Made available in DSpace on 2014-12-17T14:09:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlvaroBN_TESE.pdf: 1929903 bytes, checksum: 92f40cf4d3b6ab5536ad5ad3d2aa192a (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / The present study provides a methodology that gives a predictive character the computer simulations based on detailed models of the geometry of a porous medium. We using the software FLUENT to investigate the flow of a viscous Newtonian fluid through a random fractal medium which simplifies a two-dimensional disordered porous medium representing a petroleum reservoir. This fractal model is formed by obstacles of various sizes, whose size distribution function follows a power law where exponent is defined as the fractal dimension of fractionation Dff of the model characterizing the process of fragmentation these obstacles. They are randomly disposed in a rectangular channel. The modeling process incorporates modern concepts, scaling laws, to analyze the influence of heterogeneity found in the fields of the porosity and of the permeability in such a way as to characterize the medium in terms of their fractal properties. This procedure allows numerically analyze the measurements of permeability k and the drag coefficient Cd proposed relationships, like power law, for these properties on various modeling schemes. The purpose of this research is to study the variability provided by these heterogeneities where the velocity field and other details of viscous fluid dynamics are obtained by solving numerically the continuity and Navier-Stokes equations at pore level and observe how the fractal dimension of fractionation of the model can affect their hydrodynamic properties. This study were considered two classes of models, models with constant porosity, MPC, and models with varying porosity, MPV. The results have allowed us to find numerical relationship between the permeability, drag coefficient and the fractal dimension of fractionation of the medium. Based on these numerical results we have proposed scaling relations and algebraic expressions involving the relevant parameters of the phenomenon. In this study analytical equations were determined for Dff depending on the geometrical parameters of the models. We also found a relation between the permeability and the drag coefficient which is inversely proportional to one another. As for the difference in behavior it is most striking in the classes of models MPV. That is, the fact that the porosity vary in these models is an additional factor that plays a significant role in flow analysis. Finally, the results proved satisfactory and consistent, which demonstrates the effectiveness of the referred methodology for all applications analyzed in this study. / O presente trabalho proporciona uma metodologia que d? um car?ter preditivo ?s simula??es computacionais baseadas em modelos detalhados da geometria porosa de um meio. N?s utilizando o software FLUENT para investigar o escoamento de um fluido newtoniano viscoso atrav?s de um meio fractal aleat?rio que simplifica um meio poroso desordenado bidimensional representando um reservat?rio de petr?leo. Este modelo fractal ? formado por obst?culos de diversos tamanhos, cuja fun??o de distribui??o segue uma lei de pot?ncia, onde o expoente ? definido como sendo a dimens?o fractal de fracionamento Dff do modelo e caracteriza o processo de fragmenta??o desses obst?culos. Eles s?o aleatoriamente dispostos em um canal retangular. O processo de modelagem incorpora conceitos modernos, leis de escala, para analisar a influ?ncia das heterogeneidades encontradas nos campos da porosidade e da permeabilidade de tal maneira que se possa caracterizar o meio em fun??o de suas propriedades fractais. Este procedimento permite analisar numericamente as medidas da permeabilidade k e do coeficiente de arrasto Cd propondo rela??es, tipo lei de pot?ncia, para essas propriedades sobre v?rios esquemas de modelagem. O prop?sito desta pesquisa ? estudar a variabilidade proporcionada por estas heterogeneidades onde o campo de velocidade e outros detalhes da din?mica dos fluidos viscosos s?o obtidos resolvendo numericamente as equa??es da continuidade e de Navier-Stokes no n?vel de poros e observar como a dimens?o fractal de fracionamento do modelo pode afetar as suas propriedades hidrodin?micas. Neste estudo foram consideradas duas classes de modelos, modelos com porosidade constante, MPC, e modelos com porosidade vari?vel, MPV. Os resultados permitiram-nos encontrar rela??es num?ricas entre a permeabilidade, coeficiente de arrasto e os par?metros geom?tricos do modelo. Com base nestes resultados num?ricos propusemos rela??es de escala envolvendo os par?metros relevantes do fen?meno. Nesta pesquisa foram determinadas equa??es anal?ticas para Dff em fun??o dos par?metros geom?tricos dos modelos. Constatamos tamb?m uma rela??o entre a permeabilidade e o coeficiente de arrasto onde uma ? inversamente proporcional ? outra. Quanto ? diferen?a de comportamento ela ? mais marcante nas classes de modelos MPV. Isto ?, o fato da porosidade variar nestes modelos constitui um fator adicional que desempenha um papel significativo na an?lise de fluxo. Finalmente, os resultados encontrados se mostraram consistentes e satisfat?rios, o que demonstra a efic?cia da referida metodologia para todas as aplica??es analisadas nesta pesquisa.

