Esta tese é resultado de pesquisa realizada em uma instituição financeira visando um maior entendimento do processo de decisão, para a gestão de portifólios de investimento. A análise ergonômica da atividade revelou que as principais ações dos gestores foram: o apreçamento de ativos, o cálculo de retornos de investimentos, a análise de riscos, a previsão do desempenho futuro do mercadoe e a avaliação dos impactos para os ativos financeiros. A análise cognitiva da tarefa estudou gestores de fundos de investimento especialistas verbalizando seus pensamentos, enquanto tomavam decisões em situação natural, in fieri. As decisões envolveram análise de informações, levantamento de problemas, previsão de eventos futuros e elaboração de estratégias que culminaram em uma ação concreta ou potencial. O estudo mostrou que os gestores suportam suas hipóteses, estratégias e conclusões em modelos mentais dinâmicos em detrimento de representações mentais estáticas do mercado de capitais. Esses modelos são usados para avaliar informação qualitativa relevante para a compreensão das tendências de mercado. Observamos que os principais recursos cognitivos usados pelos gestores para avaliar as condições futuras de investimento foram o raciocínio lógico indutivo e abdutivo, mesmo quando faziam estimativas numéricas de eventos futuros. As estratégias e as hipóteses foram geradas por abdução, avaliadas por indução e visaram reduzir os constrangimentos das tarefas. Todas as decisões apresentaram alguma fonte de incerteza, seja nas informações, nos dados de mercado, ou em limites cognitivos para as decisões. / This thesis, resulted from the research conducted in a financial institution, that was undertaken to gain a better understanding of the decision making process for the portfolio investment management. The ergonomic analysis of activity revealed as the principal managers tasks the asset price evaluation, the investments returns evaluation, the risk estimation and the prevision of future market performance followed by an assessment of the impact for the financial assets. The cognitive task analysis studies the investment experts when they verbalize their own thoughts during decision making in natural situations. The decisions consisted of information analysis, problem construction, forecasts of future events, and elaboration of strategies that culminated in a concrete or potential investment action. The study showed that the managers base their hypotheses, strategies and conclusions on dynamic mental models more than in static mental representations of capital market. We also observed that they use as principal cognitive resources inductive and abductive logical reasoning even when using numerical estimations. The produced hypotheses and strategies were constructed by abduction, analysed by induction and aimed to minimize task constraints. All decisions included some sort of uncertainty caused either by the information available, the market data, or the decisions cognitive boundaries.

Este trabalho tem por objetivo apresentar uma nova forma de analisar as redes de sincronismo de fase mutuamente conectadas. Estas redes são formadas por Phase-Locked Loops digitais ou DPLLs. O sinal gerado por cada DPLL é enviado a todos os demais dispositivos, formando a rede mutuamente conectada. Parte-se do pressuposto de que as ligações entre os dispositivos são dotadas de atrasos, o que dificulta o tratamento do problema. No entanto, é apresentado aqui um método para análise das malhas de sincronismo via discretização do modelo de tempo contínuo, objetivando dirimir essa dificuldade, já que atrasos são facilmente representados em modelos de tempo discreto. Para tanto, o modelo da rede no espaço de estados é equacionado a partir da rede. Esse modelo no espaço de estados é, então, discretizado e, enfim, pode-se determinar o estado síncrono da rede incluindo a freqüência de sincronismo e analisar sua estabilidade. Como se poderá constatar, escolhendo um período de amostragem adequado, pode-se representar o comportamento das redes de sincronismo com modelos discretos, obtendo elevado grau de precisão. / This work introduces a new method for studying a mutually-delayed-connected network of Digital Phase-Locked Loops DPLLs. The signal generated by a DPLL in the network is sent to all other devices in this same network. Because of delayed signals, it is difficult to treat this problem. So, its shown here a method for analyzing the networks via discretization of continuous time delay model in order to deal with this issue easily, considering that delays are naturally represented in discrete time models. First of all, a continuous state space model is obtained from mutually-connected network. Then, this model is discretized and, finally, the synchronous state can be determined and the stability can be analyzed. As shown below, choosing a proper time sample, the behavior of mutually-delayed-connected networks can be approximately represented by a discrete time model.

