Orientador: Kyoko Furuya / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T08:02:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Angelo_RenatoMoreira_D.pdf: 10419128 bytes, checksum: 7f9191d925a22ab9400598eb0032d306 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho estudamos a dinâmica de emaranhamento em sistema Hamiltonianos bipartites nos contextos clássico e quântico. A pesquisa foi desenvolvida principalmente sobre a análise da entropia linear , considerada uma boa medida de emaranhamento no caso de estados globais puros. Na primeira etapa do trabalho, utilizamos o Modelo Jaynes-Cummings de N átomos (MJC-N) para estudar como a entropia linear, e consequentemente o emaranhamento, depende da condição inicial clássica, apresentando rápida descoerência quando esta condição é instável. Mostramos também que as oscilações na entropia linear podem ser entendida segundo a simetria das trajetórias clássicas correspondentes, o que ocorre segundo o efeito de borda oriundo da finitude do espaço de fase do spin. Discutimos também o limite clássico singular do emaranhamento no MJC-N. Na segunda etapa, trabalhamos com o formalismo estatístico Liouvilliano, dentro do qual definimos uma medida apropriada para o emamnhamento clássico: a entropia linear clássica. Realizamos cálculos analíticos para sistemas integráveis lineares e não-lineares, mostrando as peculiaridades da medida clássica quando comparada à quântica. Particularmente interessante é o caso em que ocorre a auto-interferência, fenômeno sem análogo clássico. Para os sistemas integráveis, foi possível estudar inclusive o caso de estados iniciais não-clássicos, para os quais mostramos ser conveniente definir uma nova medida clássica mais "simétrica" : o grau de emamnhamento. Continuando com as analogias entre a mecânica quântica e a mecânica clássica Liouvilliana, deduzimos por primeiros princípios uma equação mestra clássica para o tratamento de sistemas abertos clássicos. Como aplicação, resolvemos as equações mestras quântica e clássica para o caso de um reservatório de osciladores harmônicos à temperatura nula. Na última etapa do trabalho, definimos um operador Liouvilliano para a quantização simetrizada e ordenada de monômios clássicos. Como consequência, obtivemos fórmulas de ordenamento normal e anti-normal para operadores canonicamente conjugados que comutam com sua relação de comutação. Mostramos então que a quantização das equações de movimento clássicas produz equações de movimento quânticas que se aproximam do resultado exato na escala de tempo de Ehrenfest. Esta análise nos permite calcular analiticamente o tempo de Ehrenfest em sistemas integráveis / Abstract: In this work we studied the entanglement dynamics in bipartite Hamiltonian systems within the quantum and classical frames. This research was developed mainly on the analysis of the linear entropy, which is considered an apropriated entanglement measure concerning to global pure states. In the first stage of the work, we used the Jaynes-Cummings Model with N atoms (JCM-N) to study how the linear entropy, an consequently the entanglement, depends on the choice of the classical initial condition, showing faster decoherence for the unstable ones. We also showed that the linear entropy oscillations can be understood through the analysis of the symmetry of the respective classical trajectories, which is allowed by the border effect arising from the limitation of the spin phase space. We also discussed the singular classical limit of the entanglement in the JCM-N. In the second stage, we worked with the Liouvillian statistical formalism, in which we defined an appropriate measure of the classical entanglement: the classical linear entropy. We realized analytical calculations for linear and non-linear integrable systems, pointing out the peculiarities of the classical measure compared to the quantum one. Particulalrly interesting is the case in which occurs the self-interference, a phenomenon with no classical analogue. For the integrable systems, it was also possible to study the case of non-classical initial states, for the which we defined a new convenient. classical measure: the entanglement degree. Still in the context of the analogies between quantum and Liouvillian classical mechanics, we deduced by first principles a classical master equation for treating classical open system.. As an application, we solve the quantum and classical master equation for the case of a harmonic oscillator reservoir at null temperature. At the last stage of the work, we defined a Liouvillian operator to perform the quantization of a monomial in a symmetrized and ordered form. As a consequence, we obtained normal and anti-normal ordering formulas for canonically conjugated operators whose commutator is a c-number. Thus, we showed that. the quantization of classical equations of motion produces quantum equations of motion that approximate the exact result in the Ehrenfest time scale. This simple analysis allows us to calculate analytically the Ehrenfest time for any integrable system / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

