Em diferentes aplicações de Aprendizado de Máquina podemos estar interessados na minimização do valor esperado de certa função de perda. Para a resolução desse problema, Otimização estocástica e Sample Size Selection têm um papel importante. No presente trabalho se apresentam as análises teóricas de alguns algoritmos destas duas áreas, incluindo algumas variações que consideram redução da variância. Nos exemplos práticos pode-se observar a vantagem do método Stochastic Gradient Descent em relação ao tempo de processamento e memória, mas, considerando precisão da solução obtida juntamente com o custo de minimização, as metodologias de redução da variância obtêm as melhores soluções. Os algoritmos Dynamic Sample Size Gradient e Line Search with variable sample size selection apesar de obter soluções melhores que as de Stochastic Gradient Descent, a desvantagem se encontra no alto custo computacional deles. / In different Machine Learnings applications we can be interest in the minimization of the expected value of some loss function. For the resolution of this problem, Stochastic optimization and Sample size selection has an important role. In the present work, it is shown the theoretical analysis of some algorithms of these two areas, including some variations that considers variance reduction. In the practical examples we can observe the advantage of Stochastic Gradient Descent in relation to the processing time and memory, but considering accuracy of the solution obtained and the cost of minimization, the methodologies of variance reduction has the best solutions. In the algorithms Dynamic Sample Size Gradient and Line Search with variable sample size selection, despite of obtaining better solutions than Stochastic Gradient Descent, the disadvantage lies in their high computational cost.

Apresenta uma nova técnica de identificação estocástica para estruturas sujeitas a excitação ambiente utilizando um método não recursivo, a análise estatística e a transformada wavelet. A análise estatística contribui para a seleção da melhor ordem para o sistema e automação dos procedimentos computacionais. Em geral há dificuldade para a identificação de baixas freqüências. A transformada wavelet é uma ferramenta fundamental para a compressão de dados e torna possível a identificação completa incluindo baixas freqüências e modos acoplados, além de melhorar significativamente a eficiência computacional do método. É apresentado o estudo de três sistemas simulados e os resultados obtidos são comparados aos parâmetros modais teóricos. / A new form to carry out stochastic identification of structures in operational conditions using a non recursive method, the statistic analysis and the wavelet transform, is presented. The statistic analysis contributed to select the best system order and to automation of computational procedures. In general the identification of low frequencies is a difficult task. The wavelet transform is an essential tool for compression of data making possible the complete identification including low frequencies. In addition it improves the computational efficiency. The study of three simulated system is presented and the results are compared with the analytical modal parameters.

A análise de freqüência de cheias através da distribuição de probabilidade generalizada de valores extremos-GEV tem crescido nos últimos anos. A estimação de altos quantis de cheias é comumente praticada extrapolando o ajuste, representado por uma das 3 formas inversas de distribuição GEV, para períodos de retorno bem superiores ao período dos dados observados. Eventos hidrológicos ocorrem na natureza com valores finitos, tal que, seus valores máximos seguem a forma assintótica da GEV limitada. Neste trabalho estuda-se a estimabilidade da distribuição GEV através de momentos LH, usando séries de cheias anuais com diferentes características e comprimentos, obtidas de séries de vazões diária gerada de diversas formas. Primeiramente, sequências estocásticas de vazões diárias foram obtidas da distribuição limitada como subjacente da distribuição GEV limitada. Os resultados da estimação dos parâmetros via momentos-LH, mostram que o ajuste da distribuição GEV as amostras de cheias anuais com menos de 100 valores, pode indicar qualquer forma de distribuição de valores extremos e não somente a forma limitada como seria esperado. Também, houve grande incerteza na estimação dos parâmetros obtidos de 50 séries geradas de uma mesma distribuição. Ajustes da distribuição GEV às séries de vazões anuais, obtidas séries de fluxo diários gerados com 4 modelos estocásticos disponíveis na literatura e calibrados aos dados dos rio Paraná e dos Patos, resultaram na forma de Gumbel. Propõe-se um modelo de geração diária que simula picos de vazões usando a distribuição limitada. O ajuste do novo modelo às vazões diárias do rio Paraná reproduziu as estatísticas diárias, mensais, anuais, assim como os valores extremos da série histórica. Além disso, a série das cheias anuais com longa duração, foi adequadamente descrita pela forma da distribuição GEV limitada. / Frequency analysis of floods by Generalized Extreme Value probability distribution has multiplied in the last few years. The estimations of high quantile floods is commonly practiced extrapolating the adjustment represented by one of the three forms of inverse GEV distribution for the return periods much greater than the period of observation. The hydrologic events occur in nature with finite values such that their maximum values follow the asymptotic form of limited GEV distribution. This work studies the identifiability of GEV distribution by LH-moments using annual flood series of different characteristics and lengths, obtained from daily flow series generated by various methods. Firstly, stochastic sequences of daily flows were obtained from the limited distribution underlying the GEV limited distribution. The results from the LH-moment estimation of parameters show that fitting GEV distribution to annual flood samples of less than 100 values may indicate any form of extreme value distribution and not just the limited form as one would expect. Also, there was great uncertainty noticed in the estimated parameters obtained for 50 series generated from the some distribution. Fitting GEV distribution to annual flood series, obtained from daily flow series generated by 4 stochastic model available in literature calibrated for the data from Paraná and dos Patos rivers, indicated Gumbel distribution. A daily flow generator is proposed which simulated the high flow pulses by limited distribution. It successfully reproduced the statistics related to daily, monthly and annual values as well as the extreme values of historic data. Further, annual flood series of long duration are shown to follow the form of asymptotic limited GEV distribution.

