A modelagem de processos em física e engenharia frequentemente resulta em problemas inversos. Em geral, esses problemas apresentam difícil resolução, pois são classificados como mal-postos. Resolvê-los, tratando-os como problemas de otimização, requer a minimização de uma função objetivo, que mede a discrepância entre os dados experimentais e os obtidos pelo modelo teórico, somada a uma função de regularização. Na maioria dos problemas práticos, essa função objetivo é não-convexa e requer o uso de métodos de otimização estocásticos. Dentre eles, tem-se o algoritmo de recozimento simulado (Simulated Annealing), que é baseado em três pilares: i) distribuição de visitação no espaço de soluções; ii) critério de aceitação; e iii) controle da estocasticidade do processo. Aqui, propomos uma nova generalização do algoritmo de recozimento simulado e da função de regularização. No algoritmo de otimização, generalizamos o cronograma de resfriamento, que usualmente são considerados algébricos ou logarítmicos, e o critério de Metropolis. Com relação à função de regularização, unificamos as versões mais utilizadas, em uma única fórmula. O parâmetro de controle dessa generalização permite transitar continuamente entre as regularizações de Tikhonov e entrópica. Por meio de experimentos numéricos, aplicamos nosso algoritmo na resolução de dois importantes problemas inversos na área de Física Médica: a determinação do espectro de um feixe de raios X, a partir de sua curva de atenuação, e a reconstrução da imagem na tomografia de impedância elétrica. Os resultados mostram que o algoritmo de otimização proposto é eficiente e apresenta um regime ótimo de parâmetros, relacionados à divergência do segundo momento da distribuição de visitação. / Modeling of processes in Physics and Engineering frequently yields inverse problems. These problems are normally difficult to be solved since they are classified as ill-posed. Solving them as optimization problems require the minimization of an objective function which measures the difference between experimental and theoretical data, added to a regularization function. For most of practical inverse problems, this objective function is non-convex and needs a stochastic optimization method. Among them, we have Simulated Annealing algorithm, which is based on three fundamentals: i) visitation distribution in the search space; ii) acceptance criterium; and iii) control of process stochasticity. Here, we propose a new generalization of simulated annealing algorithm and of the regularization function. On the optimization algorithm, we have generalized both the cooling schedule, which usually is algebric or logarithmic, and the Metropolis acceptance criterium. Regarding to regularization function, we have unified the most used versions in an unique equation. The generalization control parameter allows exchange continuously between the Tikhonov and entropic regularization. Through numerical experiments, we applied our algorithm to solve two important inverse problems in Medical Physics: determination of a beam X-rays spectrum from its attenuation curve and the image reconstruction of electrical impedance tomography. Results show that the proposed algorithm is efficient and presents an optimal arrangement of parameters, associated to the divergence of the visitation distribution.

A precisão de uma ação motora depende de vários fatores, como: 1) grau de variabilidade da força gerada por cada músculo envolvido, 2) velocidade de geração da força, 3) coordenação das ativações dos músculos. A geração e o controle da força muscular possuem mecanismos que ainda precisam ser mais bem estabelecidos, tanto para o aprimoramento das teorias de controle motor, quanto para o desenvolvimento de técnicas que permitam a prevenção ou a compensação de certas deficiências. A perda de desempenho motor pode ser decorrente de doenças que afetam o sistema neuromuscular ou de alterações associadas ao envelhecimento. Sabe-se, por exemplo, que idosos podem possuir maior variabilidade e menor velocidade de desenvolvimento da força, quando comparados com jovens. Uma das formas de se entender os mecanismos