Made available in DSpace on 2015-03-03T15:15:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AntonioMF.pdf: 5580410 bytes, checksum: cf8e01854d7d827d05dd7a75902c3375 (MD5) Previous issue date: 2008-07-11 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Difusive processes are extremely common in Nature. Many complex systems, such as microbial colonies, colloidal aggregates, difusion of fluids, and migration of populations, involve a large number of similar units that form fractal structures. A new model of difusive agregation was proposed recently by Filoche and Sapoval [68]. Based on their work, we develop a model called Difusion with Aggregation and Spontaneous Reorganization . This model consists of a set of particles with excluded volume interactions, which perform random walks on a square lattice. Initially, the lattice is occupied with a density p = N/L2 of particles occupying distinct, randomly chosen positions. One of the particles is selected at random as the active particle. This particle executes a random walk until it visits a site occupied by another particle, j. When this happens, the active particle is rejected back to its previous position (neighboring particle j), and a new active particle is selected at random from the set of N particles. Following an initial transient, the system attains a stationary regime. In this work we study the stationary regime, focusing on scaling properties of the particle distribution, as characterized by the pair correlation function ?(r). The latter is calculated by averaging over a long sequence of configurations generated in the stationary regime, using systems of size 50, 75, 100, 150, . . . , 700. The pair correlation function exhibits distinct behaviors in three diferent density ranges, which we term subcritical, critical, and supercritical. We show that in the subcritical regime, the particle distribution is characterized by a fractal dimension. We also analyze the decay of temporal correlations / Na Natureza ? muito comum ocorrerem processos de difus?o. Muitos sistemas complexos, tais como: col?nias microbianas, agregados coloidais, difus?o de fluidos e migra??es populacionais, s?o compostos de um n?mero muito grande de unidades similares que formam estruturas fractais. Recentemente, um novo estudo destes sistemas foi introduzido por Filoche e Sapoval [68]. Baseado neste trabalho, n?s desenvolvemos um modelo chamado "Difus?o com Agrega??o e Reorganiza??o Espont?nea". Este modelo consiste em um conjunto de part?culas que interagem por meio da exclus?o de volume quando realizam caminhadas aleat?rias em uma rede quadrada. Inicialmente, a rede ? preenchida com uma densidade p = N/L2 de part?culas distribu?das em posi??es distintas escolhidas aleatoriamente. Uma das part?culas ? escolhida ao acaso para se tornar uma part?cula ativa. Esta part?cula executa caminhadas aleat?rias at? visitar um s?tio ocupado por uma part?cula j. Quando a part?cula ativa salta sobre o s?tio ocupado pela part?cula j ? re etida e retorna para a posi??o anterior, e uma nova part?cula ativa ? escolhida aleatoriamente no conjunto de N part?culas contidas na rede. Ap?s um transiente, o sistema alcan?a um regime estacion?rio. Neste trabalho, n?s estudamos este regime estacion?rio, atentando para as propriedades de escala da distribui??o de part?culas que ? caracterizada por uma fun??o de correla??o de pares ?(r). Em seguida, calculamos a m?dia sobre uma sequ?ncia de configura??es geradas nesse regime, usando sistemas de tamanhos L igual a 50, 75, 100, 150, . . . , 700. A fun??o de correla??o de pares exibe comportamentos distintos em tr?s regimes diferentes de densidades, que n?s definimos como regime subcr?tico, cr?tico e supercr?tico. N?s mostramos que no regime subcr?tico, a distribui??o de part?culas ? caracterizada por uma dimens?o fractal. N?s tamb?m analisamos o decaimento das correla??es temporais

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Em diversas situações, o volume de tarefas a serem cumpridas não pode ser realizado por um único robô. Assim, um campo que tem despertado crescente interesse é a investigação do comportamento de enxame de robôs de busca. Estratégias de cooperação e controle desse enxame devem ser consideradas para um desempenho eficiente do time de robôs. Existem várias técnicas clássicas em inteligência artificial que são capazes de resolver este problema. Neste trabalho um conjunto de técnicas bio-inspiradas, que engloba um modelo baseado em autômatos celulares com memória e feromônio invertido, foi considerado inicialmente para coordenar um time de robôs na tarefa de forrageamento para ambientes previamente conhecidos. Os robôs do time compartilham o mesmo ambiente, comunicando-se através do feromônio invertido, que é depositado