A participação da energia eólica na geração de energia elétrica tem apresentado incremento importante nos últimos anos e a tendência é de representar 11,6% da capacidade instalada brasileira em 2024, segundo a Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Hoje, nos modelos de otimização para o despacho das usinas no atendimento da carga de energia do sistema, a energia eólica, assim como as pequenas centrais hidrelétricas e a energia a biomassa, são abatidas da carga de forma determinística, não representando a incerteza na produção dessas usinas. Dada a variabilidade na geração de energia eólica, devido às variações nas velocidades dos ventos e considerando o aumento da participação eólica na matriz de eletricidade brasileira, fato que realça a relevância da fonte, este trabalho desenvolve uma representação estocástica da geração eólica a partir de dados históricos reconstruídos de velocidades de vento de 16 coordenadas do Brasil, em especial das regiões Nordeste e Sul. Os valores de velocidade de vento são transformados em energia eólica através de curvas de potência de turbinas e as usinas eólicas são representadas como se fossem usinas hidráulicas a fio d água no modelo de otimização Newave. A representação do histórico de geração eólica é feita através de vazões nos rios, considerando-se também a expansão no horizonte até 2020. O trabalho tem como base os dados do Newave oficial de agosto de 2016. Com a simulação do modelo considerando-se as séries históricas e sintéticas, o trabalho simula o despacho das usinas, o comportamento dos custos marginais, verificando-se as diferenças no comportamento dessas variáveis quando se utiliza uma representação estocástica para a energia eólica, em comparação com a modelagem determinística utilizada hoje. / Wind power has an increasing share of the Brazilian energy market and has the potential to represent 11.6% of the total capacity by 2024, according to Energy Research Company (EPE). The current optimization models, that dispatch power plants to meet demand, only optimize the demand using hydroelectric and thermal power plants. The remaining sources of generation including wind power, small hydroelectric plants and biomass plants, are not part of the optimization model and are included deterministically. There is variability in wind power generation because of wind speeds variations and considering the increase of the wind power share in the Brazilian electricity matrix, which stresses its importance, this work evaluates a stochastic representation for wind power generation through historical wind speed data of 16 coordinates from the Northeast and South of Brazil. It proposes to introduce wind power plants into the optimization model called Newave by proxy of run-of-river hydropower plants and their inflow. This study also considers wind power expansion in Brazil up to 2020 and the database is the official Newave as of August 2016. This work aims to verify the dispatches of the power plants and the marginal costs, considering the differences between the model used today and the stochastic model presented in the study.