responsáveis pelos fenômenos observados em experimentos neurofisiológicos, em indivíduos saudáveis, em pacientes ou em idosos, é por meio de uma representação adequada de tais mecanismos em modelos matemáticos. Tais modelos podem, pela escolha de um conjunto de parâmetros e de sinais de entrada, ser simulados, explorando-se toda gama de cenários plausíveis para a geração de um determinado fenômeno, tendo como referência os dados obtidos experimentalmente. Resumidamente, o presente trabalho trata do estudo do sistema neuromuscular por modelagem matemática e simulação computacional, com particular interesse nos músculos do tríceps sural e no primeiro interósseo dorsal (um músculo intrínseco da mão), sendo estes músculos amplamente utilizados em estudos experimentais e de modelagem. Maior enfoque é dado em contrações isométricas (i.e., ângulo articular mantido fixo), avaliando-se a organização do núcleo motor, em termos anatômicos e fisiológicos, recebendo como entrada a atividade sináptica das vias pré-motoneuronais, e estudando como diferentes arranjos das propriedades neurais podem resultar em características encontradas experimentalmente para a força muscular. Inicialmente foi feita uma ampla expansão de um simulador existente (ReMoto), tanto em aspectos de modelagem quanto de interface. Em seguida, este modelo expandido foi empregado para um estudo da influência do grau de rigidez muscular nas respostas reflexas do tornozelo. Posteriormente, um novo modelo de pool de motoneurônios, com ampla representação de características biofísicas, foi desenvolvido e, por fim, este modelo foi utilizado, em conjunto com modelos de tratos descendentes e da geração de força muscular, para representar a geração de forças isométricas em jovens e idosos. / The precision of a motor action depends on several factors such as: 1) the level of force variability of each involved muscle, 2) the rate of force development, 3) the coordination of the activations of the muscles involved. Several mechanisms underlying the force generation in a muscle and its control by the nervous system remain to be fully comprehended. An appropriate description of these mechanisms would allow an improvement in motor control theories and could contribute to the development of techniques for the prevention or compensation of some disabilities. Losses in motor performance may be caused by diseases affecting the neuromuscular system or due to aging processes. For instance, old adults may exhibit higher force variability and lower velocity of force development than young adults. Proper representations of such mechanisms in mathematical models constitute a promising way to test hypotheses raised by neurophysiological experiments to explain an observed phenomenon. These models can be used to investigate aspects of health/disease or young/old subjects and, by varying their parameter sets, it is possible to explore a broad range of plausible scenarios under which the experimentally observed phenomena are replicated. This project deals with the study of the neuromuscular system by mathematical modeling and computer simulations, applied to the triceps surae and the first dorsal interosseus (two of the most experimentally and theoretically studied muscles). The principal focus is on isometric contractions (i.e., fixed joint angle) and the study of the organization of the motor nucleus (anatomical and physiological aspects) receiving inputs from premotoneuronal pathways. The study analyzes how different patterns of organization result in experimentally observed aspects of muscle force. Initially, an existing simulator of the neuromuscular system (ReMoto) was broadly extended to include new models and a friendly interface. The extended model was used to investigate the influence of muscle stiffness on the reflex responses in the ankle joint. Next, a new motoneuron pool mathematical model was developed based on known biophysics. Finally, this model was integrated with models of pre-motoneuronal neurons estabilishing synapses with motoneurons and of muscle force generation in order to represent isometric force generation in young and old adults.