A distribuição de sinais de tempo é um fator essencial em muitas aplicações de engenharia como, por exemplo, redes de telecomunicações, circuitos digitais integrados e sistemas de automação. Nas últimas décadas essa tarefa foi realizada, predominantemente, com redes mestre-escravo nas quais existem osciladores de referência que distribuem o sinal de tempo para osciladores escravos (PLLs) construídos para extrair a base de tempo a partir do sinal da linha. Recentemente, entretanto, o surgimento de redes de comunicação wire-less com conectividade dinâmica e o aumento dos tamanhos e das freqüências de operação dos circuitos digitais integrados indicam a necessidade de utilização de estratégias de distribuição de sinais de tempo baseadas em redes mutuamente conectadas. Nesse trabalho são estudadas redes mutuamente conectadas de PLLs para a determinação de condições para a obtenção do sincronismo de redes desse tipo em função dos parâmetros individuais dos nós e da conectividade da rede. Determinou-se também, através de simulações numéricas, a validade dos resultados analíticos obtidos. Finalmente foi estabelecido um método, baseado em algoritmos evolutivos, para a otimização dos parâmetros da rede considerando objetivos de robustez e capacidade de rejeição de ruídos na rede. / Clock-distribution is an essential feature in many engineering applications as, for example, telecommunications networks and digital integrated circuits. In the last few decades this problem was predominantly addressed using master-slave strategies. In this type of strategy there are precise reference oscillators in the network called masters and their signals are distributed in the network, other oscillators called slaves (PLLs) extract the time basis from the line signals. Recently the development of wireless communication networks and the increasing size of digital integrated circuits and their rising operation frequencies indicate the need for the use of mutually-connected networks for the issue of clock-distribution. In this work mutually-connected networks of PLLs are studied in order to obtain conditions for the acquisition of a synchronous state for the network concerning the node parameters and the connection pattern of the network. Furthermore, numerical experiments were conducted to validate analytic results. Finally, a method is proposed, based on evolutionary algorithms, for the optimization of the network parameters considering the robustness and the ability to reject noise in the network as objectives.

O jitter de fase é um fenômeno inerente nos sistemas elétricos. O crescente interesse pelo jitter deve-se à degradação que causa em sistemas de transmissão de alta velocidade. Seus efeitos fazem-se sentir ao afetar o processo de recuperação de dados, causando aumento na taxa de erros por bit. Neste trabalho, o jitter é modelado como uma perturbação periódica e seu efeito na operação de PLLs é analisado. Deduzimos uma fórmula para o cálculo da amplitude do jitter envolvendo somente os parâmetros do PLL e do jitter e identificamos as regiões do espaço de parâmetros com os comportamentos dinâmicos do PLL. / Phase jitter or timing jitter is an inherent phenomenum on electrical systems. Jitter growing interest is due to degradation it causes in high-speed transmission systems. It affects the data recovering process and it causes an increase in the bit error rate. In this work, jitter is modelled as a periodic perturbation and its effects in the operation of a PLL are analysed. We deduce a formula that measures jitter amplitude by PLL and jitter parameters and we identify the regions of parameter space according to the system dynamical behaviour.

Sincronismo é um comportamento dinâmico que pode ser detectado na atividade dos neurônios que formam estruturas corticais, e essa atividade parece ser fundamental para a realização de processos relacionados a aprendizado, compreensão e reconhecimento. Estruturas corticais podem ser modeladas por redes de mapas acoplados. Nessas redes, a existência de solução síncrona é determinada pela equação que governa a atividade de cada mapa, pela topologia de acoplamento entre os mapas e pelos valores dos parâmetros. O enfoque deste trabalho é empregar redes de mapas acoplados voltados à detecção de simetria, e segmentação de imagens, via sincronismo. / Synchronism is a dynamical behavior that can be found in the neural activity of cortical structures, and this behavior seems to be fundamental in learning, understanding and recognition processes. Cortical structures can be modeled by using coupled map lattices. In such lattices, the existence of synchronous solution is determined by the equation that rules the activity of each map, by the coupling topology among the maps, and by the parameter values. The goal of this work is to employ coupled map lattices in symmetry detection and image segmentation, via synchronism.