Numa unidade offshore de produção de petróleo, o gás produzido é tratado para atingir as especificações requeridas e permitir sua utilização em diferentes demandas como gás combustível, gas lift, exportação de gás ou injeção de gás. No Brasil, a Agência Nacional do Petróleo regula a produção de óleo e gás, limita a queima de gás e controla a movimentação e utilização de gás de acordo com as estimativas informadas pelo operador. Falhas no sistema de tratamento de gás levam à queima e podem causar parada de produção. A confiabilidade e disponibilidade do sistema de tratamento de gás é uma preocupação relevante. Entender as relações e influências dos vários subsistemas e equipamentos do sistema nessas medidas de desempenho pode levar a melhorias nas estratégias de manutenção que podem minimizar perdas na produção de óleo e de gás. Dentre os vários métodos de análise de confiabilidade, as redes de Petri estocásticas se destacam quando comparadas às ferramentas tradicionais como diagrama de blocos ou árvore de falhas devido a sua habilidade em modelar aspectos como dependências funcionais, lógicas e sequências. Nesse trabalho foram construídos quatro modelos utilizando redes de Petri estocásticas para analisar a disponibilidade do sistema de tratamento de gás. A facilidade de construção modelo A sugere sua utilização em etapas preliminares de projeto para validar o arranjo inicial, as quantidades de equipamentos e as configurações de redundância. O modelo B pode ser utilizado para identificar os subsistemas e equipamentos que mais contribuem para as falhas do sistema e para realizar previsões quanto aos modos de operação do sistema e índice de aproveitamento de gás. A análise de sensibilidade dos resultados de disponibilidade quanto aos dados de falha utilizados mostrou que a variação do tempo médio para reparo tem maior influência. Por meio do modelo C verificou-se que uma plataforma operando num conjunto e sujeita a restrições de importação e exportação de gás tem maior indisponibilidade e maior probabilidade de falha do que uma plataforma operando isolada. O modelo D permite concluir que a inclusão de um modo de falha ao modelo não implica em variação significativa dos resultados de confiabilidade e que nos resultados de disponibilidade a variação passa a ser significativa quando adotam-se pequenos valores de tempo médio entre falhas e grandes valores de tempo médio para reparo. A construção das redes de Petri estocásticas para o sistema completo exige uma compreensão detalhada do funcionamento do sistema em análise o que também pode ser destacado como uma vantagem das redes de Petri estocásticas, contribuindo para aquisição de conhecimento acerca do sistema e dando segurança quanto a fidelidade do modelo criado. / In an offshore oil production facility, produced gas is treated to meet the necessary specifications to allow its use in different demands, as gas fuel, as exportation gas and as injection gas. In Brazil, the National Petroleum Agency regulates oil and gas production, establishing and gas flaring limits, the utilization and distribution of gas according to the operator\'s estimations. Failures in the gas treatment system eventually can cause oil production interruptions to avoid attaining the gas flaring limits. Reliability and availability of the gas treatment system is a major concern. Understanding the relationships and influences of the various gas treatment subsystems and equipment on these performance measures may lead to design or maintenance strategies improvements that could ultimately minimize oil and gas losses in the facility. Among several modelling methods stochastic Petri nets stands out comparing to traditional reliability tools like reliability block diagrams or fault tree analysis due to its ability to model aspects such as functional dependencies, logics and sequences. In this work, four models were built using stochastic Petri nets to assess the availability of a gas treatment system. The model A is easy to build and may be used in preliminary design stages to validate the initial arrangement, equipment and redundancies. The model B may be used to identify subsystems and equipment that most contribute to system failures and to predict operation modes and efficiency in the gas utilization. The sensibility analysis of reliability data has shown a predominant influence of the mean time to repair. Using model C, it could be noticed that a platform operating in a group submitted to injection and exportation gas limits has a greater unavailability and probability of failure than an isolated operating platform. Model D allow one to conclude that including a failure mode in the model does not imply in significant variation in the reliability results and that the variation is only significant in availability when using small mean time to failure values and large mean time to repair values. The stochastic Petri nets construction for the complete system requires an accurate comprehension about the system operation what could also be mentioned as an advantage of the stochastic Petri nets.

Este trabajo analiza el rendimiento académico de los estudiantes mediante la estimación de fronteras de eficiencia, método que permite distinguir el efecto de características del alumno y su entorno (edad, sexo, condición laboral, entre otros) del impacto de factores exógenos (características de la universidad, etc.). Entre los principales resultados, se encuentra que los alumnos que trabajan en tareas vinculadas a la carrera se ubican más cerca de la frontera de rendimientos, mientras que quienes trabajan en tareas no relacionadas se alejan de ella por factores ajenos a su comportamiento (por ejemplo, institucionales). Para los estudiantes que no trabajan, los resultados varían. / This paper analyses students' academic performance by estimating efficiency frontiers, a method that allows to distinguish the effect of characteristics of the student and his background (age, gender, employment status, among others) from the impact of exogenous factors (university characteristics, etc.). Among the main results, it is found that students who work in jobs related to their career lie closer to the performance frontier, whereas for those employed in other kinds of jobs, departures from the frontier are explained by factors beyond their behavior (e.g. institutional). For students who don't work, results are variable.

