O presente estudo busca desenvolver um modelo baseado em agentes para estudar em ambiente simulado baseado em sistemas computacionais as propriedades emergentes decorrentes da aplicação e execução da lei penal. Os modelos baseados em agentes têm-se revelado uma alternativa bastante promissora no estudo de sistemas complexos onde a grande quantidade de variáveis dinâmicas e interagentes tornam impossível o uso de técnicas puramente analíticas para a sua abordagem. Especialmente considerando que normas legais penais feitas para regular a conduta das pessoas em sociedade devem durar, a dimensão tempo acaba recebendo uma considerável relevância, o que incentiva ainda mais o uso de sistemas multiagentes, particularmente propícios nestes casos. Buscou-se construir um modelo no qual fosse possível analisar qualquer lei de natureza penal, quaisquer que fossem suas características e a quem estivesse destinada. Chegou-se, para tanto, no construto Cidadão- Estado-Oportunidade-Ambiente, que definem precisamente os contornos de qualquer conduta criminosa e que foram modelados em ambiente mutiagente. Para construir os fundamentos do comportamento dos agentes foram utilizados especialmente os referenciais teóricos de Shavell e Polinsky (2000, 2004), Becker (1968), Cohen e Felson (1979) e Clarke(1995), sem deixar de agregar outras contribuições teóricas, ainda que em escala menor. O construto, no entanto, permite que quaisquer contribuições e análises teóricas de atributos do comportamento dos agentes propostos possam ser utilizadas, uma vez que a sua generalidade permite que qualquer forma de conduta possa ser modelada. Para criar o simulador, foi utilizado o ambiente NetLogo 3.1.4 (WILENSKY,1999), cuja especial capacidade de tratar fenômenos que se desenvolvem ao longo do tempo se revelou de extrema valia e praticidade, demonstrando o potencial surgimento de propriedades imprevisíveis sob outras condições. Os testes realizados para aferir a aderência do modelo, usando distribuições de freqüência onde as médias e os desvios-padrão eram controlados, mostraram que o comportamento dos agentes em ambiente dinâmico segue perfeitamente os conceitos teóricos utilizados como referencial, especialmente no que diz respeito ao comportamento do agente cidadão, modelado segundo os conceitos estabelecidos por Becker (1968). Restou demonstrado pela simulação que a percepção de possibilidade de punição tem impacto considerável no comportamento dos agentes diante da possibilidade de delito, assim como o somatório dos custos envolvidos é grandemente influenciado pelo tipo de delito cometido, ou seja, a dimensão monetária do dano, pela estrutura de custos da justiça e pelos meios de arrecadação destes recursos utilizados pelo estado, conforme afirmam Shavell e Polinsky(2000). Para realizar os testes foram construídas tabelas de valores utilizando a técnica 2k fatorial, descrita em detalhes em Law e Kelton (1982), onde cada um dos fatores de impacto foi desdobrado em valores dinâmicos compatíveis com o sistema real no qual o modelo foi baseado. O teste 2k fatorial é especialmente prático no sentido de aferir a aderência do modelo de simulação aos referenciais teóricos, pois permite grande flexibilidade ao analista na formulação de cenários, pois quaisquer combinações possíveis podem ser testadas, dependendo apenas do foco de interesse da pesquisa. Foram realizados também experimentos de simulação com o objetivo de verificar o comportamento do modelo ao atingir estado estacionário. Os testes de validação e os experimentos de simulação apresentaram resultados semelhantes. / Agent based models are considered a milestone in social sciences research mainly because it´s random behavior allows a variety of analysis that were impossible to make due to complexity constraints. The term complexity usually derives from a large number of interacting and dynamic variables which cannot be considered singularly, in order to keep the whole system attributes intact. For that matter, a systemic approach of analysis is required not only to keep this information within the framework of the system, but also to get the emergent properties that come along with the interaction, not observable singling out one or another factor. Considering these very specific characteristics an agent based model, or multiagent system turns to be a more suitable analysis than analytic counterparts due to its very particular capability to deal simultaneously with a large number of random variables. This research work develops an agent based model to study the emergent properties due to public enforcement of criminal law. In order