O número de desastres vem aumentando a cada ano e a quantidade de pessoas afetadas por estes é cada vez maior. A convergência de materiais, que é o afluxo de grande quantidade de material ao local do desastre, é observada em muitos eventos e tem grande impacto sobre operações humanitárias; em especial, nos processos de logística humanitária, como transporte, processamento e distribuição de itens necessários no auxílio às vítimas. Devido a diversos efeitos negativos da convergência - por exemplo, o emprego de recursos humanos em tarefas não essenciais e a maior demora para distribuição de material prioritário -, é necessário estudar os fatores que a influenciam e, também, como suas consequências afetam o sistema em que se insere. Desta forma, utilizou-se o método de dinâmica de sistemas para desenvolver um modelo que permita, pela análise de diversos cenários, alcançar uma melhor compreensão sobre o fenômeno. O modelo, além de permitir testar políticas abordadas na literatura, também proporciona uma simulação para o preparo em desastres reais e, no âmbito acadêmico, é o primeiro modelo de convergência de materiais a integrar tanto variáveis quantitativas quanto qualitativas e propiciar uma análise de forma dinâmica no tempo. A partir do cenário base, o caso das inundações em São Luiz do Paraitinga em 2010, foram simulados 13 cenários com o objetivo de identificar quais políticas aumentariam a quantidade de material prioritário distribuído para suprir as necessidades das vítimas. No cenário base foram encontrados gargalos no transporte e na distribuição de materiais e a análise de sensibilidade ficou restrita a uma política, limitando a generalização do trabalho. Na implementação de políticas uma a uma, observa-se que a não admissão de material não prioritário atinge os melhores resultados, seguida pela política de realocação de recursos humanos para processamento de material prioritário. Já no caso de políticas mistas, o controle de admissão com uma maior disponibilidade de recursos é o cenário que mais se sobressai no auxílio às vítimas. / The number of disasters is increasing each year and the amount of people affected by them is also getting bigger. Material convergence, which is the influx of large amounts of material to the disaster site, is observed in many events and has a large impact on humanitarian operations; in particular in humanitarian logistics processes, such as transportation, processing and distribution of necessary items to assist victims. Due to various negative effects of the convergence - for example, the use of human resources in non-core tasks and the longer delay for priority material distribution - it is necessary to study the factors that influence it and how its consequences affect the system. In this way, the method of system dynamics was used to develop a model that allows, through the analysis of several scenarios, to reach a better understanding about the phenomenon. The model, besides allowing to test policies approached in the literature, also provides a simulation for the preparation in real disasters and, in the academic scope, it is the first model of material convergence to integrate both quantitative and qualitative variables and to provide a dynamic analysis. Based on the baseline scenario, the case of the floods in São Luiz do Paraitinga in 2010, 13 scenarios were simulated to identify which policies would increase the amount of priority material distributed to meet the needs of the victims. Analyzing the base scenario there were found bottlenecks both in the transportation and the distribution of material and, as the sensitivity analysis was restricted to only one policy, the generalization of the presented work has been limited. In implementing policies one by one, it is observed that the non-admission of non-priority material achieves the best results, followed by the policy of reallocating human resources to processing priority material. In the case of mixed policies, admission control with greater availability of resources is the most prominent scenario in assisting victims.