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Resumo: Atualmente, existe uma tendência para aumentar a participação da Geração Distribuída (GD) baseada em Fontes de Energia Renováveis (FER) no suprimento do consumo global de energia elétrica. Esta tendência está sendo impulsionada principalmente por iniciativas governamentais destinadas a aumentar a eficiência energética, aumentar o uso da energia proveniente das FER e reduzir as emissões de gases de efeito estufa. No entanto, à medida que seu nível de penetração aumenta, a GD pode dar origem a um sistema incapaz de fornecer energia de forma confiável e de acordo com os padrões de qualidade. Nesse cenário, a Gestão de Redes Ativas (GRA) surge como uma alternativa para a integração de grandes montantes de GD. A GRA promove a disponibilização de instrumentos comerciais e regulatórios, e o fornecimento das redes de distribuição com tecnologias de automação para procurar serviços ancilares e flexibilidade a partir da GD. A GRA requer o desenvolvimento de ferramentas computacionais para coordenar a implementação de esquemas de controle inteligentes, chamados de esquemas de GRA, a fim de otimizar a utilização e operação das redes. Neste trabalho, são propostos modelos de otimização e técnicas de solução para a GRA considerando a integração de GD solar fotovoltaica e eólica e a eficiência energética. O primeiro modelo é desenvolvido para determinar a capacidade máxima de GD que pode ser alocada em uma rede de distribuição quando se considera o efeito da tensão na eficiência das cargas.... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays, there is a trend to increase the participation of distributed generation (DG) based on renewable energy sources in supplying the global electricity consumption. This trend is being driven mainly by government initiatives to increase energy efficiency, convert the energy use to renewable sources and reduce greenhouse gas emissions. However, as its penetration level increases, the DG can give rise to a system unable to deliver energy reliably and according to quality standards. In this scenario, active network management (ANM) emerges as an alternative for the integration of large amounts of DG. ANM promotes the availability of commercial and regulatory instruments and the provision of distribution networks with automation technologies for procuring ancillary services and flexibility from the DG. ANM requires the development of computational tools to coordinate the implementation of intelligent control schemes, called ANM schemes, in order to optimize the utilization and operation of distribution networks. In this work, optimization models and solution techniques are proposed for ANM considering the integration of solar and wind-based DG and energy efficiency. The first model is developed to determine the maximum capacity of DG that can be allocated in a distribution network when considering the effect of voltage on load efficiency. In the second model, the procedure of controlling the voltage levels to reduce the load demand is implemented for energy saving and for b... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Augusto Cesar Pereira (augusto.pereira@feb.unesp.br) on 2017-12-20T09:42:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Augusto_Repositorio.pdf: 2651783 bytes, checksum: 084f19f166b7161411ec58baa4ecf206 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2017-12-20T10:54:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pereira_ac_me_bauru.pdf: 2651783 bytes, checksum: 084f19f166b7161411ec58baa4ecf206 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-20T10:54:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pereira_ac_me_bauru.pdf: 2651783 bytes, checksum: 084f19f166b7161411ec58baa4ecf206 (MD5) Previous issue date: 2017-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho propõe um modelo de Procedimento de Equilíbrio de Mercado com Restrições de Segurança Estocásticas (PEMRSE) que pode ser utilizado como um modelo de leilão de energia e reserva do dia seguinte por operadores de sistemas hidrotérmicos. O modelo de PEMRSE tem o objetivo de minimizar o custo esperado da operação, considerando os custos associados aos excedentes de geração e consumo, partidas, contratação de reservas e a penalização econômica associada aos cortes involuntários de carga. O PEMRSE considera vários aspectos que dificultam a resolução de problemas de leilão: i) representação detalhada dos sistemas de geração hidrelétrico e termelétrico; ii) perdas na transmissão; e iii) restrições de segurança pré e pós-contingência. São propostas técnicas de linearização que não demandam o uso de variáveis binárias para a função de produção hidráulica e para as funções de potência e engolimento máximo de geradores hidrelétricos. A estrutura estocástica permite cortes involuntários de carga, isto é, o operador pode optar por não contratar a totalidade das reservas necessárias para cobrir as falhas associadas às contingências, ponderando sua decisão pela probabilidade de ocorrência destas falhas e pelo valor da penalização econômica associada ao corte de carga. Propõe-se também uma técnica para a resolução de modelos de PEMRSE em tempos computacionais menores com relação à sua resolução direta. Simulações em um sistema-teste de três barras e no sistema IEEE de 24 barras evidenciam a eficiência do modelo, das técnicas de linearização e da técnica de resolução propostos. As simulações também mostram os impactos dos aspectos complicadores nos resultados do leilão e no tempo computacional de resolução. O modelo de PEMRSE proposto pode ser resolvido de maneira eficiente por meio de pacotes computacionais disponíveis comercialmente