L’arthrose est un véritable problème de santé publique. Plus de dix millions de personnes sont atteintes en France et 35 millions aux États-Unis. L’arthrose du genou représente 35% du nombre total d’arthrose avec plus de 1,3 million de patients en Europe. Il existe de nos jours plusieurs solutions permettant de traiter l’arthrose du genou, suivant le caractère dégénératif de la maladie, allant du traitement chirurgical conservateur, tel que l’ostéotomie supérieure du tibia, jusqu’au traitement chirurgical prothétique, tel que l’arthroplastie totale du genou. Le succès à long terme de ces interventions repose (1) sur le contrôle de l’alignement du membre inférieur au cours de l’intervention, réalisé par l’intermédiaire de l’angle HKA entre les centres hanche, genou et cheville, et (2) sur une planification chirurgicale permettant de préparer l’intervention, et notamment, définir la position optimale des coupes osseuses pour la mise en place d’une prothèse à partir de modèles 3D de l’os du patient issus d’images tomodensitométriques (TDM) ou IRM. Nous nous sommes intéressés, dans un premier temps, à l’étude et l’évaluation, dans un contexte clinique, de la précision et la robustesse des techniques utilisées en chirurgie assistée par ordinateur pour la localisation du centre hanche, nécessaire au calcul de l’angle HKA. Nous avons ainsi proposé une nouvelle méthode, mini-invasive, et particulièrement adaptée pour l’ostéotomie supérieure du tibia. Nous nous sommes ensuite intéressés aux méthodes de segmentation permettant d’extraire la surface osseuse du genou à partir d’IRM pour la phase de planification. Nous avons également proposé une nouvelle approche, automatique, qui se base sur des modèles actifs de forme ou Active Shape Model (ASM). Compte tenu des résultats très encourageants, l’intégration de nos contributions en routine clinique pourrait, potentiellement, améliorer le service médical rendu pour le traitement de l’arthrose du genou. / Osteoarthritis is a real public health problem. More than ten million people are affected by osteoarthritis in France and 35 million in the United States. Knee Osteoarthritis represents 35% of the total number of osteoarthritis with more than 1.3 million patients in Europe. Today, there are several solutions to treat knee osteoarthritis depending on the degenerative nature of the disease : from conservative surgical treatment, such as High tibia Osteotomy (HTO), to prosthetic surgical treatment, such as Total Knee arthroplasty (TKA). The long-term success of these interventions is (1) the control of the lower limb alignment, during the intervention, which can be obtained by measuring the HKA angle between the hip, the knee and the ankle centers, and (2) the surgical planning allowing the preparation of the intervention, and for instance, the definition of the optimal cuts for the placement of a knee prosthesis based on the 3D model of the patient bone obtained from computerized tomography (CT) or MRI. We were interested, first, in the study and evaluation, in a clinical context, of the accuracy and precision of the methods used in computer-assisted orthopedic surgery for the localization of the hip center. We have thus proposed a new minimally invasive method especially adapted to HTO. We were interested, then, to the segmentation methods allowing the extraction of the knee bony surface from MRI for the surgical planning. We have also proposed a new automatic approach based on active shape models (ASM). Given the very encouraging results, the integration of our contributions in the clinical routine could, potentially, improve the medical benefits for the treatment of knee osteoarthritis.

Orientador: Afira Vianna Ripper / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação / Made available in DSpace on 2018-08-26T20:07:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Damin_MariaAparecidadaSilva_D.pdf: 1865892 bytes, checksum: 2d6ab6e119e9b1799b0f86e208f538ac (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este estudo mapeia produções de professores e gestores, da Secretaria Municipal de Educação de Campinas, SP, no curso de Especialização "A Pesquisa e a Tecnologia na Formação Docente", da Faculdade de Educação da Unicamp, nos anos de 2008 e 2009. Ao seguir os fluxos de desejo, na contingência cotidiana, problematizando e teorizando práticas, gera-se um processo educativo caótico, constituído por campos intensivos, que denominei "Processo Educação Caos", caracterizado pela instabilidade e incerteza. Na tentativa de encontrar rastros de campos intensivos detonadores da educação como devir a impulsionar a experimentação de outras maneiras de se atuar na escola, transito nas produções escritas dos professores, gestores e em teorizações de alguns filósofos como Gilles Deleuze & Félix Guattari, Michel Foucault, Silvio Gallo, Baruch Spinoza, Antonin Artaud, Jaques Derrida, dentre outros. Alguns campos intensivos gerados nos encontros se mostram a aumentar a força de ação à maneira de Spinoza tais como: "a potência do desejo", "os encontros alegres", "o exercício da escrita" de forma livre. O seguir fluxos de desejo na problematização e teorização da pratica cotidiana pelo professor e gestor, no apreender via problematização de temas de interesse no dia a dia da sala de aula por alunos e professores. Os "encontros", que podem ser com qualquer coisa que aumente a força de existir e o exercício da escrita como o vento a soprar registros castradores da razão, marcados em nossos corpos por certa maneira de escrita vivida na escola. A produção de saberes nesse processo pedagógico se dá de forma transversal, portanto um currículo, aberto, em constante devir. No processo de escrita o que está naturalizado na escola passa a ser visto por outros ângulos, questões são postas a nu, o que pode impulsionar a busca por outras maneiras de fazer na escola, vida / Abstract: This study maps the production of teachers and school administrators from the Campinas Department of Education, São Paulo of a specialization course "The Research and Technology in Teacher Education", given by the Faculty of Education at UNICAMP during 2008 and 2009. Following the flows of desire in the daily contingency, discussing and theorizing practices generates a chaotic educational process, consisting of intensive fields which I have called "Process Education Chaos", characterized by instability and uncertainty. In an attempt to find traces of intensive fields of detonators of education as obligation, capable of boosting other experiments of acting in