to build a model of criminal behavior suitable to the project, well known theories about crime were taken in consideration, including Shavell and Polinsky (2000), Shavell (2004), Becker (1968), Cohen and Felson(1979) and Clarke (1995). The construct derived from the analysis is a model based on three interacting agents and the environment, namely: citizen-opportunity-state-environment (offender-victim-public enforcement of law-environment). These interacting agents have the ability to define the boundaries of any given offence, regardless the kind, being capable to cope with from a simple misdemeanor (e.g. a traffic violation) to a felony (e.g. a capital murder). Particularly, the citizen-agent behavior has been modeled according to Becker’s (1968) Crime and Punishment seminal work. These remarks explains why originally the term citizen has been used in first place, and not offender. Rational Choice theory says that anyone can be an offender, depending on certain conditions. The State performance regarding its economic impact in terms of the public enforcement of criminal law is seen through the lenses of Shavell and Polinsky’s theory (2000). The opportunity and environment agents’ behavior are mainly based on Cohen and Felson’s Routine Activity Theory (1979) and Clarke’s Rational Choice Theory (1995). The model was implemented using NetLogo 3.1.4 platform (WILENSKY,1999). The simulation program provides a wide range of dynamic options making it very easy to perform any kind of test in order to assess the behavior of a given criminal rule in its dynamic operation. Validation and experimental tests were performed. The resulting responses were very consistent with the theoretical basis on which de model was based on.

O presente estudo busca desenvolver um modelo baseado em agentes para estudar em ambiente simulado baseado em sistemas computacionais as propriedades emergentes decorrentes da aplicação e execução da lei penal. Os modelos baseados em agentes têm-se revelado uma alternativa bastante promissora no estudo de sistemas complexos onde a grande quantidade de variáveis dinâmicas e interagentes tornam impossível o uso de técnicas puramente analíticas para a sua abordagem. Especialmente considerando que normas legais penais feitas para regular a conduta das pessoas em sociedade devem durar, a dimensão tempo acaba recebendo uma considerável relevância, o que incentiva ainda mais o uso de sistemas multiagentes, particularmente propícios nestes casos. Buscou-se construir um modelo no qual fosse possível analisar qualquer lei de natureza penal, quaisquer que fossem suas características e a quem estivesse destinada. Chegou-se, para tanto, no construto Cidadão- Estado-Oportunidade-Ambiente, que definem precisamente os contornos de qualquer conduta criminosa e que foram modelados em ambiente mutiagente. Para construir os fundamentos do comportamento dos agentes foram utilizados especialmente os referenciais teóricos de Shavell e Polinsky (2000, 2004), Becker (1968), Cohen e Felson (1979) e Clarke(1995), sem deixar de agregar outras contribuições teóricas, ainda que em escala menor. O construto, no entanto, permite que quaisquer contribuições e análises teóricas de atributos do comportamento dos agentes propostos possam ser utilizadas, uma vez que a sua generalidade permite que qualquer forma de conduta possa ser modelada. Para criar o simulador, foi utilizado o ambiente NetLogo 3.1.4 (WILENSKY,1999), cuja especial capacidade de tratar fenômenos que se desenvolvem ao longo do tempo se revelou de extrema valia e praticidade, demonstrando o potencial surgimento de propriedades imprevisíveis sob outras condições. Os testes realizados para aferir a aderência do modelo, usando distribuições de freqüência onde as médias e os desvios-padrão eram controlados, mostraram que o comportamento dos agentes em ambiente dinâmico segue perfeitamente os conceitos teóricos utilizados como referencial, especialmente no que diz respeito ao comportamento do agente cidadão, modelado segundo os conceitos estabelecidos por Becker (1968). Restou demonstrado pela simulação que a percepção de possibilidade de punição tem impacto considerável no comportamento dos agentes diante da possibilidade de delito, assim como o somatório dos custos envolvidos é grandemente influenciado pelo tipo de delito cometido, ou seja, a dimensão monetária do dano, pela estrutura de custos da justiça e pelos meios de arrecadação destes recursos utilizados pelo estado, conforme afirmam Shavell e Polinsky(2000). Para realizar os testes foram construídas tabelas de valores utilizando a técnica 2k fatorial, descrita