por meio da técnica de resolução proposta. / This work proposes a Market Clearing Procedure with Stochastic Security Constraints (MCPSSC) model that can be used as an energy and reserve day-ahead auction model by hydrothermal systems operators. The MCPSSC aims to minimize the expected cost of the operation, considering the costs associated with the generation and consumption surpluses, start-ups, contracting of reserves and the economic penalization associated with involuntary load shedding events. The MCPSSC model considers several aspects that complicate the resolution of auction problems: i) detailed representation of the hydrothermal generating systems; ii) transmission losses; and iii) pre- and post-contingency security constraints. We propose linearization techniques that does not require the use of binary variables for the hydro production function and for the maximum power output and maximum water discharge functions of hydro generators. The stochastic structure allows some load shedding, ie, the operator can choose not to contract the total reserve requirements to cover the failures associated with the contingencies, weighting its decision by the probability of occurrence of these failures and by the value of lost load. We also propose a technique for the resolution of MCPSSC models in lower computational times regarding its direct resolution. Simulations in a three-bus test system and in the IEEE 24-bus system show the efficiency of the model, the linearization techniques and the resolution technique proposed. The simulations also show the the impact of the complicating aspects in the auction outcomes and in the computational time. The proposed MCPSSC model can be efficiently solved by commercially available solvers by means of the proposed resolution technique.

O uso racional dos recursos hídricos tem ganhado cada vez maior importância frente aos diversos setores da sociedade. A utilização destes recursos sem um planejamento de gestão tem levado a sua deterioração do ponto de vista qualitativo e também quantitativo. As águas subterrâneas surgem como uma fonte de recursos hídricos por estarem menos expostas a contaminações derivadas do uso antrópico e por existirem em maior quantidade em relação às águas superficiais. Para que possam ser preservadas e se elabore um plano de uso, o entendimento de sua ocorrência é fundamental. Esta pesquisa explorou o uso de ferramentas computacionais na construção de modelos hidrogeológicos de fluxo e transporte, mais especificamente o método de simulação de Monte Carlo (MC). O estudo de caso é o Sistema Aquífero Guarani na região de Santana do Livramento, Estado do Rio Grande do Sul, fronteira do Brasil com o Uruguai. Foi analisada, através das simulações, a influência do parâmetro de condutividade hidráulica (K) nos modelos construídos, representando a situação in situ, e projetando cenários futuros. Foram utilizadas informações do banco de dados do SIAGAS (CPRM) e dos trabalhos realizados no “Projeto de Proteção Ambiental e Desenvolvimento Sustentável do Sistema Aquífero Guarani”. Os modelos estocásticos gerados através das simulações foram comparados a modelos determinísticos, geralmente mais utilizados. Os modelos estocásticos se mostraram ferramentas essenciais na construção de modelos de fluxo, sendo atualmente a melhor alternativa para que se obtenha o conhecimento da dimensão da incerteza em relação ao meio físico estudado. Na construção de perímetros de proteção de poços, as simulações realizadas comprovaram que o Bairro do Cerro do Registro é um local apropriado para a locação de poços de abastecimento de água, como consta no plano diretor da cidade de Santana do Livramento, estando mais protegidos de fontes de contaminação que os poços situados no centro urbano. / The rational use of water resources has gained increasing importance in several sectors of the Brazilian society. The use of such resources without a management plan has led to its deterioration both from qualitative and quantitative points of view. Groundwater arises as a possible source of hydric resources for being less exposed to anthropic contamination and by existing in greater quantity in relation to surface water. In order to preserve groundwater and elaborate a proper land use plan it is essential to understand its occurrence. This research explored the use of computational tools in the construction of hydro-geological models of flow and transport, more specifically the simulation method of Monte Carlo (MC). The case study is the Guarani Aquifer System in the region of Santana do Livramento, Rio Grande do Sul State, Brazil’s border with Uruguay. The influence of the parameter of hydraulic conductivity (K) in the models constructed, representing the situation in situ and designing future scenarios, was analyzed through simulations. Information from the database of SIAGAS (CPRM) and of a study carried out in the “Project of Environmental Protection and Sustainable Development of the Guarani Aquifer System” were used. Stochastic models generated through the simulations were compared to deterministic models which are usually more frequently used. Stochastic models were essential tools in the construction of workflow models. Currently, they are the best alternative to know the size of uncertainty about the physical medium studied. In building the perimeters of wellhead protection areas, the simulations which were carried out have shown that Cerro do Registro neighborhood is an appropriate location for the leasing of water supply wells as stated in the strategic plan of the city of Santana do Livramento, being more protected from sources of contamination than the wells located in the urban area.