Com o advento da computação em nuvem, não é mais necessário ao usuário investir grandes quantidades de recursos financeiros em equipamentos computacionais. Ao invés disto, é possível adquirir recursos de processamento, armazenamento ou mesmo sistemas completos por demanda, usando um dos diversos serviços disponibilizados por provedores de nuvem como a Amazon, o Google, a Microsoft, e a própria USP. Isso permite um controle maior dos gastos operacionais, reduzindo custos em diversos casos. Por exemplo, usuários de computação de alto desempenho podem se beneficiar desse modelo usando um grande número de recursos durante curtos períodos de tempo, ao invés de adquirir um aglomerado computacional de alto custo inicial. Nosso trabalho analisa a viabilidade de execução de aplicações de alto desempenho, comparando o desempenho de aplicações de alto desempenho em infraestruturas com comportamento conhecido com a nuvem pública oferecida pelo Google. Em especial, focamos em diferentes configurações de paralelismo com comunicação interna entre processos no mesmo nó, chamado de intra-nós, e comunicação externa entre processos em diferentes nós, chamado de entre-nós. Nosso caso de estudo para esse trabalho foi o NAS Parallel Benchmarks, um benchmark bastante popular para a análise de desempenho de sistemas paralelos e de alto desempenho. Utilizamos aplicações com implementações puramente MPI (para as comunicações intra e entre-nós) e implementações mistas onde as comunicações internas foram feitas utilizando OpenMP (comunicação intra-nós) e as comunicações externas foram feitas usando o MPI (comunicação entre-nós). / With the advent of cloud computing, it is no longer necessary to invest large amounts of money on computing resources. Instead, it is possible to obtain processing or storage resources, and even complete systems, on demand, using one of the several available services from cloud providers like Amazon, Google, Microsoft, and USP. Cloud computing allows greater control of operating expenses, reducing costs in many cases. For example, high-performance computing users can benefit from this model using a large number of resources for short periods of time, instead of acquiring a computer cluster with high initial cost. Our study examines the feasibility of running high-performance applications, comparing the performance of high-performance applications in a known infrastructure compared to the public cloud offering from Google. In particular, we focus on various parallel configurations with internal communication between processes on the same node, called intra-node, and external communication between processes on different nodes, called inter-nodes. Our case study for this work was the NAS Parallel Benchmarks, a popular benchmark for performance analysis of parallel systems and high performance computing. We tested applications with MPI-only implementations (for intra and inter-node communications) and mixed implementations where internal communications were made using OpenMP (intra-node communications) and external communications were made using the MPI (inter-node communications).

A World-Wide Web (WWW) tem se desenvolvido enormemente, facilitando o compartilhamento de informações. Muito rapidamente as aplicações do seu potencial educacional se tornaram aparentes, especialmente para a Educação à Distância (ED). Neste sentido, a WWW possui um maior apelo, devido a sua capacidade de exibição de documentos multimídia, capacidade de hipertexto/hipermídia e sua arquitetura cliente-servidor, possibilitando a interação entre aluno e professor em ED. Este trabalho apresenta o desenvolvimento da ferramenta Web Course, desenvolvida no IFSC-USP, que visa facilitar a criação de provas na WWW. A ferramenta também faz a correção automática das provas. Web Course é uma ferramenta baseada em templates, usando formulários HTML criados por programas CGI que são preenchidos pelos instrutores para a criação de provas. / The World-Wide Web (WWW) has been developed largely to facilitate sharing of information. Very quickly, potential educational applications of this technology became apparent, especially for Distance Education (DE). In this regard, WWW has more appeal, because of its capability to exhibit multimedia documents, its hypertext/hypermedia capability and its client-server architecture, making possible the interaction between students and instructors. This work presents the development of Web Course, a tool developed at IFSC-USP that facilitates the creation of tests on the WWW, providing also the automatic correction of them. Web Course is template based, using HTML forms created by CGI files that instructors simply fill in to create tests.

Esta pesquisa apresenta uma contribuição para a avaliação do problema de previsão de posição futura de aeronaves dentro da aviação brasileira. O uso dessas previsões é muito importante para os sistemas de vigilância do espaço aéreo, sobretudo para a detecção de conflitos entre aeronaves. O problema é estudado para vôos em rota, considerando previsões de posição para instantes de 1 a 20 minutos. Primeiramente, o problema é apresentado, de forma que fique claro o contexto de sua aplicação dentro dos sistemas automatizados para a gestão do tráfego aéreo. Em seguida, são mostrados os métodos matemáticos necessários para o estudo da previsão de posição futura de aeronaves em rota. O modelo proposto para se realizar a previsão utiliza a regressão linear das posições conhecidas da aeronave, extrapolando suas possíveis posições futuras. As condições de um vôo em rota permitem a utilização deste método. Os resultados obtidos são comparados com as informações de posições reais das aeronaves, permitindo avaliar a qualidade das posições estimadas. Por fim, são apresentadas formas de se aplicar o modelo proposto dentro de sistemas computacionais utilizados para a previsão de posição futura de aeronaves, permitindo que os sistemas de vigilância do espaço aéreo façam uso das previsões. / This research presents a contribution to the evaluation of the predicting aircraft future positions problem considering the Brazilian airspace. These predictions are very important for airspace surveillance systems, mainly to the detection of conflict among aircraft. The problem is studied for en route flights, considering position predictions from 1 to 20 minutes. Firstly, the problem is proposed, so that its application context to air traffic management automation can be clear. Then, the necessary mathematical methods used to study en route aircraft future position prediction are shown. The proposed model employed to find the predictions makes use of linear regression of known aircraft positions, extrapolating its future positions. En route flight conditions permit this approach. Prediction results are then compared with real aircraft positions, so that position estimates quality can be evaluated. Finally, ways of practical application of the proposed model inside computational systems used for aircraft future position prediction are presented. This allows surveillance airspace systems to make use of the predictions.