por todos os agentes a cada passo de tempo, resultando em forças de repulsão e maior cobertura do ambiente. Por outro lado, o processo de retorno para o ninho é baseado no comportamento social observado no processo de evacuação de pedestres, resultando em forças de atração. Todos os movimentos deste processo são de primeira escolha e a resolução de conflitos proporciona uma característica não-determinista ao modelo. Posteriormente, o modelo base foi adaptado para a aplicação nas tarefas de coleta seletiva e busca e resgate. Os resultados das simulações foram apresentados em diferentes condições de ambiente. Além disso, parâmetros como quantidade e disposição da comida, posição dos ninhos e largura, constantes relacionadas ao feromônio, e tamanho da memória foram analisados nos experimentos. Em seguida, o modelo base proposto neste trabalho para tarefa de forrageamento, foi implementado usando os robôs e-Puck no ambiente de simulação Webots, com as devidas adaptações. Por fim, uma análise teórica do modelo investigado foi analisado através da teoria dos grafos e das filas. O método proposto neste trabalho mostrou-se eficiente e passível de ser implementado num alto nível de paralelismo e distribuição. Assim, o modelo torna-se interessante para a aplicação em outras tarefas robóticas, especialmente em problemas que envolvam busca multi-objetiva paralela. / In several situations, the volume of tasks to be accomplished can not be performed by a single robot. Thus, a field that has attracted growing interest is the behavior investigation of the search swarm robots. Cooperation and control strategies of this swarm should be considered for an efficient performance of the robot team. There are several classic techniques in artificial intelligence that are able to solve this problem. In this work a set of bio-inspired techniques, which includes a model based on cellular automata with memory and inverted pheromone, was initially considered to coordinate a team of robots in the task of foraging to previously known environments. The team's robots share the same environment, communicating through the inverted pheromone, which is deposited by all agents at each step of time, resulting in repulsive forces and increasing environmental coverage. On the other hand, the return process to the nest is based on the social behavior observed in the process of pedestrian evacuation, resulting in forces of attraction. All movements in this process are first choice and conflict resolution provides a non-deterministic characteristic to the model. Subsequently, the base model was adapted for the application in the tasks of selective collection and search and rescue. The results of the simulations were presented under different environment conditions. In addition, parameters such as amount and arrangement of food, nest position and width, pheromone-related constants, and memory size were analyzed in the experiments. Then, the base model proposed in this work for foraging task, was implemented using the e-Puck robots in the simulation environment Webots, with the appropriate adaptations. Finally, a theoretical analysis of the investigated model was analyzed through the graphs and queuing theory. The method proposed in this work proved to be efficient and capable of being implemented at a high level of parallelism and distribution. Thus, the model becomes interesting for the application in other robotic tasks, especially in problems that involve parallel multi-objective search. / Tese (Doutorado)

Em distintos momentos da história, pesquisadores investigaram e propuseram, com relativo sucesso, modelos locacionais que explicassem a origem e os processos dos crescimentos das cidades, mas, de modo frequente, esbarrando na complexidade desses sistemas. Recentemente, apoiados nas teorias sobre Sistemas Complexos, Nova Geografia Econômica e Modelos Configuracionais Urbanos, alguns conceitos proporcionam uma fundamentação mais consistente para a verificação das variáveis e suas interações espaciais, as quais identifiquem esses processos. Dentre os sistemas complexos, são representativos os conceitos sobre a resiliência e a criticalidade auto-organizada enquanto os conceitos do modelo centro-periferia, propostos pela nova geografia econômica, contribuem para compreensão das formações de aglomerações econômicas e populacionais. Tais abordagens conduzem ao desenvolvimento da hipótese de que a localização relativa dos serviços urbanos e dos moradores, no espaço intraurbano, estaria condicionada a duas forças que se contrapõem, “centrípeta e centrífuga”, que são geradoras de “tensões” as quais conduzem o sistema a atingir níveis críticos por determinados períodos até que novas condições movam o sistema, de maneira surpreendente, a um novo