school, I go back and forth between the teachers and managers¿ written productions and the theories of philosophers; such as, Gilles Deleuze, Félix Guattari, Michel Foucault, Silvio Gallo, Baruch Spinoza, Antonin Artaud, Jacques Derrida, among others. Some intensive fields generated during meetings showed a growing rise on its action force similar to Spinoza¿s theories, for example, "the power of desire", "the gay encounters", "the exercise of writing" in a free manner. It follows the flow of desire on the discussion and theorization about the daily school practice, both by teachers and managers. The "encounters" which may be related to anything that increases the strength of existence and the exercise of writing, which, as the wind blows away castrating records of reason, our minds have been marked by the certain way that Writing was taught in school. The knowledge production on such an educational process goes across the board and in a transversal manner. It happens in the curriculum, which is open, and is constantly changing. The process of writing, that which is taken for granted in school, comes to be seen from different angles. It begins to see questions that be put openly which can boost the search for different ways of facing what has to be done at school / Doutorado / Psicologia Educacional / Doutora em Educação

[EN] A continuous and linear operator defined on a Banach space is hipercyclic if it supports a dense orbit, that is, if there exists a vector such that the set of all its iterations through the operator is dense in the space. The existence of dense orbits is closely related to the dynamic concept known as topological transitivity because, every continuous mapping defined on a complete metric space without isolated points is topologically transitive if and only if it admits points with dense orbit. Furthermore, if the operator supports a dense set of periodic points, then it is said to be chaotic in the sense of Devaney. The overall objective of this PhD thesis is to continue the study of chaotic dynamics of backward shift operators defined on sequence spaces. This PhD thesis has been structured into four chapters. The first two provide definitions, notations and basic techniques that will be used. The last two chapters present the new results we have obtained. More in detail: In the first chapter some preliminary definitions and results that will be useful in the development of later chapters are included. Notations to use are also set. In the first part of the chapter some basics of topological dynamics are presented. In the second part, the context of work is clearly stated. As already mentioned, the framework will be linear and infinite dimensional. Chapter 2 is devoted entirely to the study of the basic dynamics of the backward shift operator, specifically to the hypercyclicity and chaos of that operator defined on sequence spaces. The backward shift operator is undoubtedly the most widely used one when studying dynamic properties in this linear setting. Although this chapter does not contain new results, it seems appropriate to be included here, in an orderly manner, the results and basic proofs of the dynamic of shift operators, since it illustrates the techniques to be used in subsequent chapters. In Chapter 3, we study product recurrence properties for weighted backward shifts on sequence spaces. The backward shifts that have non-zero product recurrent points are characterized as Devaney chaotic shifts. We also give an example of weighted shift that admits points which are recurrent and distal, but not product recurrent, in contrast with the dynamics on compact sets. An example of a product recurrent point with unbounded orbit is also provided. We finish this chapter generalizing the above results to the more general setting of F-spaces or Fréchet spaces of sequences. In Chapter 4, we characterize chaos for operators of the form f(B), when defined on Banach sequence spaces, where f(z) = (a z+b)/(c z+d) is a Linear Fractional Transformation and B is the usual backward shift operator. The characterizations we obtained are 'computable' since they are expressed as conditions involving only the four complex numbers that define the transformation f. / [ES] Un operador lineal y continuo definido en un espacio de Banach es hipercíclico si admite un vector con órbita densa, es decir, si existe un vector de manera que el conjunto de todas sus iteraciones a través del operador es denso en el espacio. La existencia de órbitas densas está íntimamente relacionada con el concepto dinámico conocido como transitividad topológica ya que, toda aplicación continua definida en un espacio métrico completo sin puntos aislados es topológicamente transitiva, sí y solo si, admite puntos con órbita densa. Si además, el operador admite un conjunto denso de puntos periódicos, entonces se dice que es caótico en el sentido de Devaney. El objetivo general de esta tesis es continuar con el estudio de la dinámica caótica de los operadores desplazamiento a izquierda (operadores backward shift en inglés) definidos en espacios de sucesiones. Esta tesis doctoral se ha estructurado en cuatro capítulos. Los dos primeros proporcionan las definiciones, notaciones y técnicas básicas que se van a utilizar. Los dos últimos capítulos presentan los nuevos resultados que se han obtenido. Más detalladamente: En el primer capítulo se incluyen algunas definiciones y resultados, de carácter preliminar, que serán útiles en el desarrollo de la memoria. Se establecen también las notaciones a utilizar. En la primera parte del capítulo se recuerdan los conceptos básicos de dinámica topológica y, posteriormente, se describe el contexto de trabajo; que como ya se ha mencionado, será lineal e infinito dimensional. El Capítulo 2 está dedicado por completo al estudio de la dinámica básica del