por fim, é feita uma avaliação qualitativa dos índices sob a luz das principais alterações regulatórias ocorridas no período / The main goal of this project is to assist in the answer to one of the main issues in the study of Economics: how regulatory interventions affect the dynamics of the markets, in this case specifically, electricity markets. This will be achieved through an analysis of the contractual data of electric energy in the free Brazilian energy market environment through a methodology that uses complex network analysis for the evaluation of competitiveness. The data covers the contracts of all energy traders of this market in the period from 2006 to 2015. A monthly ranking of these agents is established and a network is created through the verification of position changes in these rankings. The results of the analysis indicates in which years there was greater variation in competitiveness and the analysis of the resulting networks indicates market structures formation. The results are then compared with traditional metrics for competitiveness and market concentration. Finally, a qualitative assessment of the results is made considering the major regulatory changes that have occurred in the study period

O presente trabalho, inserido em uma proposta interdisciplinar de pesquisa entre sistemas complexos e políticas públicas, teve como intuito prover subsídios para a avaliação do programa Ciência sem Fronteiras (CsF), especialmente no contexto de políticas públicas de internacionalização e de Ciência, Tecnologia e Inovação (CT&I). O programa visa promover a consolidação, expansão e internacionalização da ciência e tecnologia, da inovação e da competitividade brasileira por meio do intercâmbio e da mobilidade internacional. A pesquisa examinou o ciclo de formulação, implementação e avaliação do programa para investigar se o investimento em mobilidade acadêmica internacional pode ser um mecanismo efetivo para fomentar a colaboração científica internacional. Inicialmente, foi entendido que o Brasil possui dois problemas fundamentais no campo de CT&I: i) déficit na formação de recursos humanos qualificados; e ii) baixa inserção científica e tecnológica no cenário internacional. Visto o problema, a formulação do CsF insere-se como parte da solução dentro de uma agenda estratégica nacional elaborada pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação. Após quatro anos de implementação, em 2015 o programa atingiu a meta de conceder 101 mil bolsas de intercâmbio acadêmico, mas extrapolou em mais de três vezes o orçamento previsto. Entretanto, teve um efeito positivo para o aumento da oferta de bolsas no exterior em todas as áreas (inclusive as não contempladas pelo programa) e não interferiu nos recursos financeiros das bolsas de formação no país. Com o uso de dados bibliométricos, foram encontrados indícios de que o programa foi capaz de estimular e manter a colaboração internacional entre pesquisadores. Todavia, ainda não é possível afirmar se os efeitos são significativos ou não, por isso se faz necessário avaliações futuras sobre a influência do programa nas mais diversas disciplinas científicas e nas respectivas redes de coautorias, além de estudos sobre outras questões que derivam do trabalho. Devido a dificuldades específicas com coleta e uso de dados durante o processo avaliativo, o trabalho recomenda: i) que bancas de especialistas compilem grupos de palavras-chave que caracterizem as áreas científicas; ii) que dados sobre o Ciência sem Fronteiras disponíveis para visualização sejam também disponíveis para download; e iii) que a Plataforma Lattes inclua no currículo dos pesquisadores a opção de registro sobre o programa de bolsas a que foram vinculados. Por fim, o trabalho ressalta o entendimento de que o programa Ciência sem Fronteiras foi positivo no sentido de aumentar a visibilidade internacional da educação superior brasileira e inseriu as universidades e outras instituições brasileiras em programas de cooperação internacional no campo da pesquisa. Neste sentido, recomenda-se que o Brasil deve envidar esforços para manter uma política pública de mobilidade acadêmica internacional, mesmo que em dimensões menores e de maneira reformulada / This work, as part of an interdisciplinary proposal of research between complex systems and public policies, intends to provide subsidies for the evaluation of the Brazil Science without Borders (SwB) program, especially in the context of Science, Technology and Innovation (ST&I) and internationalization public policies. The program sought to promote the consolidation, expansion and internationalization of Brazilian science and technology, innovation and competitiveness through exchange and international mobility. The research examined the program\'s formulation, implementation and evaluation cycle to investigate whether investment in international academic mobility could be an effective mechanism to foster international scientific collaboration. Firstly, Brazil has two fundamental problems in the field of ST&I: i) deficits in the formation of qualified human resources; and ii) low scientific and technological insertion in the international scenario. Given these problems, the creation of the SwB was part of a solution within a national strategic agenda of improving Brazils standing within the fields of ST&I. From its inception to its conclusion four years later, the program achieved the goal of granting 101,000 exchange scholarships, but went three times over budget. However, SwB had a positive effect by increasing overseas scholarship offerings in all areas (even those not explicitly covered by the program) and did not interfere with the financial resources of the scholarship grants in the country. The use of bibliometric data has shown that the program was able to stimulate and maintain international collaboration among researchers. However, it is not yet possible to state whether the effects are significant or not, so it is necessary to evaluate the influence of the program in different scientific disciplines and in their respective co-authorship networks, as well as other issues derived from the work. Because of specific difficulties in collecting and using data during the evaluation process, this dissertation recommends: i) that expert panels compile groups of keywords that characterize the scientific disciplines; ii) that data on Science without Borders available for visualization also become available for download; and iii) that the Lattes Platform includes in the researchers\' curriculum the option of registering the scholarship program they were linked to. Finally, the paper acknowledges that the Science without Borders program improved the international visibility of Brazils higher education and inserted universities and other Brazilian institutions into international research cooperation programs. In this sense, the author recommends that Brazil should make efforts to maintain such a public policy of international academic mobility, even in a reduced or reformed format