limiar. O processo de crescimento do sistema urbano seria, assim, sujeito às variações de densidades populacionais e das localizações dos diferentes serviços urbanos e suas externalidades econômicas existentes na cidade. A averiguação e os comportamentos destas forças foram testados em uma situação real, na cidade de Santa Maria – RS. Os dados populacionais e dos serviços urbanos foram espacializados recorrendo a um Sistema de Informação Geográfica – SIG e suas interações avaliadas com o uso de medidas configuracionais urbanas. Espera-se, com isso, contribuir para a consolidação do conhecimento da dinâmica urbana e das condições dos diversos estados do sistema urbano. / At different times, researchers have investigated and proposed, with relative success, locational models that explain the origin and the processes of urban growth, but, often, failing to account for the complexity of these systems. Recently, the theories of Complex Systems, New Economic Geography and Urban Configurational Models, have provided concepts with a more consistent rationale for checking variables and the spatial interactions that identify these processes. The Complex Systems framework has provided the concepts of resiliency and self-organized criticality, whereas New Economic Geography has furnished the center-periphery model, which aids in understanding economic and population agglomerations. These approaches support the hypothesis that the relative location of urban services and residents in the intraurban space is subject to centripetal and centrifugal forces, which generate tensions that lead the system toward critical levels for determined periods until new conditions move the system, unexpectedly, to a new threshold. The growth process of the urban system is thus subject to variations in population density and in localization of the different urban services and their economic externalities that exist in the city. The behaviors of these forces were tested in a real situation, in the city of Santa Maria, RS. Population and urban services data were spatialized using a Geographic Information System – GIS and their interactions were evaluated with the use of urban configurational measures to contribute to our knowledge of urban dynamics and the conditions of the various states of the urban system.

Este trabalho está divido em duas partes. Na primeira apresentamos as funções logaritmo e exponencial generalizadas. A partir delas uma grande variedade de outras funções generalizadas pode ser obtida, permitindo uma formulação única dos comportamentos oscilatório, exponencial e lei de potência, característicos dos principais fenômenos físicos. Também mostramos que é possível generalizar a função densidade de probabilidade (pdf) exponencial estendida (stretched exponential) e, a partir dela, uma vasta gama de outras pdfs, que caracterizam os sistemas complexos em Física. As funções logaritmo e exponencial generalizadas também são úteis na generalização de vários modelos contínuos de crescimento em uma formulação única: o modelo de crescimento generalizado de Tsoullaris e Wallace. O mesmo pode ser feito para modelos discretos de crescimento, obtendo, como modelo mais geral, o -Ricker generalizado. Encerrando a primeira parte, mostramos que a pdf gaussiana generalizada (um caso particular da exponencial estendida generalizada) é a solução da equação de difusão não-linear, que caracteriza a caminhada determinista do turista. Na segunda parte deste trabalho é apresentada a caminhada do turista e suas duas versões originais: a determinista (CDT) e a estocástica (CET). A primeira delas é uma caminhada parcialmente autorrepulsiva, caracterizada por uma memória , em um meio desordenado multidimensional formado por N pontos. Em um ambiente unidimensional, ela apresenta uma transição entre uma exploração local e outra global, em um valor bem definido de memória 1 = log2N. Em sua versão estocástica (da qual a CDT é um caso particular), a dinâmica de movimentação é regida pela memória e pela temperatura T, responsável, em última instância, pelas probabilidades de deslocamento. Da mesma forma que a CDT, a CET também apresenta uma transição entre os regimes de exploração, caracterizada por uma memória e uma temperatura críticas e pela idade Np da caminhada (efeito de envelhecimento). Dada a dificuldade em tratar analiticamente a CET, introduzimos a caminhada estocástica modificada do turista (CEMT). Nesta versão, o parâmetro T passa a representar o alcance máximo de um passo da caminhada. Esta modificação permitiu tratar analiticamente a caminhada, sendo possível obter uma expressão analítica geral para a transição, em função dos parâmetros , T e Np. Estes resultados foram validados por experimentos numéricos. / The present work is splitted