em detalhes em Law e Kelton (1982), onde cada um dos fatores de impacto foi desdobrado em valores dinâmicos compatíveis com o sistema real no qual o modelo foi baseado. O teste 2k fatorial é especialmente prático no sentido de aferir a aderência do modelo de simulação aos referenciais teóricos, pois permite grande flexibilidade ao analista na formulação de cenários, pois quaisquer combinações possíveis podem ser testadas, dependendo apenas do foco de interesse da pesquisa. Foram realizados também experimentos de simulação com o objetivo de verificar o comportamento do modelo ao atingir estado estacionário. Os testes de validação e os experimentos de simulação apresentaram resultados semelhantes. / Agent based models are considered a milestone in social sciences research mainly because it´s random behavior allows a variety of analysis that were impossible to make due to complexity constraints. The term complexity usually derives from a large number of interacting and dynamic variables which cannot be considered singularly, in order to keep the whole system attributes intact. For that matter, a systemic approach of analysis is required not only to keep this information within the framework of the system, but also to get the emergent properties that come along with the interaction, not observable singling out one or another factor. Considering these very specific characteristics an agent based model, or multiagent system turns to be a more suitable analysis than analytic counterparts due to its very particular capability to deal simultaneously with a large number of random variables. This research work develops an agent based model to study the emergent properties due to public enforcement of criminal law. In order to build a model of criminal behavior suitable to the project, well known theories about crime were taken in consideration, including Shavell and Polinsky (2000), Shavell (2004), Becker (1968), Cohen and Felson(1979) and Clarke (1995). The construct derived from the analysis is a model based on three interacting agents and the environment, namely: citizen-opportunity-state-environment (offender-victim-public enforcement of law-environment). These interacting agents have the ability to define the boundaries of any given offence, regardless the kind, being capable to cope with from a simple misdemeanor (e.g. a traffic violation) to a felony (e.g. a capital murder). Particularly, the citizen-agent behavior has been modeled according to Becker’s (1968) Crime and Punishment seminal work. These remarks explains why originally the term citizen has been used in first place, and not offender. Rational Choice theory says that anyone can be an offender, depending on certain conditions. The State performance regarding its economic impact in terms of the public enforcement of criminal law is seen through the lenses of Shavell and Polinsky’s theory (2000). The opportunity and environment agents’ behavior are mainly based on Cohen and Felson’s Routine Activity Theory (1979) and Clarke’s Rational Choice Theory (1995). The model was implemented using NetLogo 3.1.4 platform (WILENSKY,1999). The simulation program provides a wide range of dynamic options making it very easy to perform any kind of test in order to assess the behavior of a given criminal rule in its dynamic operation. Validation and experimental tests were performed. The resulting responses were very consistent with the theoretical basis on which de model was based on.

Este estudo objetivou avaliar o efeito das mudanças no uso e cobertura do solo nos últimos 37 anos (1972 a 2008) na resposta hidrológica da bacia do rio Piracicaba, SP. As principais mudanças de uso e cobertura do solo na bacia neste período foram aumento da área urbana, redução da área de pastagem e aumento do plantio de canade- açúcar. Além disso, a bacia conta com uma peculiaridade, que é a presença do Sistema Cantareira, que desvia água à região metropolitana de São Paulo (RMSP), desde 1974. Foi utilizado o Modelo Hidrológico de Grandes Bacias (MGB), que tem a vantagem de avaliar de forma distribuída a variação da cobertura, do tipo e uso do solo, além da própria propagação no escoamento. O modelo foi ajustado à bacia do rio Piracicaba (área de 12.245 km2) para simulação de vazões diárias. Para o processo de ajuste do modelo foram utilizados dados diários de 1972 a 2008, de 12 postos fluviométricos, 61 pluviométricos e 20 meteorológicos, modelo numérico do terreno, mapas de solos e uso e cobertura do solo (para os anos: 1978, 1983, 1985, 1997 e 2003), e parâmetros que são importantes para diferenciar tipos de solo e usos