Apresentamos nesse trabalho uma proposta de dois modelos aleatórios para a evolução de espécies. O primeiro para a evolução via seleção natural por meio de competição entre espécies e o segundo por mutação. No primeiro caso consideramos uma versão do modelo proposto por Guiol, Machado e Schinazi no caso subcrítico. Para tal modelo derivamos a distribuição da aptidão de sobrevivência ao meio do indivíduo mais forte ao longo de uma excursão ao zero. Para o segundo modelo proposto, consideramos a mutação como uma estratégia para sobrevivência ao meio e provamos condições para sobrevivência e morte quando o modelo evolui sobre a árvore binária orientada com raiz, provando a existência de transição de fase no modelo. / Here we present a proposal for two random models for the evolution of species. To the first one we consider the evolution via natural selection through competition between species and to the second one by mutation. In the first case we consider a version of the model proposed by Guiol, Machado and Schinazi at the subcritical case. For this model we derive the distribution of fitness of the strongest individual along a excursion to zero. For the second one we consider mutation as a strategy for survival and we prove conditions for death and survival when the model evolves on the binary tree with root oriented and we prove the existence of phase transitions in the model.

Apresentamos uma tentativa de estender o alcance da teoria clássica na previsão de fenômenos microscópicos. Baseamos nosso enfoque na hipótese de que a mecânica quântica é uma teoria estocástica cujas origens são as flutuações eletromagnéticas de ponto zero. Discutimos uma abordagem nova para a descrição do movimento browniano, clássico e quântico, através de uma equação clássica estocástica do tipo Schröedinger eficiência dessa equação é testada para sistemas lineares em contato com diferentes reservatórios de ruídos. Ambientes diferentes do espaço vazio levam naturalmente a interações do tipo força de Casimir. Para a descrição de rotações intrínsecas introduzimos na teoria clássica a representação espinorial e obtemos uma equação do tipo Pauli-Schrödinger, com flutuação e dissipação, que nos permite gerar distribuições no espaço de fase para partículas com spin arbitrário. Concluímos que a eletrodinâmica estocástica é uma teoria clássica apta a descrever os processos quânticos que se originam das autuações do vácuo. / We present an attempt to extend the range of the classical theory in the description of microscopic phenomena. We base our point of view in the hypothesis that quantum mechanics is a stochastic theory whose origin is in the electromagnetic zero-point fluctuations. We discuss a new approach for the description of Brownian motion, both classical and quantum with a stochastic Schrödinger type equation. The effectiveness of this equation is tested for linear systems in contact with different noise reservoirs. Environments different from the vacuum lead naturally to the Casimir force interaction. For the description of particles with spin we introduce in the classical theory a spinorial representation for rotations and obtain a Pauli-Schrödinger type equation, with fluctuation and dissipation, that allows us to generate phase space distributions for particles with arbitrary spin. We conclude that stochastic electrodynamics is a classical theory that is able to describe those quantum processes whose origins are in the vacuum fluctuations.

Este trabalho apresenta a aplicação de uma abordagem via programação estocástica linear para definição da alocação de ativos ótima em um fundo de investimento estruturado. A carteira adotada é formada por caixa, futuro de Ibovespa e call de Ibovespa. A partir da definição da alocação ótima é feita uma análise do sucesso dessa carteira em superar a performance do índice Bovespa. Além disso, é feita uma análise comparativa contra uma carteira formada apenas por caixa e um ativo com retorno igual ao do índice Bovespa à vista. Tal comparação analisa a diferença de performance e também a diferença de risco medido pelo VaR (value at risk) versus retorno. A metodologia adotada para obtenção da alocação ótima é baseada na geração de uma árvore de cenários de parâmetros de mercado sobre a qual os ativos que formam a carteira são revalorizados de tal modo que o lucro acumulado ao fim do prazo de vida do fundo seja maximizado. Os resultados obtidos mostram que a performance da carteira formada por caixa, futuros e calls supera a performance da carteira formada por caixa e índice Bovespa à vista mesmo quando sujeito a um mesmo nível de risco. Além disso, a metodologia de comparação proposta neste trabalho também se mostrou bastante útil na prática de tomada de decisões de investimento por permitir comparar a performance de estratégias de investimentos dinâmicas. / This paper presents an application that uses linear stochastic programming to define the optimal asset allocation of an structured investment fund. The portfolio adopted is comprised of cash, Ibovespa futures and calls of Ibovespa. The performance of the portfolio with optimal allocation is compared to the performance of Bovespa index. Moreover, the performance of the portfolio with optimal allocation is also compared with that of a portfolio comprised of cash and a risky asset with return equal to the Bovespa index return. Such analysis highlights not only the differences of performance but also the differences of the associated risk level measured by the VaR (Value at Risk) versus return. The methodology used for obtaining the optimal allocation is based on an event tree of market parameters, which is used to reprice the assets comprising the portfolio so that the total profit at the end of the funds life is maximized. The results show that the portfolio comprised of cash, Ibovespa futures and calls of Ibovespa outperforms the Bovespa index and also the portfolio comprised of cash and Bovespa index even when subject to the same level of risk. The analysis developed in this paper allows the comparison between dynamic investment strategies, which can be very useful on practical decision making process of asset and liability management.