operador desplazamiento, en concreto, a la hiperciclicidad y el caos de dicho operador en espacios de sucesiones. El operador desplazamiento es sin duda el más utilizado a la hora de estudiar propiedades dinámicas. Aunque este capítulo no contiene resultados nuevos, parece procedente incluir aquí, de manera ordenada, los resultados y demostraciones básicas de la dinámica del operador desplazamiento, ya que ilustran las técnicas que se van a utilizar en capítulos posteriores. En el Capítulo 3 se estudian propiedades de recurrencia para operadores desplazamiento en espacios de sucesiones. Primero se prueba que el operador desplazamiento a izquierda es recurrente si y sólo si es hipercíclico, es decir, si es topológicamente transitivo. Se caracterizan también operadores desplazamiento que admiten puntos producto recurrentes no nulos como caóticos en el sentido de Devaney. Se dan ejemplos de operadores desplazamiento ponderados que admiten puntos que son recurrentes y distales, pero no producto recurrentes, en contraste con la dinámica en conjuntos compactos. Se observa también que existen operadores con vectores que son producto recurrente pero que tienen órbita no acotada. Se finaliza el capítulo generalizando los resultados probados para operadores desplazamiento definidos en espacios de Banach de sucesiones a un contexto más general, en concreto a F-espacios o espacios de Fréchet de sucesiones. En el Capítulo 4 se caracteriza caos para operadores de la forma f(B), definidos en espacios de sucesiones de Banach, donde f(z)=(a z+b)/(c z+d) es una Transformación Fraccional Lineal y B es el operador desplazamiento a izquierda usual. Las caracterizaciones que se obtienen son 'computables' ya que se expresan como condiciones que involucran sólo los cuatro números complejos que definen la transformación f. / [CAT] Un operador lineal i continu definit en un espai de Banach és hipercíclic si admet un vector amb òrbita densa, és a dir, si existeix un vector de manera que el conjunt de totes les seues iteracions a través de l'operador és dens en l'espai. L'existència de òrbitas denses està íntimament relacionada amb el concepte dinàmic conegut com transitivitat topològica ja que, tota aplicació contínua definida en un espai mètric complet sense punts aïllats és topològicament transitiva, sí i solament si, admet punts amb òrbita densa. Si a més, l'operador admet un conjunt dens de punts periòdics, llavors es diu que és caòtic en el sentit de Devaney. L'objectiu general d'aquesta tesi és continuar amb l'estudi de la dinàmica caòtica dels operadors desplaçament a esquerra (operadors backward shift en anglès) definits en espais de successions. Aquesta memòria s'ha estructurat en quatre capítols. Els dos primers proporcionen les definicions, notacions i tècniques bàsiques que es van a utilitzar. Els dos últims capítols presenten els nous resultats que hem obtingut. Més detalladament: En el primer capítol s'inclouen algunes definicions i resultats, de caràcter preliminar, que seran útils en el desenvolupament de la memòria. S'estableixen també les notacions a utilitzar. En la primera part del capítol es recorden els conceptes bàsics de dinàmica topològica que anem a utilitzen i, posteriorment, es descriu el context de treball, que com ja hem esmentat, serà lineal i infinit dimensional. El Capítol 2 està dedicat per complet a l'estudi de la dinàmica bàsica de l'operador desplaçament, en concret a la hiperciclicitat i el caos d'aquest operador en espais de successions. L'operador desplaçament és sens dubte el més utilitzat a l'hora d'estudiar propietats dinàmiques. Encara que aquest capítol no conté resultats nous, sembla procedent incloure ací, de manera ordenada, els resultats i demostracions bàsiques de la dinàmica de l'operador desplaçament, ja que il·lustren les tècniques que es van a utilitzar en capítols posteriors. En el Capítol 3 s'estudien propietats de recurrència per a operadors desplaçament en espais de successions. Primer es prova que l'operador desplaçament a esquerra és recurrent si i només si és hipercíclic, és a dir, si és topològicament transitiu. Es caracteritzen també operadors desplaçament que admeten punts producte recurrents no nuls com a caòtics en el sentit de Devaney. Es donen exemples d'operadors desplaçament ponderats que admeten punts que són recurrents i distales, però no producte recurrents, en contrast amb la dinàmica en conjunts compactes. S'observa també que existeixen operadors amb vectors que són producte recurrent però que tenen òrbita no fitada. Es finalitza el capítol generalitzant els resultats provats per a operadors desplaçament definits en espais de Banach de successions a un context més general, en concret a F-espais o espais de Fréchet de successions. En el Capítol 4 es caracteritza caos per a operadors de la forma f(B), definits en espais de successions de Banach, on f(z)=(a z+b)/(c z+d) és una Transformació Fraccional Lineal i B és l'operador desplaçament a esquerra usual. Les caracteritzacions que s'obtenen són 'computables' ja que s'expressen com a condicions que involucren només els quatre nombres complexos que defineixen la transformació f. / Galán Céspedes, VJ. (2015). Dinámica y caos de operadores desplazamiento [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58986 / TESIS