into two parts. In the first one we present the generalized logarithm and exponential functions. From them, a wide variety of other generalized functions can be obtained, that allow a unique formulation of oscillatory, exponential an power-law behaviors, that characterize physical phenomena. We also show that it is possible to generalize the stretched exponential probability density function (pdf) and, from there, a wide range of other pdfs that characterize complex systems in Physics. The generalized logarithm and exponential functions are also useful to generalize several continuous growth models into a single formulation: the generalized Tsoullaris and Wallace growth model. The same can be done for discrete growth models, getting, as more general model, the generalized -Ricker growth model. Concluding the first part, we show that the generalized Gaussian pdf (a special case of the generalized stretched exponential) is a solution of the nonlinear diffusion equation, which is a characteristic of deterministic tourist walk. In the second part we present the tourist walk and its two original versions: the deterministic one (DTW) and stochastic one (STW). The first one is a partially self-avoiding walk over a disordered multidimensional medium formed by N points and characterized by a memory . In a one-dimensional environment, it presents a transition from a local exploration to a global one at a well-defined memory value 1 = log2N. In its stochastic version (from which DTW is a particular case), the movement dynamics is ruled by the memory and a temperature T which is responsible by the displacement probabilities. Similar to DTW, STW also has a transition between exploration schemes, characterized by a critical memory and temperature and the walking age (Np) (aging effect). Due the difficulty on analytical treatment of the CET, we introduced the modified stochastic tourist walk (MSTW). In this version, the parameter T plays the role of a maximum distance of one walking step. This modification allowed us to treat analytically the walk, being possible to obtain a general analytical expression for the transition, as function to the parameters , T and Np. These results were validated by numerical experiments.

Considere $N$ pontos distribuídos de forma aleatória e uniforme num hipercubo $d$-dimensional. Cada ponto representa um sítio num meio desordenado. Um caminhante explora este meio saltando para os sítios mais próximos, que não tenham sido visitados nos últimos $\\mu$ (memoria) passos, inclusive o próprio sítio. A trajetória do caminhante é composta de uma parte transiente e de uma parte periódica (ciclos). Neste caso, o viajante pode ou não explorar todos espaço disponível. A partir de uma memória crítica, ocorre uma transição entre os regimes de exploração localizado e estendido. Para sistemas unidimensionais, essa transição ocorre na memória crítica $\\mu_1=\\log_2{N}$. A regra determinista pode ser suavizada, a fim de considerar situações mais realistas, com a inclusão do parâmetro estocástico $T$ (temperatura). Agora, os movimentos do caminhante são definidos por uma função densidade de probabilidade (PDF) que é parametrizada por $T$ e por uma função custo, que cresce à medida que a distância entre os sítios cresce. A PDF é escolhida de forma a favorecer saltos para sítios mais próximos. Com o aumento da temperatura, o caminhante pode sair de ciclos e estender sua exploração. Aqui, nós apresentamos os estudos analíticos e numéricos sobre a influência da temperatura e da memória crítica na exploração de um meio desordenado unidimensional. / Consider $N$ sites randomly and uniformly distributed in a $d$-dimensional hypercube. A walker explores this disordered medium going to the nearest site, which has not been visited in the last $\\mu$ (memory) steps. The walker trajectory is composed of a transient part and a periodic part (cycles). In this case, travelers can or cannot explore all available space, given rise to a crossover at critical memory, for one-dimensional systems $\\mu_1=\\log_2{N}$, between localized and extended regimes. % as function of $\\mu$. The deterministic rule can be softened to consider more realistic situations with the inclusion of a stochastic parameter $T$ (temperature). In this case, the walker movement is defined by a probability density function (PDF) that is parameterized by $T$ and a cost function, which increases as the distance among sites increases. The PDF is chosen to favor hops to nearest sites. As the temperature increases, the walker can escape from cycles and extend the exploration. Here we report the analytical and numerical studies of the influence of the temperature and the critical memory in the exploration of a one-dimensional disordered system.