Neste trabalho, analisamos três modelos definidos sobre redes e governados por dinÂmicas estocásticas. Nosso principal interesse repousa no estudo das transições de fase e no comportamento crítico desses modelos. O primeiro deles é o autômato celular pobabilístico da Domany-Kinzel, ao qual aplicamos o método de expansões em série. Em seguida, estudamos o comportamento para tempos longos de alguns processos de reação-difusão por meio de simulação numérica. Tais processos podem ser relevantes para o entendimento da compactação em sistemas granulares. Finalmente, também através de dimulações numéricas, analisamos o processo de contato conservativo, que é uma versão do modelo original definida em um ensemble onde o número de partículas é conservado. / In this work, we analyzed three lattice models governed by stochastic dynamics. Our main interest lies on the study of the phase transitions and critical behavior of these models. The first of them is the Domany-Kinzel probabilistic cellular automaton, to which we applied the method of series expansions. Next, we studied the long time behavior of some reaction-diffusion processes by means of numerical simulations. Such processes may be relevant to the understanding of granular compaction. Finally, also by means of numerical simulations, we have analyzed the conserved contact process, which is a version of the original model defined on an ensemble where the number of particles is conserved.

A Eletrodinâmica Estocástica é uma combinação da Eletrodinâmica Clássica e a hipótese adicional de que existem campos eletromagnéticos aleatórios, independentes da temperatura, denominados radiação de ponto-zero ou flutuações do vácuo, responsáveis pelo surgimento de certas propriedades peculiares dos sistemas microscópicos, geralmente descritas pela Mecânica Quântica. Diversos novos resultados da teoria são apresentados nesse trabalho. No capítulo 1, é feita uma breve introdução aos principais conceitos e pressupostos da Eletrodinâmica Estocástica, necessários para melhor compreensão dos capítulos seguintes. No capítulo 2, a atuação dos campos do vácuo no indutor de um circuito elétrico simples é estudada. Conclui-se que deve existir um tipo de ruído na voltagem do circuito, adicional ao ruído de Nyquist-Johnson, que pode ser medido dependendo da magnitude de certos parâmetros do circuito e sob certas condições de temperatura. No capítulo 3, é estudado o comportamento de uma partícula eletrizada em um potencial metaestável, com uma barreira de potencial, sujeita às flutuações da radiação térmica e de ponto-zero. Mostra-se que, mesmo à temperatura muito baixa (T -> 0), as flutuações do vácuo ainda são capazes de promover o escape da partícula através da barreira de potencial. A Mecânica Quântica atribui o fenômeno ao tunelamento da partícula através da barreira. Um conjunto de dados experimentais são analisados e observa-se que a descrição da Eletrodinâmica Estocástica produz um excelente acordo com eles. No capítulo 4, é mostrado que os formalismos de Heisenberg e Schrodinger da Mecânica Quântica deixam de ser equivalentes quando se leva em conta os campos do vácuo nos cálculos. Dirac foi o primeiro a apontar essa não equivalência para casos da Eletrodinâmica Quântica Relativísitica. Um exemplo bem mais simples é apresentado, o oscilador harmônico eletrizado, em interação com o campo eletromagnético do vácuo. / The Stochastic Electrodynamics Theory is a combination of Classical Electrodynamics and the additional hypothesis that temperature-independent stochastic electromagnetic fields do exist. These electromagnetic fields are called zero-point radiation or vacuum fluctuations and are responsible for some peculiar properties of macroscopic systems, usually described by Quantum Mechanics. Some new results of the theory are given in this work. In chapter 1, a brief introduction of the main concepts and hypothesis of the Stochastic Electrodynamics Theory are given. They are necessary for a better understanding of the following chapters. In chapter 2, the influence of vacuum fields at the inductor of a simple electric circuit is studied. One concludes that a certain type of noise in the voltage, which is additional to the NyquistJohnson noise, must exist and can be measured depending on certain circuit parameters and under certain temperatures. In chapter 3, one studies the behavior of an electrified particle inside a metastable potential with a potential barrier, under the influence of the fluctuations of thermal and zero-point radiations. It is shown that, even if the temperature is very low (T -> 0), the vacuum fluctuations are still responsible for the escape of the particle through the potential barrier. Quantum Mechanics relates this phenomenon to the tunneling of the particle through the potential barrier. Experimental data are analyzed and it is shown that the description of Stochastic Electrodynamics gives an excellent agreement with them. In chapter 4, it is shown that the Schrodinger and Heisenberg pictures of Quantum Mechanics are not equivalent when the vacuum fields are taken into account. Dirac was the first to point out this non-equivalence for Relativistic Quantum Electrodynamics. A simpler example of this non-equivalence is shown in the context of Stochastic Electrodynamics: an electrified harmonic oscillator interacting with the electromagnetic vacuum fields.