Esta dissertação tem por objetivo apresentar a proposta de uma política de escalonamento para grids computacionais. Essa política, intitulada Dynamic Max-Min2x, é orientada ao escalonamento de aplicações cujas tarefas não realizam comunicação entre si e visa a redução do tempo de resposta dessas aplicações através da utilização de atribuição dinâmica de tarefas e replicação das mesmas. Experimentos, feitos através de simulação, mostram que o tempo médio de resposta de aplicações utilizando-se a Dynamic Max-Min2x é inferior ao de outras políticas da literatura. Análises dos resultados desses experimentos apontam que esse tempo tende a ser mais atrativo principalmente quando as tarefas necessitam de muito processamento e quando há grande variação de carga no sistema, caracteristicas comuns em grids computacionais. Além disso, esta dissertação apresenta a implementação de um framework utilizando-se o Globus Toolkit, onde é possível a inserção de políticas de escalonamento para a submissão inteligente de tarefas em um grid computacional. / This Master thesis proposes a new grid scheduling policy called Dynamic Max-Min2x. This policy focuses on applications in which tasks do not communicate among themsenves and targets a response time reduction of these applications through the use of dynamic task distribution and replication techniques. Experiments, done using simulations, have shown that the response time related to Dynamic Max-Min2x is smaller than others policies found in literature. Analysis of the results have demonstrated that this time tends to become more attractive when tasks do not need much processing power and when there is a great load variation in the system, characteristics frequently found in grids. Furthermore, this thesis presents the implementation of a framework using Globus Toolkit, which makes possible the new scheduling policies insertion to provide an intelligent submission tasks in a computational grid system.

Spodoptera frugiperda is one of the main insect pests of the New World, and causes extensive damage to economically important crops such as cotton and corn. One of the most common control strategies is the use of Bt plants; however, their intense and indiscriminate use has led to the evolution of resistance in some populations. The establishment of a refuge can be a viable option to delay this process. Refuges consist of areas where non-Bt crops are planted, in order to provide susceptible insects to the population. In this study, I initially developed a model to describe the evolution of resistance of fall armyworm populations in different refuge configurations (seed mixture, blocks, and strips) and sizes (20% - 50%), considering the larval movement. I demonstrated that with a seed mixture, in most cases, the higher the rate of larval movement, the higher the proportion of resistant insects in the population, regardless of the type of resistance tested; meanwhile, strip configurations showed the opposite trend. In the second part of this study, I obtained data to validate the proposed model. The development of the fall armyworm on corn leaves was determined at five constant temperatures ranging from 14°C to 30°C. These data were also used to estimate the number of generations of fall armyworms at 42 locations in the state of Florida, from 2006 to 2016, which were interpolated and represented on maps, using GIS (Geographic Information System). I observed that counties farther south had the highest numbers of generations, and that fall armyworms should be able to overwinter as far north as ~29°N. Using the data obtained in the experiment, a new model was proposed, covering a wider range of conditions and allowing the user to define the crop area, the thermal requirements of the population studied, the viability and oviposition functions, the migration rate, the rate of larval movement and the frequency of alleles for resistance. The model was verified with monitoring data collected in a crop area in Florida from 2012 - 2015, only 70 km from