Esta pesquisa trata do desenvolvimento de uma estrutura conceitual para um framework de maturidade, para o domínio de ecossistemas digitais de produção de software, utilizando a pesquisa-ação como paradigma de pesquisa. A estrutura de medição proposta tem como base o critério descrito no item 5 da Norma ISO/IEC 15504-2 Uma Estrutura de Medição para a capacidade de processo, com as adaptações necessárias para o domínio do Software Publico Brasileiro (SPB). O framework tem como objetivo o desenvolvimento de referências conceituais para um modelo de maturidade de um ecossistema público de software, considerando as referências do pensamento sistêmico. A abordagem do pensamento sistêmico permitiu identificar que o ecossistema evolui em ciclos de aprendizado que resultaram em um modelo de maturidade. Foi observado também que a mesma abordagem pode ser utilizada em outros ecossistemas. O objeto de pesquisa, o ecossistema do SPB, é uma experiência inovadora na administração pública, que combina características do modelo de produção de software livre com o conceito de bens públicos e é entregue por um portal que une pessoas e interesses diferentes. O portal do SPB é um espaço virtual para disseminação e aprimoramento de ferramentas de software. Em algumas comunidades acontecem atividades de desenvolvimento de novas funcionalidades ou mesmo de novas versões de ferramentas. Portanto, acontecem processos de desenvolvimento de software, porém ainda sem um processo de qualidade instituído. O desenvolvimento da pesquisa utilizou como referências teóricas frameworks de modelos de maturidade de processos, framework de métodos para construção de modelos, conceitos de sistemas complexos, pensamento sistêmico e ecossistemas digitais. A metodologia de pesquisa utilizada foi a pesquisa-ação e o trabalho de campo teve a duração de dois anos. / This research project addresses the development of a conceptual structure to measure the quality of software production in the digital ecosystem domain, using the action research paradigm. The proposed measurement framework is based on the criteria described in item 5 of ISO / IEC 15504-2 - A Measurement Framework for process capability, with the necessary adaptations to the Public Domain Software (PDS). Development of the structure aims to contribute to the creation of conceptual references for a maturity model for a public software development ecosystem, using the literature on Systems Thinking. The Systems Thinking Approach identified the ecosystem evolves in learning cycles that resulted in a maturity model. It was also observed that the same approach can be used in other ecosystems. The research object is the Brazilian Public Software Ecosystem (BPS), an innovative experience in public administration that combines features of the free software production model with the concept of public goods and is delivered by a portal that links different people and interests. The BPS portal is a virtual space for the development, dissemination and enhancement of software by software communities. These communities engage in activities involving the development of new functionality or even new versions of solutions. Thus they involve software development processes but without a minimum of quality assurance. The theoretical references for the research project ranged from frameworks for process maturity models and frameworks for model construction to concepts of complex systems, systemic thinking and digital ecosystems. The research methodology used was action research and the field work had duration of two years.