Estudos recentes relacionados ao meio ambiente vêm ganhando grande destaque em todo o mundo devido ao fato dos níveis de poluição e a destruição das reservas naturais terem aumentado de maneira alarmante nos últimos anos. As grandes cidades são as que mais sofrem com a poluição e aqui serão estudados os níveis de poluição do ar em duas cidades em particular, a Cidade do México e São Paulo. A Cidade do México apresenta sérios problemas com os níveis de ozônio e São Paulo é a cidade brasileira com os maiores problemas relacionados à poluição. Entre os diferentes modelos considerados para analisar dados de poluição do ar, pode-se considerar o uso de modelos de séries temporais para modelar as médias diárias ou semanais de poluição. Nessa direção pode-se usar modelos de volatilidade estocástica. Essa família de modelos estatísticos tem sido extensivamente usada para analisar séries temporais financeiras, porém não se observa muitas aplicações em dados ambientais e de saúde. Modelos de volatilidade estocástica bivariados e multivariados, sob a aproximação Bayesiana, foram considerados para analisar os dados, especialmente usando métodos MCMC (Monte Carlo em Cadeias de Markov) para obter os sumários a posteriori de interesse, pois pode-se ter muitas dificuldades usando métodos clássicos de inferência estatística / Recent studies related to environmental has been considered in all world due to increasing levels of pollution and of natural resources destruction especially, in the last years. The largest cities in the world are the ones been mostly affected by pollution and in this work we consider the analysis of air pollution data of two important cities: Mexico City and São Paulo. The Mexico City presents serious problems of ozone levels and São Paulo is the Brazilian city with the largest problems related to air pollution. Among the different models which could be used to analyze air pollution data, we consider the use of time series modeling to the weekly or daily levels of pollution. In this way, we consider the use of volatility stochastic models. This family of models has been well explored with financial data but not well explored to analyze environmental and health data. Bivariate and multivariate stochastic models under the Bayesian approach were considered to analyze the data, especially using MCMC (Markov Chain Monte Carlo) methods to obtain the posterior summary of interest, since we usually have big difficulties using standard classical inference methods

Desenvolve-se, neste trabalho, um modelo de simulação estocástica para o sistema de transporte por táxi com viagens exclusivas. Basicamente, o modelo simula a geração da demanda pelo serviço e as formas alternativas de oferta: ponto privativo, ponto livre e rádio táxi. A validação do modelo é realizada através da comparação entre o sistema de táxi observado na cidade de Bauru (SP) e o sistema simulado através da aplicação do modelo. A comparação é feita para a alternativa de oferta com pontos privativos, a única existente na cidade. Os resultados indicam que o modelo de simulação proposto reproduz bem a demanda e a oferta de viagens por táxi em cidades de porte médio. Apresenta-se, além disso, uma análise comparativa das simulações realizadas para as duas outras alternativas fictícias de operação na cidade de Bauru (SP); os resultados destas, quando comparados aos da situação existente, mostram uma significativa economia nos custos variáveis. Conclui-se que o modelo pode constituir-se num instrumento de análise e avaliação das diferentes políticas de operação de táxi e apontar a mais adequada para uma determinada cidade de porte médio. / In this work, a stochastic simulation model for the exclusive-ride taxi system is developed. The model simulates the demand generation for taxi service and the alternative forms of service supply: private pickup point, free pickup point, and radiotaxi. The model validation is carried out by comparing the taxi system observed in Bauru (SP) with that simulated using data set collected in it. The comparison is concerning to the operation with private pickup point because in Bauru there is only this type of operation. The results indicate that the proposed simulation model reproduces adequately the taxi demand and supply in medium sized cities. It is also presented a comparative analysis between existent system and other operation systems simulated. The analysis shows that a significative cost saving is obtained if the operation system is changed in Bauru. It is concluded that the proposed model may constitute an important tool to analyze and evaluate the different operational policy and indicate the most adequate one for the medium sized cities.