Red, laberinto, desierto, océano, jardín, espacio, tiempo, metafísica, ciencia, caos, límite, luz, silencio, lenguaje, filosofía, poesía, sabiduría, cultura, clasicismo, neobarroco, sociedad, humanismo, utopía, locura, viaje, ficción, máscara, espejo, libro, juego, arte, paradoja, transversalidad, fragmentación, signo, símbolo, alegoría, desasosiego, mística, visible, invisible, inefable, absoluto¿ son metáforas y claves para experimentar una tentativa oblicua de acercamiento, caída o descenso al abismo. Lo que se halla y ocurre en el abismo es inexpresable y sólo se puede rozar mediante la experiencia, por eso esta tesis no se basa en estrategias de análisis ni usa un discurso exclusivo y dogmático. Los lenguajes del arte son su fundamento escenográfico y crisol para la conjunción de conocimientos y reflexiones, cruce aporético de aforismos, que intentará precipitar algo similar al devenir de un poema. Así, entre lo apolíneo y lo dionisíaco, se dirime primero edificando una sistemática ceñida al perímetro de la razón, hilo conductor de la investigación, con sus axiomas, teorías, refutaciones y posibles conclusiones. Y al mismo tiempo diluye estos cimientos en la emulsión de lo creativo, en el juego plástico, poético y mítico del gesto, que es la llave que la conecta con el ámbito experiencial del conocimiento. Este ámbito caracteriza un espacio de investigación particular: aquel donde la mirada pliega sobre el adentro el afuera. Las afirmaciones no son irrefutables, ensayísticas o sistemáticas, son interrogantes que ni pretenden construir una teoría ni renuncian a nada, sólo proyectan pulsiones capaces de estimular las moradas de la memoria ocultas de un conocimiento innato y colectivo sumergido hasta entonces en el abismo. En esas estancias el mínimo atisbo de luz despierta un universo inédito, el de la creación. El viaje arranca, cual rito iniciático, con unas normas de lectura para este Libro redondo. Su forma procura dar movimiento al compendio aforístico para que reflexione en forma de corola, se arremoline y progrese con la complejidad de un rizoma. Se trata pues de una obra dual e interactiva, su cuerpo gira y está en reposo, se duerme en la espiral y nos sueña. Por eso es tan importante lo que se dice como lo que no se dice, todo rueda y en su fricción hace saltar la chispa que ilumina la profunda oscuridad. En primer lugar el caudal fundamental de la tesis se alimenta de un flujo circular de reflexiones que se entretejen y abonan un territorio prolífico para conjunciones y paradojas creativas, el del pensamiento poético que mana de la fuente de la filosofía. Después se hace acopio de bibliografía, citas y obra (arquitectura, plástica, cine, música, teatro, ensayo, literatura¿) de distintos creadores que han hurgado las entrañas del abismo y de las metáforas de aproximación propuestas. Todo ello se irá incrustando como collage o se adherirá al apéndice en la tesis. El tercer cometido consiste en fabricar un herbario multidisciplinar echando mano de la cosecha particular. Se trata de aportar proyectos propios con afinidad explícita o transversal hacia cada uno de los conceptos fijados, señalando y escrutando especialmente aquellos que más se han aproximado al abismo. Lo que esta tesis propone son en el fondo palimpsestos vivos, cada lector que hace girar el Libro redondo en torno a sí, es un creador más que interviene, lo que realmente está haciendo es rasgar el texto viejo y escribir uno nuevo. / Pérez Carrió, RV. (2013). "El Abismo. Metáforas de Aproximación" [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/29757 / TESIS

En esta investigación hemos estudiado, por primera vez, microclimas kársticos como sistemas dinámicos no lineales. En particular, hemos analizado y modelizado los microclimas de las cuevas españolas de Altamira y El Rull y sus conexiones con el clima exterior. Con este objetivo, hemos utilizado la técnica de modelización global, la cual pretende extraer modelos directamente de datos observacionales. Esta técnica está bien adaptada al estudio de sistemas complejos reales y se apoya en los teoremas de embedding. El embedding permite, en principio, reconstruir sistemas usando las variables disponibles y algunas de sus derivadas; por tanto, abre la posibilidad de modelizar microclimas kársticos incluso si algunas variables de estado no están disponibles o no pueden medirse en la práctica. También ha demostrado ser aplicable a series temporales muy cortas, lo cual constituye también una ventaja en comparación con otros tipos de modelización. Los microclimas de cuevas están dirigidos por el clima exterior. La variedad de climas externos y de configuraciones de las cavidades lleva a una variedad de microclimas kársticos. No obstante, uno de los controles más relevantes es normalmente la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. En general, los microclimas kársticos son muy estables en relación a variables como la temperatura o la humedad (comparadas con las exteriores). Por el contrario, los niveles de CO2 y 222Rn en el aire muestran notables oscilaciones estacionales a lo largo del año, por lo que estos gases son adecuados para caracterizar las dinámicas de las atmósferas de cuevas. Los microclimas de cuevas se suelen entender como la superposición de componentes deterministas y estocásticas. La hipótesis de una componente determinista frecuentemente se considera ineludible porque es una hipótesis habitual en la física clásica y porque las aproximaciones que permiten detectar determinismo a partir de datos observacionales son escasas. El haber encontrado modelos en forma de conjuntos de ecuaciones diferenciales evidencia fuertemente que los microclimas kársticos son, de hecho, deterministas y pueden ser razonablemente aproximados mediante sistemas deterministas de baja dimensión. Además, proponemos que su complejidad en realidad proviene de su sensibilidad a condiciones iniciales y perturbaciones (lo que se conoce indistintamente como comportamiento determinista-caótico o comportamiento caótico). Aunque algunos de nuestros modelos sólo capturan la parte periódica de la dinámica, un ligero afinado de un coeficiente fue suficiente para encontrar modelos que convergen a atractores caóticos y que son más coherentes son el comportamiento no trivial de los retratos de fase observacionales. Esto indica que los microclimas de Altamira y El Rull son caóticos o