Muitas instituições de ensino superior (IES) buscam novas formas de aperfeiçoarem o processo ensino-aprendizagem visando adequarem as aulas tradicionais às tecnologias emergentes advindas da Web 2.0, como as mídias sociais. Nesse processo de reinvenção, o docente deve capacitar-se a ministrar aulas não apenas com o intuito de disseminar conhecimentos tácitos e explícitos, mas também de liderar os estudantes na sala de aula presencial e nos ambientes virtuais de aprendizagem, conduzindo-os a superarem suas expectativas quanto ao aprendizado. Analisando perfis de liderança existentes, a presente dissertação, focada em um Estudo de Caso, busca identificar qual o perfil ideal de liderança do docente em ambientes híbridos, utilizando-se para tal do Índice de Satisfação de Grupo, análise de gráficos e do discurso dos estudantes. O método de ensino adotado pelo docente foi o PBL (Problem Based Learning), dando-se ênfase ao desenvolvimento do pensamento critico. A pesquisa realizou-se junto a disciplinas do Departamento de Engenharia de Produção da EESC-USP, onde estudantes de graduação e pós-graduação foram desafiados pelo método PBL a pensarem de forma crítica na construção do próprio conhecimento. Os resultados obtidos por meio de questionários aplicados ao final dos semestres de 2011 e 2012 mostram que a liderança Laissez-faire não é indicada na fase de implantação do PBL, necessitando maior interferência do docente para a quebra do paradigma entre o modelo de ensino tradicional e o novo. Conclui-se que a conexão entre o processo ensino-aprendizagem tradicional e o novo possa ser feita por meio da liderança situacional, alternando a liderança transformacional e a transacional de acordo com o contexto, excluindo-se a Laissez-faire. / Many institutions have developed new ways to improve the teaching-learning process, trying to adequate the classes to the emerging new technologies based on Web 2.0, as in the case of social media. In this re-inventing process teachers must have the leadership skills both in classrooms and virtual learning environments, allowing the students to overcome their expectations of the learning process. This dissertation is focused on a case study that seeks to identify what is the ideal leadership profile into hybrid environments, using a group satisfaction index, graphical analysis and student speeching skills. The teaching methodology used by the teacher was the PBL (Problem-Based Learning) that emphasizes the critical mindset. The research was carried out during the disciplines into the Manufacturing Engineering graduation and post-graduation program of Universidade de São Paulo (USP) EESC department. The students were challenged by the PBL methodology to think about the best way to build their own know how. The data obtained with the application of questionaries in the 2011 and 2012 semesters showed that the \"Laissez-Faire\" leadership is not recommended during the PBL methodology implementation, requiring more interferences and attention from the teacher to break the paradigm of the traditional teaching models. The conclusion is that the connection between the traditional and the new teaching-learning processes can be built using situational leadership, alternating between transformational leadership and transactional models, contextually, excluding the Laissez-faire.

Em distintos momentos da história, pesquisadores investigaram e propuseram, com relativo sucesso, modelos locacionais que explicassem a origem e os processos dos crescimentos das cidades, mas, de modo frequente, esbarrando na complexidade desses sistemas. Recentemente, apoiados nas teorias sobre Sistemas Complexos, Nova Geografia Econômica e Modelos Configuracionais Urbanos, alguns conceitos proporcionam uma fundamentação mais consistente para a verificação das variáveis e suas interações espaciais, as quais identifiquem esses processos. Dentre os sistemas complexos, são representativos os conceitos sobre a resiliência e a criticalidade auto-organizada enquanto os conceitos do modelo centro-periferia, propostos pela nova geografia econômica, contribuem para compreensão das formações de aglomerações econômicas e populacionais. Tais abordagens conduzem ao desenvolvimento da hipótese de que a localização relativa dos serviços urbanos e dos moradores, no espaço intraurbano, estaria condicionada a duas forças que se contrapõem, “centrípeta e centrífuga”, que são geradoras de “tensões” as quais conduzem o sistema a atingir níveis críticos por determinados períodos até que novas condições movam o sistema, de maneira surpreendente, a um novo limiar. O processo de crescimento do sistema urbano seria, assim, sujeito às variações de densidades populacionais e das localizações dos diferentes serviços urbanos e suas externalidades econômicas existentes na cidade. A averiguação e os comportamentos destas forças foram testados em uma situação real, na cidade de Santa Maria – RS. Os dados populacionais e dos serviços urbanos foram espacializados recorrendo a um Sistema de Informação Geográfica – SIG e suas interações avaliadas com o uso de medidas configuracionais urbanas. Espera-se, com isso, contribuir para a consolidação do conhecimento da dinâmica urbana e das condições dos diversos estados do sistema urbano. / At different times, researchers have investigated and proposed, with relative success, locational models that explain the origin and the processes of urban growth, but, often, failing to account for the complexity of these systems. Recently, the theories of Complex Systems, New Economic Geography and Urban Configurational Models, have provided concepts with a more consistent rationale for checking variables and the spatial interactions that identify these processes. The Complex Systems framework has provided the concepts of resiliency and self-organized criticality, whereas New Economic Geography has furnished the center-periphery model, which aids in understanding economic and population agglomerations. These approaches support the hypothesis that the relative location of urban services and residents in the intraurban space is subject to centripetal and centrifugal forces, which generate tensions that lead the system toward critical levels for determined periods until new conditions move the system, unexpectedly, to a new threshold. The growth process of the urban system is thus subject to variations in population density and in localization of the different urban services and their economic externalities that exist in the city. The behaviors of these forces were tested in a real situation, in the city of Santa Maria, RS. Population and urban services data were spatialized using a Geographic Information System – GIS and their interactions were evaluated with the use of urban configurational measures to contribute to our knowledge of urban dynamics and the conditions of the various states of the urban system.