the area that provided the population for the experiment. I also used the model to estimate the number of adults for 2016 and for two hypothetical situations that considered possible scenarios involving global warming (mean temperatures in 2016 + 1°C and + 2°C). The model succeeded in fitting the monitoring data, and indicated that the simulated increases in mean temperature could produce outbreaks nearly twice as large as the levels of fall armyworm estimated for 2016. The model can be used to estimate the population dynamics of S. frugiperda in a particular area, according to the crop composition and disposal, to investigate the effects of temperature changes on the levels of fall armyworm populations, to define appropriate refuge areas in order to manage the evolution of insect resistance, and to define the best periods for plantation and harvesting during the year to reduce pest populations, among others. / Spodoptera frugiperda é um dos principais insetos-praga do hemisfério ocidental, causando diversos danos a cultivos de interesse econômico, como milho e algodão. Uma das estratégias mais comuns de controle é o uso de plantas Bt, contudo sua aplicação intensa e indiscriminada levou à evolução de resistência em algumas populações. O estabelecimento de refúgio pode representar uma opção viável para atrasar esse processo. Refúgios são áreas nas quais cultivos não-Bt são plantados de forma a fornecerem insetos suscetíveis para a população. Neste estudo, eu desenvolvi inicialmente um modelo para descrever a evolução de resistência de populações de S. frugiperda em diferentes configurações de refúgio (mistura de sementes, blocos e faixas) e tamanhos (20 - 50%), considerando o movimento larval. Eu demonstrei que para a mistura de sementes, na maioria dos casos, maiores taxas de movimentação larval implicavam em maiores proporções de insetos resistentes na população, independente do tipo de resistência testada, enquanto áreas com configurações em faixas apresentaram tendência oposta. Na segunda parte deste trabalho, eu obtive dados para validar o modelo proposto. O desenvolvimento de S. frugiperda em folhas de milho foram determinadas em 5 temperaturas constantes variando de 14°C a 30°C. Estes dados também foram utilizados para estimar o número de gerações do inseto em 42 localizações no estado da Flórida de 2006 a 2016, que foram interpolados e representados em mapas, utilizando SIG (Sistema de Informações Geográficas). Eu observei que condados mais ao sul apresentaram maior número de gerações e que S. frugiperda é capaz de passar o inverno abaixo de latitudes ~29°N. Utilizando os dados obtidos no experimento, um novo modelo foi proposto, considerando um intervalo maior de condições e permitindo ao usuário definir a área de cultivo, as exigências térmicas da população estudada, as funções de oviposição e viabilidade, a taxa de migração, a taxa de movimentação larval e a frequência do alelo de resistência. O modelo foi verificado com dados de monitoramento de 2012 a 2015, coletados em uma área de cultivo localizada na Flórida, distante apenas 70 km da área que forneceu a população para o experimento laboratorial. Eu também utilizei o modelo para estimar o número de adultos para 2016 e para duas situações hipotéticas que consideraram possíveis cenários envolvendo o aquecimento global (médias de temperaturas de 2016 + 1°C e + 2°C). O modelo se ajustou aos dados de monitoramento com sucesso e indicou que os aumentos simulados na temperatura média poderiam produzir surtos quase duas vezes maiores que os níveis de S. frugiperda estimados para 2016. O modelo pode ser usado para estimar a dinâmica populacional de S. frugiperda em uma determinada área de acordo com a composição e disposição dos cultivos, investigar os efeitos das mudanças de temperatura nos níveis populacionais, definir áreas de refúgio apropriadas para o manejo da evolução de resistência, definir os melhores períodos para plantação e colheita durante o ano de forma a reduzir a população da praga, entre outros.