O estudo apresenta uma análise dos principais determinantes da eficiência técnica das escolas do ensino básico brasileiras. Por se tratar de uma amostra de escolas do Saeb (Sistema de Avaliação do Ensino Brasileiro) para os anos de 1999, 2001 e 2003, optou-se por utilizar um método conhecido como fronteira estocástica. Todos os exercícios foram realizados com as instituições da quarta e oitava séries do ensino fundamental e terceira série do ensino médio, dando ênfase para a quarta série do ensino fundamental em duas disciplinas, Matemática e Português. Dois modelos foram aplicados, sendo que um deles inclui variáveis ambientais como regressores da fronteira estocástica (Modelo A), enquanto o outro especifica a ineficiência técnica como dependente dessas variáveis ambientais (Modelo B). Ambos os modelos mostraram que a eficiência técnica depende positivamente da escolaridade da mãe e do fato do aluno ser branco e negativamente com a proporção de alunos reprovados. Contudo, os dois modelos produziram estimativas de ineficiência técnica distintas, diferenciando-se em termos de média e de densidade. De forma geral, foi possível identificar ineficiência técnica média menor do que 5%. Ademais, foi possível verificar uma correlação positiva entre desempenho escolar e ineficiência técnica das escolas brasileiras. Dada a disponibilidade de um painel de escolas para os anos de análise, num segundo momento, foram realizados alguns exercícios comparativos com os resultados gerados pela amostra total do SAEB e com os resultados do painel de escolas. Um deles, se fez com a estimação da fronteira de produção propriamente dita, comparando-se os coeficientes e a significância das variáveis. O outro levou em conta o ranking de ineficiência gerado pela regressão. Os resultados comparativos sugerem que o painel de escolas não é por si só suficiente para explicar toda amostra de escolas pesquisadas pelo Saeb, mesmo que apresentem similaridades. / This study presents an analysis of the main determinants of technical efficiency of primary and secondary schools in Brazil. Since we used a sample of schools from the database Saeb (Assessment System for Brazilian Education) for the years 1999, 2001 and 2003, we chose to use a method known as stochastic frontier. All exercises were performed in the institutions of the fourth and eighth grades of elementary school and third grade of secondary education, with emphasis on the fourth grade of primary education in two disciplines, Mathematics and Portuguese. Two models were applied, one of which includes environmental variables as regressors of the stochastic frontier (Model A), while the other specifies the technical inefficiency as dependent on these environmental variables (Model B). Both models showed that the technical efficiency positively depends on the mothers education and the fact that the student is white and depends negatively of the proportion of students who failed. However, both models produced distinct estimates of technical inefficiency, differing in terms of average and density. In general it was possible to identify technical inneficiency average less than 5%. Furthermore, it was also observed a positive correlation between schools performance and technical inefficiency of the Brazilian schools. Given the availability of a panel of schools for the years of analysis, in a second moment, we performed some comparative exercises with the results generated by the total sample of SAEB and the panel results of schools. One of them, was done with the estimation of the production frontier itself, comparing the coefficients and significance of the variables. The other took into account the ranking of inefficiency generated sufficient by the regression. The comparative results suggest that the panel of schools is not by itself sufficient to explain the entire sample of schools surveyed by Saeb although they present similarities.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