Physical systems far from thermo dynamic equilibrium present excitability and irreversibility. The excitability is responsible for the great sensitivity of these systems to external stimuli while the irreversibility is associated with energy dissipation. The thermal fluctuations, inevitable in any real system, arise due to the interaction between many particles of the system. For such systems one of the best approaches is given by the non-equilibrium Statistical Mechanics, since it is virtually impossible an individualized approach of the motion equations. Many works in the current literature use a Gaussian stochastic modeling (without correlations) to represent the fluctuations. However, there is a growing number of studies reporting the occurrence of correlated fluctuations, mainly related to biological systems. In this thesis we investigate the influence of non-Gaussian stochastic distribution on the properties for two representative excitable models. In the first model we study the influence of distribution on the neural dynamics through the stochastic resonance (SR) mechanism. In the second model we approach the ratchet effect (RE) on directed transport of particles. In both systems we use a non-Gaussian power-law distributed noise obtained through a random multiplicative process (RMP). This process allows a fine tuning of the asymptotic power-law decay exponent. The optimization conditions are reported. In particular, we show that the optimization conditions for resonance and directed transport in Brownian ratchets are reached for a finit decay exponent of the stochastic distribution that represents a Strong non-Gaussian character. As non-Gaussian fluctuations occur with great frequency in natural systems, we believe that the non-Gaussian character can optimize the efficiency on the stochastic transport mechanisms in micro and nanoscale. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sistemas físicos fora do equilíbrio termo dinâmico apresentam excitabilidade e irreversibilidade. A excitabilidade é responsável pela grande sensibilidade desses sistemas a estímulos externos enquanto a irreversibilidade está asso ciada à dissipação de energia. As flutuações térmicas, inevitáveis em qualquer sistema real, surgem devido à interação entre as inúmeras partículas do meio. Para tais sistemas uma das melhores abordagens é dada pela Mecânica Estatística de não-equilíbrio, uma vez que é praticamente impossível uma abordagem individualizada das equações de movimento. Muitos trabalhos na literatura atual utilizam uma modelagem estocástica gaussiana (sem correlação) para representar as flutuações. No entanto, há um número crescente de trabalhos que relatam a ocorrência de flutuações correlacionadas, principalmente em sistemas biológicos. Nesta tese nós investigamos a influência da distribuição estocástica não-gaussiana sobre as propriedades de dois modelos excitáveis representativos. No primeiro, estudamos a influência da distribuição sobre a dinâmica neural através do mecanismo de ressonância estocástica (RE). No segundo, abordamos o mecanismo do efeito catraca (EC) sobre o transporte direcionado de partículas. Nos dois sistemas utilizamos um ruído colorido não-gaussiano com distribuição tipo lei de potência obtido através de um processo multiplicativo aleatório (PMA). Esse processo permite o ajuste no do expoente de decaimento assintótico da lei de potência. As condições de otimização são relatadas. Em particular, obtivemos que as condições de otimização para a ressonância e para o transporte direcionado em catracas brownianas são atingidas para um valor finito do expoente da distribuição estocástica que representa um caráter fortemente não-gaussiano. Como flutuações não-gaussianas o correm com muita frequência nos sistemas naturais, acreditamos que o caráter não-gaussiano pode otimizar a eficiência dos mecanismos estocásticos de transporte em micro e nanoescala.