A área de sistemas multiagentes é um promissor domínio tecnológico para uso em performances musicais interativas. Em trabalhos recentes, essa tecnologia vem sendo utilizada para resolver problemas musicais de escopo específico e alcance limitado, como a detecção de pulsação, a simulação de instrumentos e o acompanhamento musical automático. Neste trabalho, apresentamos uma taxonomia desses sistemas multiagentes musicais e uma arquitetura e implementação de um arcabouço computacional que generaliza os trabalhos anteriores e aborda problemas usuais como a sincronização em tempo real, a comunicação sonora e a mobilidade espacial dos agentes. Através do arcabouço, um usuário pode desenvolver um sistema multiagente musical focado em suas necessidades musicais, enquanto deixa grande parte dos problemas técnicos a cargo do arcabouço. Para validar o arcabouço, implementamos e discutimos dois estudos de caso que exploram diversos aspectos de um sistema multiagente musical, como a comunicação simbólica, a troca de áudio digital, o uso de trajetórias espaciais, a simulação acústica e conceitos de vida artificial, como códigos genéticos e reprodução, demonstrando a usabilidade do arcabouço em uma grande variedade de aplicações musicais. / Multiagent system technology is a promising new venue for interactive musical performance. In recent works, this technology has been tailored to solve specific, limited scope musical problems, such as pulse detection, instrument simulation or automatic accompaniment. In this work, we pre- sent a taxonomy of such musical multiagent systems, and an implementation of a computational framework that subsumes previous works and addresses general-interest low-level problems such as real-time synchronization, sound communication and spatial agent mobility. By using it, a user may develop a musical multiagent system focusing primarily in his/her musical needs, while leaving most of the technical problems to the framework. To validate this framework, we implemented and discussed two cases studies that explored several aspects of musical multiagent systems, such as symbolic and audio communication, spatial trajectories and acoustical simulation, and artificial life concepts, like genetic codes and reproduction, thus indicating the usefulness of this framework in a variety of musical applications.

Os aspectos quantitativos regem as práticas de engenharia visando o gerenciamento de reservatórios. Entretanto, a preocupação em relação aos aspectos qualitativos da água tem aumentado, já que um número cada vez maior de reservatórios estão sendo utilizados para vários tipos de usos. No processo de gerenciamento de reservatórios é necessário que se leve em consideração todos os usos que serão beneficiados pelo sistema em questão. Nesse sentido, o objetivo do trabalho foi o emprego de técnicas computacionais para análise quanti-qualitativa dos usos múltiplos do reservatório de Barra Bonita - SP, realizando simulações computacionais através do modelo MIKE BASIN; propondo e testando um modelo de otimização com programação não-linear baseado no método das restrições e incorporando o uso de geotecnologias para análise espacial (distribuição horizontal) e temporal (sazonalidade) da qualidade da água do reservatório. Selecionou-se o reservatório de Barra Bonita para análise, devido aos usos múltiplos da água (geração de energia, navegação, recreação, turismo e pesca) e a presença de uma eclusa para transposição do desnível entre a jusante da barragem e o reservatório de acumulação da hidrelétrica, o que torna o reservatório uma área de estudo diferenciada. Os resultados das simulações realizadas no modelo MIKE BASIN para avaliar os usos múltiplos do reservatório, demonstraram que o melhor cenário foi o que estabeleceu prioridades iguais para a geração de energia e a navegação. A maximização da geração de energia hidroelétrica, através do modelo de otimização, não prejudicou os outros usos do reservatório (principalmente a navegação) e, mesmo no período seco, a energia média gerada pelo modelo registrou valores acima da energia média real gerada pela Usina Hidrelétrica de Barra Bonita-SP (período de 2001 a 2005). O emprego de geotecnologias (software Surfer) proporcionou boas condições para análise espaço-temporal da qualidade da água, quando aliado ao conhecimento sobre as características e condições do ambiente de estudo. Os dados obtidos em campo, demonstraram que algumas variáveis analisadas, como a condutividade elétrica e a turbidez aumentam significativamente do período seco para o chuvoso, pois estão diretamente relacionados com o aporte de material orgânico e inorgânico. O potencial hidrogeniônico (pH) sofre uma variação muito pequena do período seco para o chuvoso, mas seus valores variam espacialmente, sendo encontrados valores maiores no compartimento da barragem para o período seco, e no final do braço do rio Piracicaba para o período chuvoso. Quanto ao oxigênio dissolvido, este aumenta bastante do período chuvoso para o seco, mas em ambos os períodos as maiores concentrações são encontradas no final do braço do rio Piracicaba - SP. Ressalta-se, que apenas o oxigênio dissolvido (estação seca) não se enquadrou no padrão da Resolução CONAMA nº 357/2005, para águas de classe II. / The quantitative aspects rule the engineering practices aimed at reservoirs management. However, the concern about the qualitative aspects of water has increased, since a growing number of reservoirs are being used for many kinds of applications. In the process of reservoir management it is necessary to take into consideration all the uses that will benefit from the system itself. Hence, the objective of this study was the use of computational techniques for quantitative and qualitative analysis of the multiple applications of the reservoir of Barra Bonita - SP, performing computer simulations using the model MIKE BASIN, proposing and testing an optimization model with non-linear programming based on the constraint method and incorporating the use of geotechnologies for spatial (horizontal distribution) and time (seasonal distribution) analysis of the reservoir water quality. It was selected the reservoir of Barra Bonita for analysis because of the multiple applications of the water (power generation, navigation, recreation, tourism and fishing) and the presence of a lock for transposition of the gap between the dam downstream and the power plant accumulation reservoir, which makes the reservoir a different area of study. The results of the simulations performed in MIKE BASIN model to evaluate the multiple applications of the reservoir showed that the best scenario was the one in which the priorities were the same for power generation and navigation. The maximization of the hydropower generation through the optimization model, did not impair other uses of the reservoir (mainly navigation) and even in the dry season, the average power generated by the model registered values above the average real power generated by the Hydroelectric Power Plant of Barra Bonita-SP (from 2001 to 2005). The use of geotechnologies (Surfer software) provided good conditions for space-time analysis of water quality when coupled with the knowledge about the characteristics and conditions of the studied environment. The data obtained showed that some variables, such as electrical conductivity and turbidity significantly increase from the dry season to the rainy season, since they are directly related to the supply of organic and inorganic materials. The hydrogen potential (pH) undergoes a very small variation from the dry season to the rainy season, but its values vary spatially, with higher values found in the compartment of the dam during the dry season, and at the end of the arm of the Piracicaba river during the wet season. The dissolved oxygen greatly increases from the rainy season to the dry one, but in both periods the highest concentrations are found at the end of the arm of the river Piracicaba - SP. It is emphasized that only the dissolved oxygen (dry season) did not fit the pattern of CONAMA Resolution nº 357/2005, to class II waters.

Computer simulations have become a great tool to assist the medical field. The present work is a study of a non-invasive patient-specific methodology to evaluate the hemodynamic importance of coronary stenosis using computer simulations. The severity of the lesion is evaluated by the Fractional Flow Reserve, calculated by the pressure gradient before and after the lesion. The geometry models are obtained from medical images of Computed Tomography Angiography exams, and the simulations considers the pulsatile flow and the blood as a non-Newtonian fluid. The governing equations of the blood flow are solved by using Finite Element Method applied to the numerical method called Incremental Pressure Correction Scheme, and with the aid of the libraries from the open-source software FEniCS. Computer simulations of three different patients are performed and the results are compared with the invasive FFR measurements. The methodology proposed shows to be feasible in the study and analysis of stenosed coronaries. / Simulações computacionais tornaram-se uma excelente ferramenta para auxiliar a área médica. O presente trabalho é um estudo de uma metodologia não invasiva para avaliar a importância hemodinâmica de artérias coronárias com estenose através do uso de simulações computacionais. A severidade da lesão da artéria é avaliada através do Fractional Flow Reserve, calculado pelo gradiente de pressão antes e depois da lesão. Os modelos geométricos computacionais foram obtidos a partir de imagens médicas de exames de Angiografia por Tomografia Computadorizada e as simulações consideram o fluxo pulsátil e as propriedades não-Newtonianas do sangue. As equações governantes do fluxo de sangue são resolvidas utilizando o Método dos Elementos Finitos aplicado ao método numérico chamado Incremental Pressure Correction Scheme, e com o uso de bibliotecas do programa em código aberto FEniCS. Foram realizados simulações de três pacientes e os resultados foram confrontados com as medidas invasivas do FFR. A metodologia proposta mostrou-se viável para o estudo e análise de coronárias com estenose.