Among the many social structures that cause inequality, one of the most jarring is on the use of loopholes to both launder money and evade taxation. Such resources fuel the \"offshore finance\" industry, a multi-billion dollar sector catering to many of those needs. These run under the logic of \"Dark Networks\" avoiding detection and oversight as much as possible. While there are legitimate uses for offshore services, such as protecting assets from unlawful seizures, they are also a well documented pipeline for money stemming from ilegal activities. These constructs display a high amount of adaptiveness and resilience and the few studies done had to use incomplete information, mostly from local sources of criminal proceedings. This work is to analyzes the network of offshore accounts leaked under the Panama Papers report by the International Consortium of Investigative Journalists. This registers the activities of the Mossack Fonseca law firm in Panama, one of the largest in the world on the Offshore field. It spans over 50 years and provide us with one of the most complete overview thus far of how these activities are connected, the topology of such network and what it displays in resilience against attempts to target this scheme / Dentre as muitas estruturas sociais que causam desigualdades, uma das mais estarrecedoras é o uso de brechas para lavagem de dinheiro e evasão fiscal. Estes recursos sustentam a rede de finanças Offshore, uma industria multi-bilionária que oferece serviços para muitas dessas metas. Estas funcionam na lógicas das Redes Sombrias, evitando detecção e supervisão sempre que possível. Ainda que existam razões legitimas para o uso de serviços offshore, como a proteção de bens contra apropriação indébita, eles são um canal bem documentado para as receitas advindas de atividades ilegais . Este trabalho analisa a rede de contas offshore vazada sob a égide dos Panama Papers pelo Consorcio Internacional de Jornalistas Investigativos, que registrou a atividade da firma de advocacia Mossack Fonseca, sediada no Panama e uma das maiores do setor de Offshore. Com mais de 50 anos de registros, é ate o momento nosso panorama mais completo do padrão de conexão destas atividades, da topologia desta rede e do que ela demonstra de resiliência contra tentativas de desmontar esse esquema

Com a divulgação dos efeitos antrópicos sobre o clima nos últimos anos, nota-se um adensamento no debate acerca da incorporação da temática socioambiental na agenda corporativa. Embora as externalidades ambientais da atividade produtiva sejam conhecidas desde o início da Revolução Industrial, os processos de elaboração e implementação de estratégias empresariais de sustentabilidade ainda é algo em desenvolvimento. O presente trabalho visa analisar a dinâmica da difusão de estratégias de sustentabilidade em redes empresariais através de modelos de sistemas sociais complexos. Para tanto, são analisados alguns modelos consolidados na literatura, como o modelo de Ising (1925), Barabási-Albert (1999) e Ito e Kaneko (2002). Tal análise subsidia a criação de um modelo específico, cujos resultados de sua simulação são utilizados para gerar hipóteses que alicerceiam a elaboração de cenários prospectivos, pautando-se no referencial de Berger (1959) e Godet (2008). Por fim, tais cenários apresentam possíveis realidades futuras quanto à emergência de um setor produtivo mais sustentável, auxiliando no planejamento de empresas e governos. / With the disclosure of anthropogenic impacts on climate in recent years, there has been a growing debate about the incorporation of environmental issues on the corporate agenda. Although the environmental externalities of productive activity are known since the beginning of the Industrial Revolution, the processes of development and implementation of corporate sustainability strategies are still under development. The present work analyzes the dynamics of the diffusion of sustainability strategies on enterprise networks through models of complex social systems. Hence, we analyze three well known models: Ising (1925), Barabási-Albert (1999) and Ito and Kaneko (2002). This analysis underpins the creation of a specific model, which results are used to generate hypotheses that support the development of prospective scenarios, based on Berger (1959) and Godet (2008). Finally, these scenarios present possible future realities for the emergence of a sustainable productive sector, assisting in the planning of businesses and governments.