cercanos al caos. Además, todos lo modelos muestran largos transients, lo que indica que pequeñas perturbaciones pueden lanzar el sistema a un estado de caos transitorio. En todos los casos, la fuente de caos es el clima exterior (un sistema caótico de alta dimensión bien establecido), mientras que el karst reduce la dimensionalidad debido a su efecto aislante, lo cual lleva dinámicas de menor dimensión, capturadas por los modelos. Hasta ahora la evolución temporal de las concentraciones de CO2 y 222Rn en cuevas y su relación con el clima externo se ha abordado predominantemente mediante aproximaciones estadísticas, las cuales no pueden garantizar la existencia de relaciones causales. Se han propuesto algunos modelos matemáticos para el estudio de microclimas, pero son locales (aplicables sólo a fragmentos de las series temporales), estáticos o se centran en algún aspecto particular (por ejemplo, el descenso de CO2 inmediatamente después de una visita turística). Por primera vez, hemos encontrado sistemas de ecuaciones diferenciales representan de forma global estos microclimas kársticos (aunque las oscilaciones diarias y de alta frecuencia no se han considerado en este estudio). Es más, aunque restringidos a ambientes kársticos, estos son los primeros modelos dinámicos climáticos extraídos directamente de datos observacionales, ya que todos los anteriores se basan en consideraciones teóricas. Para Altamira, encontramos modelos basados en variables internas. Para ambas cuevas encontramos modelos que relacionan las variables internas y los forzamientos externos (la humedad del suelo para Altamira, el número de visitantes diarios para el Rull y la temperatura exterior para ambas). Otra innovación introducida en esta investigación es el uso de series temporales observacionales como forzamientos externos (temperatura exterior, humedad del suelo y número de visitantes). Por primera vez en el estudio de un fenómeno real, se han presentado modelos globales formulados de forma no-autónoma. Esto ha permitido reducir la complejidad del proceso de búsqueda y validación de modelos, así como la posterior reinyección de esta complejidad original en los modelos. Es más, ha permitido el estudio de la respuesta de los microclimas kársticos a diferentes escenarios climáticos hipotéticos. En conclusión, el hallazgo de estos modelos es un notable paso adelante en el estudio de las cuevas de Altamira y El Rull, así como una exploración metodológica que ha abierto caminos fructíferos para el futuro de la investigación de microclimas kársticos.

Orientador: Juliano Antonio de Oliveira / Banca: Juliano Antonio de Oliveira / Banca: Edson Denis Leonel / Banca: José Antônio Méndez-Bermúdez / Resumo: Nesta dissertação consideramos algumas propriedades dinâmicas para o rotor pulsado descrito por um mapa bidimensional dissipativo descontínuo, nas variáveis de ação e ângulo e parametrizado por dois parâmetros de controle, k ≥ 0 controlando a intensidade da não linearidade e γ ∈ [0, 1] representando a dissipação. O caso de γ = 0 recupera o modelo não dissipativo, enquanto que para qualquer γ diferente de 0 acontece a quebra da preservação da área, levando, portanto, à existência de atratores, inclusive caóticos. Mostramos que a partir de um valor elevado da ação inicial, a dinâmica converge para atratores caóticos através de um decaimento exponencial no tempo, enquanto que a velocidade do decaimento depende da intensidade da dissipação. Investigamos os expoentes de Lyapunov positivos e descrevemos seu comportamento em função dos parâmetros de controle. Também aplicamos o formalismo de transporte através de um furo, introduzido no eixo de ação do espaço de fases, e verificamos que o histograma do escape de partículas cresce rapidamente até atingir um valor máximo e depois tende a zero para tempos longos. Os histogramas de escape mostram-se invariáveis em relação aos parâmetros de controle sujeitos a leis de potência não triviais. A probabilidade de sobrevivência das partículas em função do tempo também é medida para os atratores caóticos. (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work we consider some dynamical properties for the kicked rotator described by a dissipative two-dimensional discontinuous mapping, in action and angle variables and parameterized by two control parameters, k ≥ 0 controlling the intensity of the nonlinearity and γ ∈ [0, 1] representing the dissipation. The case of γ = 0 recovers the nondissipative model, while for any γ different of 0 yields to the breaking of area preservation, hence leading to the existence of attractors, including chaotic attractors. We show that from a high value of the initial action, the dynamics converges to chaotic attractors through an exponential decay in time, while the speed of the decay depends on the intensity of the dissipation. We investigated the positive Lyapunov exponents and described their behavior according to the control parameters. We also applied the transport formalism through an hole, introduced in the action axis in the phase space, and verifying that the particle leak histogram grows rapidly until it reaches a maximum value and then decreases towards to zero for long times. The escape histograms are invariables in relation to the control parameters subject to non-trivial power-laws. The probability of particle survival over time is also measured for the chaotic attractors. (Complete abstract electronic access below) / Mestre