O método aqui desenvolvido, bem como as aplicações feitas ao estudo de sistemas clássicos da dinâmica não-linear, tiveram por objetivo construir uma ferramenta adequada à descrição das características globais de fenômenos complexos da dinâmica não-linear. Uma característica típica da descrição probabilística do comportamento dinâmico de um sistema é sua expressão em termos da evolução temporal da função densidade de probabilidade dos estados, que é governada por uma equação diferencial linear, em contraste com a descrição temporal convencional, utilizada em dinâmica não-linear. Enquanto esta última, comumente dita determinística, exibe fenômenos tais como instabilidades, bifurcações, sensibilidade a condições iniciais etc, a descrição probabilística se manifesta, quando o sistema dinâmico detém propriedades de ergodicidade, em uma evolução não-reversível da função densidade de probabilidade em direção a um estado final invariante, mais especificamente tendendo ao equilíbrio global de um sistema linear. Este trabalho visa a aplicação da teoria probabilística da evolução de densidades de probabilidade em um problema de capotamento de veículos. Para isso, a teoria é descrita por meio de seus fundamentos e aplicada primeiramente em modelos clássicos da dinâmica não-linear, que, por serem bem estudados, podem comprovar a validade, bem como a extensão dessa forma de análise. / The method developed in this work, as well as its application in classical non-linear dynamics systems, had the main purpose of building a suitable tool in describing global complex phenomena of non-linear dynamics. A typical feature of the probabilistic approach of dynamics systems behavior is the ability to express it as a temporal probability density function evolution in terms of a linear evolution equation, which is ruled by a linear differential equation, as opposed to the regular temporal description used in non-linear dynamics. While the aforementioned description, also called deterministic, may face a variety of phenomena such as instabilities, bifurcation, high sensibility to initial conditions etc, in the probabilistic approach, as long as the dynamic system enjoys some ergodic properties, the probability density function will be driven irreversibly to a final invariant state, towards a global equilibrium of a linear system. This work consists in the application of probabilistic theory of density evolution in the problem of vehicle rollover subject to a certain maneuver. In order to accomplish that, all theory described is firstly applied to classical problems of nonlinear dynamics, since they have many established results, and as such, can validate and extend this sort of analysis for any dynamic system.

A importância do planejamento de sistemas hidrotérmicos é largamente reconhecida. A questão constitui-se em um complicado problema de otimização que envolve aspectos não-lineares e estocásticos, e que se torna mais complexo quando várias usinas são consideradas em conjunto, em virtude da ocorrência de interações. Apesar de se conhecerem formalizações teóricas do problema e da solução, a complexidade acarreta sérios entraves computacionais e muitas vezes consideram-se apenas cenários simplificados, como o determinístico ou estocástico com um modelo de reservatório equivalente. Este trabalho tem como objetivo conciliar a facilidade numérica de problemas determinísticos com a consideração indireta da natureza estocástica do problema. Com esta finalidade, propõe-se o uso de um funcional de custo que reflete o risco de vertimento a cada período. Outra linha estudada neste trabalho foi a de rastreamento de alvo utilizando a técnica de controle Linear Quadrático (LQ). A eficácia das estratégias propostas é avaliada através de diversos casos de estudo, incluindo comparação com o planejamento determinístico usual / The scheduling of hydrothermal systems is an important and challenging problem. In fact, the problem is complex since it involves the optimization of a cost functional related to a nonlinear and stochastic system. Although mathematical formulations of the problem are available, there are computational issues (as the course of dimensionality in dynamical programming) that make difficult to obtain the solution. In this situation, some simplifyied equivalent models or deterministic formulations were considered in the literature, which are simpler to deal with. The aim of this work is to obtain a solution thet presents the ease of computaion of deterministic models and, simultaneously, it reflects the stochastic nature of the problem, at some extension. The strategy consists of taking into account a cost functional that is related to the risk of spillage at each period. Another strategy considered here is the linear quadratic control with a target. Several case estudies are presented, which employ different models for the stochastic inflow, allwing us to evaluate the effectiveness of the strategies and to compare them with the usual deterministic control