O presente trabalho tem como objetivo apresentar o resultado da análise e identificação de padrões e comportamentos de postagens na rede social Twitter monitorando um termo específico em um período definido de tempo. Após a extração e tratamento dos dados obtidos do Twitter, explicitando dentre as postagens quais são oriundas de usuários geradores de notícias, foram analisadas informações de topologia da rede de usuários do experimento, inclusive com o detalhamento das informações de propagação e duração das postagens: dados e comportamentos os quais buscamos reproduzir utilizando simulação por agentes / The present work aims to present the result of the analysis and identification of patterns and behaviors of Twitter posts monitoring a specific term in a period. After the extraction and treatment of the data obtained from Twitter, emphasizing among the posts which are generated from news agency users, were analyzed the topology information about the network of users of the experiment, including details of propagation information and duration of the posts: data and behaviors that we seek to reproduce using agent simulation

Diversos pesquisadores têm se utilizado do recurso de Redes de Interação na área de Biodiversidade para analisar o papel das espécies na estrutura da uma rede cujos fundamentos conceituais são os mesmos das Redes Sociais (como Facebook, LinkedIn, entre outras). Nesse sentido, algoritmos, métricas e recursos computacionais e estatísticos provenientes da área de Análise de Redes Sociais (Social Network Analysis SNA) são ferramentas importantes para endereçar/apoiar estudos com interações. Assim sendo, o objetivo desta tese é propor uma metodologia para aplicação das métricas de SNA em estudos com Redes de Interação biológicas no domínio da Informática para a Biodiversidade. A metodologia está formalizada por meio da Notação para Modelagem de Processos de Negócio (BPMN - Business Process Model and Notation) e estruturada em quatro etapas: (i) mapeamento dos tipos de dados e de interação disponíveis; (ii) definição das perguntas-chave a serem respondidas e das variáveis de análise; (iii) escolha das métricas de SNA adequadas ao contexto da pesquisa; e (iv) realização de análises biológicas com o apoio de SNA. Como recursos materiais foram utilizadas as métricas de SNA, bem como um conjunto de ferramentas computacionais (como os pacotes do R e os programas Dieta, Pajek e Ucinet) e de Análise Estatística (como a Análise Exploratória de Dados e a Análise Multivariada de Dados). Esta proposta nasceu de um processo de colaboração com pesquisadores de diversas áreas do conhecimento, a partir de projetos desenvolvidos no Núcleo de Pesquisa em Biodiversidade e Computação da USP (BioComp-USP), o que trouxe uma base de sustentação a esta metodologia. Para avaliar a adequação desta proposta a necessidades reais de pesquisa a metodologia foi aplicada a três estudos de caso com Redes de Interação microbiológicas. Os resultados mostram os benefícios que a disponibilização de um método sistematizado para guiar os passos de uma pesquisa pode trazer a um pesquisador seja em função do aporte de recursos recomendados, seja pelo processo de organização das atividades de pesquisa. Além disso, verifica-se a possibilidade de transposição desta proposta a outros domínios do conhecimento ainda não explorados, como em Agrobiodiversidade. / Several researchers have used Interaction Networks resources in the Biodiversity area for analyzing the role of species in network structure their conceptual foundations are the same as those in Social Networks (such as Facebook, LinkedIn, among others). Thus, algorithms, metrics, and statistical and computational resources from the Social Network Analysis (SNA) area are important tools for addressing this issue. Therefore, the aim of this thesis is to propose a methodology for applying SNA metrics to biological interaction network studies in the Biodiversity Informatics domain. The methodology is formalized by means of Business Process Model and Notation (BPMN) and structured in four steps: (i) mapping the data types and the interaction available; (ii) defining the key-questions to be answered and the analysis variable; (iii) choosing the SNA metrics appropriate to the context of the research; and (iv) performing the biological analysis with the support of SNA. As material resources, the SNA metrics were used, as well as a set of computational (such as R packages, Dieta, Pajek and Ucinet software) and Statistical Analysis (Exploratory Data Analysis and Multivariate Data Analysis) tools. This proposal generated a process collaboration with researchers from different knowledge areas, by means of projects developed at the Research Center on Biodiversity and Computing at USP (BioComp-USP), which provided a support base to this methodology. To assess the suitability of this proposal to the real research needs, it was applied to three case studies with microbiological Interaction Networks. The results show the benefits that providing a systematic method to guide the steps of one research can bring to a researcher be it due to the support of the resources recommended, be it by the organization of the research activities. In addition, there is the possibility of applying this methodology to unexplored knowledge fields, such as Agrobiodiversity.