A pecuária de corte brasileira tem se destacado no cenário internacional. Apesar disso, a atividade é bastante heterogênea, refletindo em desempenho díspar entre os pecuaristas. O objetivo desta pesquisa foi mensurar a eficiência técnica dos produtores de gado de corte de regiões brasileiras selecionadas, ou seja, medir o quanto estão produzindo em relação ao máximo potencial e, de forma concomitante, analisar possíveis determinantes dessa eficiência. Para a realização deste objetivo, foi empregada a Análise de Fronteira Estocástica (SFA), e considerou-se que a produção (quantidade de arrobas produzidas) é explicada pelos insumos (terra, trabalho e capital), sistema de produção dos animais, genética e meio físico. Por sua vez, as variáveis explicativas para a eficiência técnica dos produtores relacionam-se à alimentação dos animais (suplementação mineral e proteica), às pastagens (adubação, rotação de pastagens e integração lavoura-pecuária) e à assistência técnica. A base de dados quanto à produção, insumos e manejo é do Cepea/CNA, instituições que por meio do projeto \"Campo Futuro\" definem fazendas típicas de regiões importantes para a pecuária de corte. As condições do meio físico foram incorporadas na análise de duas formas alternativas: variáveis edafoclimáticas (Modelo I) e índice de aptidão do meio físico (Modelo II), provenientes do levantamento GYGA-ED e do GeoLab, respectivamente. A amostra continha informações de 279 fazendas típicas e foram analisadas entre os anos de 2002 e 2017, empregando-se o método para dados cross-section. Os resultados indicaram que a produção de gado de corte no Brasil tem desempenho médio elevado: de 91,22% no primeiro modelo e de 90,87% no segundo. Em ambos os modelos, a área de pastagens é o insumo que mais impacta na quantidade produzida, dado que, nos atuais padrões de produção, a atividade majoritariamente demanda amplas extensões de terra. No entanto, os sistemas extensivos per se impactam negativamente a produção (efeito contrário àquele verificado para o confinamento). Constatou-se, ainda, que quanto melhor é a genética dos animais (representada pelo ganho de peso diário dos mesmos), mais próxima a fazenda típica está da fronteira de produção. Os coeficientes da fronteira de produção no Modelo I sinalizaram a estreita relação entre a quantidade produzida e as variáveis edafoclimáticas, ainda que o efeito dessas seja indireto majoritariamente. Quanto às variáveis explicativas para a ineficiência técnica, em ambos os modelos a assistência técnica mostrou-se como negativa para o desempenho dos produtores. De modo contrário, no Modelo II, os resultados para o número de piquetes (proxy para a rotação de pastagens) e a suplementação mineral sugeriram que estes reduzem a ineficiência técnica da pecuária. / Brazilian beef cattle is one of the most significant activities in the international agribusiness market. Despite that, the activity is quite heterogeneous, thus producers have disparate performance. The objective of this research is to measure the technical efficiency of beef cattle producers from selected Brazilian regions, by measuring how much they are producing in relation to their maximum potential and, at the same time, analyse potential determinants of efficiency. In order to achieve this objective, Stochastic Frontier Analysis (SFA) was used for the estimation, which considered that production (quantity produced of carcass) is explained by inputs (land, labor and capital), production system of animals, genetics and environment. In its turn, the explained variables for efficiency of producers are related to: animal feed (mineral and protein supplementation), pasture (fertilizing, rotation of pasture and crop-livestock integration) and technical assistance. For data on production, inputs and management the source are Cepea/CNA, institutions that through the \"Campo Futuro\" project define typical farms in relevant producer regions of Brazilian beef cattle. Environmental conditions were included in the analysis in two alternative ways: soil and climatic variables (1st Model) and agricultural aptitude index (2nd Model), from the GYGA-ED and GeoLab, respectively. There were information about 279 typical farms in the sample, which were analysed from 2002 to 2017. The data was pooled for estimation and, therefore, the method for cross-section data was used. The results indicated that beef cattle in Brazil has high average performance: 91.22% on the 1st Model and 90.87% on the 2nd Model. In both, among all inputs, the produced quantity is highly impacted by the pasture area since, currently, the activity demands large areas. However, low-intensity of pasture systems affects production negatively (confinement has a contrary effect). The production frontier is easier achieved when high genetic material of animals is present (represented by their daily weight gain). In the 1st Model, the coefficients indicated a close relationship among production and soil and climatic variables, however their effect is mostly indirect. Regarding the explanatory variables for technical inefficiency, in both models technical assistance reduced producer performance. On the other hand, in the 2nd Model, pasture rotation and mineral supplementation decreased in technical inefficiency of beef cattle.