Neste trabalho estudamos a dinâmica fracamente não linear de ondas eletromagnéti- cas localizadas em interações laser-plasma. Ao se propagarem, estas ondas perturbam a densidade de elétrons do plasma e eventualmente originam campos elétricos por efeitos de space-charge. Estes campos por sua vez afetam a dinâmica das ondas, ou seja, a dinâmica de ambos é acoplada. Modelamos a onda localizada através de uma equação para seu envelope e tratamos o plasma como um fluído eletrônico frio, com alta mobilidade, e um fundo iônico fixo neutralizador . Inicialmente investigamos a dinâmica longitudinal da propagação autoconsistente de pulsos laser em plasmas. Nesta configuração, os campos elétricos no plasma são exci- tados no rastro dos pulsos, sendo por isto denominados wakefields. Desenvolvemos um modelo composto por duas equações, uma para o envelope do pulso laser e outra para o wakefield, no qual as interações entre ambos são plenamente consideradas na análise da evolução temporal e da estabilidade do pulso. Aplicando técnicas de lagrangeano efetivo e o método variacional obtemos uma equação para a dinâmica aproximada da largura dos pulsos, utilizada para fazer estimativas analíticas sobre dois casos-limite: pulsos largos e pulsos estreitos. Enquanto pulsos largos podem ou não manter a sua forma localizada de- pendendo da sua potência, pulsos muito estreitos sempre tendem a se dispersar à medida que o tempo avança. Em seguida estudamos a propagação de feixes laser focalizados, incluindo a dinâmica transversal em um modelo desenvolvido sem o uso da aproximação paraxial. Este mo- delo, direcionado à análise de regimes estacionários quando observados no referencial do feixe, nos permite obter uma condição de equilíbrio para os perfis transversais do mesmo. Examinamos a dependência de tais perfis nos parâmetros de controle e a estabilidade de feixes levemente descasados dos perfis de equilíbrio. Embora os detalhes da dinâmica dos feixes dependam das condições iniciais, feixes descasados sempre evoluem para padrões espaço-temporais incoerentes, independente da precisão adotada em tais condições. Em ambos os sistemas abordados, os modelos podem ser aplicados para estudar pro- pagação de ondas em plasmas com densidades arbitrárias, uma vez que foram construídos sem aproximar a velocidade de propagação da onda eletromagnética pela velocidade da luz no vácuo (algo usual no estudo de plasmas com baixa densidade, do tipo underdense). / In the present analysis we study the weakly nonlinear dynamics of localized electro- magnetic waves in laser-plasma interactions. As these waves are injected into plasmas, they disturb its electronic density and eventually give rise to space-charge fields, which in turn affect back the waves. In other words, their dynamics is coupled. We model the localized wave using an equation for its envelope and we treat the plasma as consisting of a mobile cold electronic fluid and a neutralizing fixed ionic background. We first investigate the longitudinal self-consistent dynamics propagation of laser pul- ses in plasmas. Here the space-charge fields in the plasma are excited in the wake of the pulses, thus being called wakefields. We develop a model consisting of two equations, one for the pulse envelope, another for the wakefield, and the interactions between both are fully taken to account to analyze the pulse time dependent dynamics and stability. Ap- plying effective Lagrangian techniques and the variational approach we derive an equation for the approximated dynamics of a pulse width, which is used in order to obtain some analytical estimates about two limit-cases: wide and narrow pulses. While wide pulses may or may not retain the localized shape depending on their power, narrower pulses always tend to delocalize as time evolves. Next we study the propagation of focused laser beams, taking to account the trans- verse dynamics in a model derived avoiding any assumption on paraxial conditions. This model, directed to the analysis of stationary regimes when observed in the co-moving coordinate of the beam frame, allows us to obtain an equilibrium condition for the beam transverse profiles. We examine the dependence of equilibrium profiles on control para- meters and the stability of beams as one adds small mismatches to the ideally matched equilibrium. Details of beam evolution depend on initial conditions. However, indepen- dently of the precise form of initial conditions, mismatched beams evolve to incoherent space-time patterns. In both systems discussed, the models can be applied to study the wave propagation in plasmas with arbitrary densities, since they were constructed without approximating the group velocity of the wave by the speed of light in vacuum (something usual when studying underdense plasmas).