e coberturas do solo. O processo de simulação das vazões foi realizado em duas etapas: calibração dos parâmetros (entre 1972 a 1990) e verificação (1991 a 2008). Para avaliação da qualidade de ajuste foi considerada a análise visual dos hidrogramas (vazões observadas e calculadas) e os valores das funções objetivo (R2, Rlog e V). Foi realizada uma análise de sensibilidade de cada parâmetro, a fim de verificar a influência de cada um. Os resultados mostram um bom ajuste entre as vazões diárias observadas e calculadas pelo modelo. Os melhores resultados das funções objetivo foram obtidos para as sub-bacias de maior área de drenagem. O Sistema Cantareira exerce forte influência na simulação das vazões diárias. As análises de sensibilidade dos parâmetros revelam que os resultados da simulação do modelo são extremamente sensíveis às variações dos parâmetros: capacidade de armazenamento de água no solo (Wm); parâmetro de forma da relação entre o armazenamento e saturação (b); parâmetros de drenagem subterrânea (KBAS) e sub-superficial (KINT); albedo e resistência superficial (rS). Cenários alternativos em relação às mudanças no uso e cobertura do solo foram testados e comparados a simulação do cenário atual da bacia do rio Piracicaba no período entre 1972 e 2008. Comparando o cenário atual ao cenário em que não ocorreu nenhuma alteração na bacia a partir de 1972, verificou-se uma redução das vazões: máxima de 2,5 m3/s; mínima de 2,1 m3/s; e média de 1,9 m3/s. Outros cenários alternativos foram testados e comparados ao cenário atual e foi verificado um aumento da vazão média de 17,2 m3/s para cenário de 100% agricultura; e maior redução da vazão média de 3,9 m3/s para o cenário de conversão da agricultura para pastagem. / This study aimed at to evaluate the effect of changes in land use and land cover over the last 37 years (1972 to 2008) on the hydrological response in the Piracicaba river basin, SP. The main changes in the land use and land cover in the basin over that period were the increase in the urban area, decrease in the pasture area, and increase in the sugarcane plantations. Moreover, the basin has a peculiarity, which is the presence of the Cantareira System, which diverts water to the metropolitan region of São Paulo (RSMP), since 1974. We used a hydrological model of Great Basin (MGB), which has the advantage of evaluating in the distributed form, the variation of the land use/land cover, besides the flow propagation. The model was adjusted to the Piracicaba river basin (12,245 Km2 in area) to simulate daily streamflow. Daily data, from 1972 to 2008, were used for the process of model fitting, from 12 streamflow stations, 61 rainfall and 20 meteorological, digital terrain model, maps of soils and land use and land cover (for the years 1978, 1983, 1985, 1997 and 2003), and parameters that are important to differentiate soil types and uses and land cover. The process of simulation of the streamflow was carried out in two stages: calibration of parameters (from 1972 to 1990) and verification (1991 to 2008). To assess the quality of fitting it was considered the visual analysis of the hydrographs (observed and calculated streamflows) and the values of objective functions (R2, Rlog and V). We performed a sensitivity analysis of each parameter, in order to verify the influence of each one. The results showed a good fitting between the daily observed and calculated streamflows. The best results of the objective functions were obtained for the sub-basins of larger drainage area. The Cantareira System strongly influences the simulation of daily streamflow. Sensitivity analysis of parameters revealed that the simulation results of the model are extremely sensitive to variations of the parameters: soil water storage capacity (Wm), form parameter of the relationship between storage and saturation (b), parameters of drainage underground (KBAS) and subsurface (KINT), albedo and surface resistance (rS). Alternative scenarios for changes in the land use and land cover were tested and compared the simulation of the scenario actual of Piracicaba river basin in the period between 1972 and 2008. Comparing the scenario with no changes in the basin since 1972 to the actual scenario, a reduction in streamflow was detected: maximum of 2,5 m3/s, minimum of 2,1 m3/s, and an average of 1,9 m3/s. Other scenarios were tested and compared to the actual scenario, and it was detected an increase of the mean streamflow of 17,2 m3/s for scenario 100% of agriculture, and a decrease of the mean streamflow of 3,9 m3/s for the scenario of conversion from agriculture into pasture.