This dissertation addresses the issues of high power consumption and verification associated with a novel hardware design methodology based on high-level synthesis using action-oriented specifications. High-level synthesis of hardware designs is the process of automatically converting high-level behavioral specifications of designs into their corresponding RTL (Register Transfer Level) descriptions. From a designer's perspective, writing high-level specifications of a design alleviates the burden of handling various scheduling and concurrency issues, which can be automatically handled by the high-level synthesis tool. In the recent past, EDA (Electronic Design Automation) industry has seen efforts by various vendors to make such synthesis process practical for generating efficient hardware designs. In most of these cases, the inputs to high-level synthesis tools are the control data-flow graphs (CDFGs) or hierarchical variants of those. These models sequentialize parts of the computation in the form of computation threads. In contrast, in the last couple of years, advances have been made in an alternative high-level hardware design methodology where the specifications are action-oriented rather than the composition of sequential threads. In this paradigm, a hardware design is described in terms of atomic actions and then synthesized into the RTL code. Action-oriented synthesis process inherently targets the reduction of area and latency of a hardware design. However, two important issues that have not been addressed adequately are (1) power optimizations during such synthesis and (2) verification of action-oriented specifications and synthesized power-minimized implementations of the designs. With the proliferation of power-hungry portable devices, ever shrinking geometries and increasing clock frequencies, power consumption of hardware designs has become a critical metric (besides area and latency) that should be taken into consideration while evaluating the viability and success of a synthesis process. In this work, we analyze the complexity of low-power problems associated with the action-oriented specification models, and propose algorithms and techniques for power optimization during the action-oriented synthesis process. Furthermore, verification of hardware designs generated from such models is required in order to verify the changes caused in their structures or behaviors as part of any used power minimization techniques. Verification of high-level action-oriented models is also important for ensuring the correctness of the designs early in the design cycle. In this work, we also propose various formal verification techniques that can be used for verifying desired correctness properties as well as behaviors of power-minimized action-oriented designs at high-level. / Ph. D.

Um dos problemas enfrentados pelos cientistas para o confinamento de plasma em Tokamaks, para se obter fusão termonuclear controlada, é o transporte radial de partículas pela borda do plasma. Nessa dissertação, estudamos o transporte através de um modelo que relaciona as flutuações eletrostáticas na borda do plasma às ondas de deriva. Essas ondas criam no plasma regiões de fluxo convectivo, formando ilhas que são, eventualmente, separadas por barreiras. Para apenas uma onda, o sistema é integrável e todas as trajetórias do plano de fase são curvas invariantes que, se não existirem barreiras, estão em ilhas divididas por separatrizes. Foi verificado que, quando uma segunda onda com velocidade de fase diferente da primeira é utilizada, o sistema não é mais integrável e a região anteriormente ocupada pelas separatrizes torna-se caótica. Com a quebra de separatrizes ocorre o transporte caótico de partículas. Quando uma separatriz é quebrada, surge em seu lugar uma estrutura que ainda preserva algumas características da separatriz, mas se modifica no espaço de fases ao longo do tempo. Essa estrutura é conhecida como Estrutura Lagrangiana Coerente (ELC). Nessa dissertação verificamos que as ELCs, por um lado, funcionam como barreiras de transporte, pois nenhuma trajetória consegue atravessa-la e, por outro lado, criam regiões no espaço de fases onde o transporte é alto, pois trajetórias próximas a elas tendem a ser aceleradas. Uma das principais contribuições obtidas ao se estudar ELCs no problema de duas ondas de deriva, aplicado ao confinamento de plasmas em Tokamaks, é a possibilidade de se prever a existência de ilhas, que funcionem como barreiras de transporte, no plano de fases que, por sua vez, são um importante mecanismo de aprisionamento de partículas. / One of the problems facing scientists in the confinement of plasma in tokamaks, to obtain controlled thermonuclear fusion, is the radial transport of particles at the plasma edge. In this dissertation, we study particle transport through a model that relates the electrostatic fluctuations at the edge of the plasma with drift waves. These waves create regions inside the plasma with convective flow, forming islands that are eventually separated by barriers. For one wave, the system is integrable and all the trajectories of phase space are invariant curves that are divided by separatrices. It was found that when a second wave with phase velocity different from the first is used, the system is no longer integrable and the region previously occupied by the separatrix becomes chaotic. With the destruction of the separatrix the transport of particles is chaotic. When a separatrix is broken, appears in its place a structure that preserves some features of the separatrix, but it is changing in phase space over time. This structure is known as Lagrangian Coherent Structure (LCS). In this dissertation we found that the LCSs, on the one hand, act as transport barriers, since no trajectory can cross it and, moreover, creates regions in phase space where particle transport is high, because trajectories close to them tend to be accelerated. One of the main contributions obtained by studying LCSs in the problem of two drift waves, applied to the confinement of plasma in tokamaks, is the ability to predict the existence of islands, which act as transport barriers, which are an important mechanism of trapping particles.