Neste trabalho estudamos propriedades métricas de certas estruturas recentemente descobertas em diagramas de fase, chamadas de conjuntos tipo de Mandelbrot. Tais estruturas (conjuntos) são importantes pois aparecem repetidamente em sistemas dinâmicos, em particular, em equações diferenciais que descrevem lasers e outros modelos físicos. De particular interesse, são escalonamentos (scalings) de codimensão 2, i.e. que dependem da variação simultânea de dois parâmetros físicos para serem observados. Através da obtenção de expressões exatas dos pontos de nascimento de domínios de estabilidade {"fiores de cactus'?, conseguimos demonstrar analiticamente que a velocidade de acumulação dos domínios convergepara um valor limite constante igual à unidade. Outras taxas de convergência tais como, por exemplo, a orientação do eixo dos domínios com respeito à horizontal, a diminuição das alturas e das áreas dos domínios, também convergem para a unidade. Tal convergência foi também por nós encontrada no conjunto de Mandelbrot. Em ambos casos as convergências obedecem uma lei de potência com expoentes inteiros, em forte contraste com a convergência típica de Feigenbaum, que também segue uma lei de potências, porém com expoente fracionário. Por razões discutidas em detalhe dentro do trabalho, conjecturamos ser o escalonamento unitário de carácter geral sempre que se tenham fam{lias de fases periódicas participando de um processo de acumulação com adição de períodos. Observamos que os conjuntos de números racionais (números de rotação) que rotulam as infinitas fam{lias de fiores, (fases periódicas) nos conjuntos tipo-Mandelbrot, também exibem a mesma convergência unitária. Tal fato nos leva a crer que, dum ponto de vista teórico, este "scaling"parece originar-se de propriedades métricas dos racwna%s. Além disto, complementamos o estudo das propriedades métricas dos conjuntos tipo-Mandelbrot com um estudo detalhado da sua estrutura interna, via multiplicadores das órbitas periódicas estáveis, reais e complexas. Observamos que a parte real (imaginária) dos multiplicadores define certos eixos de simetria transversal (longitudinal) em cada fior, que podem ser tomados como uma espécie de "sistema de coordenadas cartesiano". Em tal sistema, observamos um ordenamento simétrico dos números de rotação das fiores, de maneira similar ao ordenamento dos números racionais no círculo unitário. Mostrando desta forma que o interior de cada fior é isomorfo ao círculo unitário. A medida que nos aproximamos das zonas de transição isoperiódica (de órbitas complexas para reais), observamos uma rotação dos eixos transversais locais de cadafior em direção aos eixos longitudinais, até ambosficarem alinhados, no limite da acumulação. Esta mudança não ocorre nos círculos do conjunto de Mandelbrot, onde ambos eixos permanecem perpendiculares até alcançar um tamanho nulo no ponto raiz. Isto parece mostrar que, apesar dos conjuntos Mandelbrot e tipo-Mandelbrot compartilharem várias propriedades métricas, a ausência de conectividade local nestes últimos modifica significativamente sua estrutura interna. / In this work we study scaling proprerties of certain structures recently found in phase diagrams, called as Mandelbrot-like sets. Such structures (sets) are important becausethey appear repeatedly in dinamical systems, particularly, in differentials equations that describe lasers and others physical models. Df particular interest, are scalings of codimension-2, i.e., that depend on the simultaneous variation of two physical parameters to be observed. Through the obtention of exact expressions for the birth points of stability domains ("cactus flowers''), we proved analitically that the accumulation rate of the domains converges to a constant limit value equal to unity. Another convergence rates such as, for example, orientation of the domain axis with respect to the horizontal, the decrease of domains heights and areas, also converge to unity. We also founded this convergence in the Mandelbrot set. In both cases, the convergences obey a power law with integer exponents, in contrast with the typical Feigenbaum convergence, that also follows a power law but with fraccionary exponent. For the reasons discuted in detail along the work, we conjecture this unitary scaling to have a general caracter always that one have families of periodic fases participating in a process of accumulation with period adding. We observed that the rational numbers sets that label the infinity flower's families (periodic phases), in the Mandelbrot-like sets, also exhibit the same rate of convergence. This fact lead us to believe, from a theoretical point of view, that this scaling seems to arise from the metrical properties of rationals. Besides this, we complemented the study of scalings in the Mandelbrot-like sets with a detailed study of their internal structure, via multipliers of the stable periodic orbits, both real and complexo We observed that the real (imaginary) part of multipliers define certain transversal (longitudinal) axis of simetry en each flower, that can be take as a sort of local "cartesian coordinates system". In such system, we observe a symmetric ordering of the rotation numbers of flowers, like the ordering of rational numbers in the unitary circle. Showing of this form that the inner of each flower is isomorphic to the unitary circle. As we aproximate to the isoperiodic transition zones (of complexto realorbits),wefounded a rotationof the transversallocalaxis of each flower toward the longitudinal axis, until both axis stay aligned, at the accumulation limito This rotation does not occur inside the Mandelbrot set circles, where both axis remain perpendicular until they reach a null size at the root point. This seems to show that, in spite of Mandelbrot and Mandelbrot-like sets to share several metric properties, the lack of local conectivity in the latest modifies significantly their internal structure.