O aprendizado de máquina consiste de conceitos e técnicas que permitem aos computadores melhorar seu desempenho com a experiência, ou, em outras palavras, aprender com dados. Um dos principais tópicos do aprendizado de máquina é o agrupamento de dados que, como o nome sugere, procura agrupar os dados de acordo com sua similaridade. Apesar de sua definição relativamente simples, o agrupamento é uma tarefa computacionalmente complexa, tornando proibitivo o emprego de algoritmos exaustivos, na busca pela solução ótima do problema. A importância do agrupamento de dados, aliada aos seus desafios, faz desse campo um ambiente de intensa pesquisa. Também a classe de fenômenos naturais conhecida como comportamento coletivo tem despertado muito interesse. Isso decorre da observação de um estado organizado e global que surge espontaneamente das interações locais presentes em grandes grupos de indivíduos, caracterizando, pois, o que se chama auto-organização ou emergência, para ser mais preciso. Os desafios intrínsecos e a relevância do tema vêm motivando sua pesquisa em diversos ramos da ciência e da engenharia. Ao mesmo tempo, técnicas baseadas em comportamento coletivo vêm sendo empregadas em tarefas de aprendizado de máquina, mostrando-se promissoras e ganhando bastante atenção. No presente trabalho, objetivou-se o desenvolvimento de técnicas de agrupamento baseadas em comportamento coletivo. Faz-se cada item do conjunto de dados corresponder a um indivíduo, definem-se as leis de interação local, e então os indivíduos são colocados a interagir entre si, de modo que os padrões que surgem reflitam os padrões originalmente presentes no conjunto de dados. Abordagens baseadas em dinâmica de troca de energia foram propostas. Os dados permanecem fixos em seu espaço de atributos, mas carregam certa informação a energia , a qual é progressivamente trocada entre eles. Os grupos são estabelecidos entre dados que tomam estados de energia semelhantes. Este trabalho abordou também o aprendizado semissupervisionado, cuja tarefa é rotular dados em bases parcialmente rotuladas. Nesse caso, foi adotada uma abordagem baseada na movimentação dos próprios dados pelo espaço de atributos. Procurou-se, durante todo este trabalho, não apenas propor novas técnicas de aprendizado, mas principalmente, por meio de muitas simulações e ilustrações, mostrar como elas se comportam em diferentes cenários, num esforço em mostrar onde reside a vantagem de se utilizar a dinâmica coletiva na concepção dessas técnicas / Machine learning consists of concepts and techniques that enable computers to improve their performance with experience, i.e., enable computers to learn from data. Data clustering (or just clustering) is one of its main topics, which aims to group data according to their similarities. Regardless of its simple definition, clustering is a complex computational task. Its relevance and challenges make this field an environment of intense research. The class of natural phenomena known as collective behavior has also attracted much interest. This is due to the observation that global patterns may spontaneously arise from local interactions among large groups of individuals, what is know as self-organization (or emergence). The challenges and relevance of the subject are encouraging its research in many branches of science and engineering. At the same time, techniques based on collective behavior are being employed in machine learning tasks, showing to be promising. The objective of the present work was to develop clustering techniques based on collective behavior. Each dataset item corresponds to an individual. Once the local interactions are defined, the individuals begin to interact with each other. It is expected that the patterns arising from these interactions match the patterns originally present in the dataset. Approaches based on dynamics of energy exchange have been proposed. The data are kept fixed in their feature space, but they carry some sort of information (the energy), which is progressively exchanged among them. The groups are established among data that take similar energy states. This work has also addressed the semi-supervised learning task, which aims to label data in partially labeled datasets. In this case, it has been proposed an approach based on the motion of the data themselves around the feature space. More than just providing new machine learning techniques, this research has tried to show how the techniques behave in different scenarios, in an effort to show where lies the advantage of using collective dynamics in the design of such techniques