Esse tese experimental versa sobre reações eletroquímicas que ocorrem sobre estado termodinâmico afastado do equilíbrio. O sistema químico escolhido é o mais fundamental em eletrocatálise, a oxidação de monóxipdo de carbono (CO), cujo mecanismo fundamental envolve a remoção do CO por uma etapa Langmuir-Hinshelwood. A cinética complexa da oxidação do CO é um sistema biestável e corresponde a assinatura característica da oxidação do CO-bulk em um voltamograma cíclico. Se contanto, uma reação paralela é adicionada, por exemplo a oxidação de hidrogênio ou equivalentemente a adsorção/dessorção de íons cloreto, tal reação paralela quebra o vínculo conservativo entre os sítios livres e as respectivas coberturas de CO e espécie oxigenadas; o que permite o surgimento de oscilações autossustentáveis no tempo como resultado da passagem pela bifurcação de Hopf. Nesse sentido, o sistema H2/CO torna-se de crucial interessante pois mimetiza o oscilador mais corriqueiro em eletroquímica, o HNDR (acrônimo que traduzido para português lê \"Resistência Diferencial Negativa Escondida\"). Essa questão mecanística foi esclarecida nos experimentos com o sistema fundamental de três eletrodos onde foi testado diferentes geometrias e as variáveis mecanísticas essenciais reveladas. Nessa tese, há um segundo aspecto da dinâmica oscilatória da oxidação do H2/CO que consiste em tratar o mecanismo oscilatório sobre uma superfície espacialmente estendida, e nesse intuito foi escolhido usar uma célula a combustível (CaC), que é, em essência, um reator eletroquímico com grande área superficial. A cinética complexa da oxidação do H2/CO em uma CaC, apresentou transições dinâmicas de p1 → p2 → aperiodics. Suspeita-se de duas rotas para o caos: rota Feigenbaum (dobramento de período) e sobreposição de diferentes regiões de MMOs. O espaço de fase da dinâmica obtidas na CaC apresentou uma ordem quanto a distribuição dos períodos e amplitudes de uma séries caótica que permite predizer o comportamento a um curto alcance, e é uma prova indubitável de caos determinístico. A presença de caos foi diretamente atribuído à presença de pelo menos uma variável espacial. Apesar de nenhuma medida espacial ter sido realizada, inferências sobre acoplamentos espaciais são discutidos com base em argumentos lógicos, e sugere-se que exista acoplamento pela fase gasosa porém é improvável haver acoplamento elétrico exceto entre o anodo e o cátodo. A energia de ativação da CaC oscilante revelou que a condução protônica é a etapa determinante do período de oscilação. Diretamente indica que a variação espacial da condutividade da membrana pode ser considerado como uma variável espacial. Por fim, o terceiro aspecto dessa tese refere-se ao cálculo de eficiência para o estado oscilatório, experimental e teórico. Experimentalmente, o balanco energético de um sistema oscilante indicou uma maior eficiência que o respectivo estado estacionário. Teoricamente, a produção de entropia no ponto de bifurcação de Hopf deve ser maior que o respectivo estado estacionário devido a uma defasagem entre a força e potencial termodinâmico. Uma boa prova de que um estado oscilatório é um sistema dissipativo por promover uma conversão mais eficiente entre dois estados energéticos. / This thesis deals with an experimental electrochemical reactions that occur on thermodynamic state far from equilibrium. The chemical system selected is the most fundamental in electrocatalysis, the carbon monoxide (CO) oxidation, whose fundamental mechanism involves the removal of CO by a Langmuir-Hinshelwood step. The kinetics of the complex oxidation of CO is a bistable system and corresponds to the characteristic signature of CO-bulk oxidation in a cyclic voltammogram. If a parallel reaction is added, for instance the hydrogen oxidation or the chloride ion adsorption / desorption, this parallel reaction breaks the conservative link between the free sites and the coverage of both CO and oxygen species; which allows the appearance of self-sustaining oscillations in time as a result of passage through the Hopf bifurcation. In this sense, the system H2/CO becomes crucially interesting because it mimics the oscillator more commonplace in electrochemistry, the HNDR (\"Hidden Negative Differential Resistance\"). This mechanistic issue was cleared mainly in the experiments with the fundamental system in which different geometries were tested thus reavealing the essential mechanistic variables. In this thesis, there is a second aspect of the oscillatory oxidation of H2/CO which consists in treating the oscillating mechanism of a surface spatially extended, and to this end a fuel cell (FC), which is essentially an electrochemical reactor with a large surface area, was chosen to be used. The kinetics of the complex oxidation of H2/CO in a FC, showed dynamic transitions p1 → p2 → aperiodics. Two routes to chaos are suspected: Feigenbaum route (folding time) and different overlapping regions of MMOs. The FC phase space presented an order regarding the distribution of periods and amplitudes of a chaotic series that allows predicting the behavior in a short range, and it is an undoubtable proof of deterministic chaos. The presence of chaos was directly attributed to the presence of at least one spatial variable. Although no spatial measurement has been performed, inferences about spatial couplings are discussed based on logical arguments and suggests that there is coupling through the gas phase and whereas a electrical coupling between the anode and cathode is the unique with relevance with respect to the coupling by electrical field. The activation energy of the oscillating FC revealed that the proton conduction is a decisive step of the oscillation period. This directly indicates that the spatial variation of the conductivity of the membrane can be considered as a spacial variable. Finally, the third aspect of this thesis refers to the efficiency calculation from both experimental and theoretical points of view. Experimentally, the energy balance of an oscillating system indicated a higher efficiency than the repective steady state. Theoretically, the entropy production at the point of Hopf bifurcation must be greater than the steady state due to a lag between the thermodynamic force and potential. This is a good proof that an oscillatory state is a dissipative system becouse it promote a more efficient conversion between two energetic states.