Thesis (Honors)--College of William and Mary, 2009. / Includes bibliographical references (leaves 56-57). Also available via the World Wide Web.

Thesis (M. Phil.)--University of Hong Kong, 2006. / Title proper from title frame. Also available in printed format.

Nas últimas décadas uma considerável parcela das pesquisas nas áreas de Física e Matemática tem sido dedicada ao estudo de fenômenos não lineares. Uma possível explicação para isso foi o rápido desenvolvimento de sistemas computacionais, tanto em nível de hardware quanta em nível de software, algoritmos e técnicas de programação que propiciaram ao homem maiores facilidades no tratamento de sistemas não lineares, o que levou a um maior grau de entendimento de sua complexidade. Geralmente, aos sistemas não lineares esta associada uma geometria irregular, onde comum o aparecimento de regimes caóticos, com um conjunto atrator de órbitas cuja dimensão não é um inteiro positivo, mas sim um número real positivo. Por esta razão, tais atratores, são denominados estranhos e ditos possuírem uma geometria fractal. É possível, através de métodos cuidadosamente desenvolvidos, estimar-se as dimensões associadas à dinâmica de séries temporais. Uma das séries de maior dificuldade de análise através do computador, e de particular interesse na medicina, são as séries de sons pulmonares humanos. Desde quando o estetoscópio foi inventado até os dias de hoje não há uma ferramenta plenamente confiável para a análise destas séries. Recentemente, temos trabalhado com estas séries e verificamos que há uma geometria fractal. Esta tese propõe a utilização da análise não-linear para identificação de padrões sonoros. Além da geometria fractal, a análise por wavelets tem sido utilizada no estudo de sinais complexos, sobretudo naqueles que apresentam estruturas fractais. O conjunto de filtros construído através da translação, expansão ou compressão de uma função wavelet mãe tem uma estrutura auto-similar, mostrando-se particularmente apropriado para a verificação da auto similaridade dos sons. A técnica da estimativa dos expoentes de Lyapunov dependente do tempo, a qual e desenvolvida na tese, tem se mostrado bastante adequada para identificação de padrões sonoros de origem pulmonar. / It has been observed that in the last decades, considerable amount of the research in the areas of Physics and Mathematics have been dedicated to the study of nonlinear phenomena. A possible explanation for this fact is the fast development of computational systems occurring in the level of the hardware as in computer languages, algorithms and programming techniques. These developments propitiated to the researchers a broader contact with nonlinear systems, which led to a better understanding of their complexity. In general, for nonlinear systems an irregular geometry is associated, where the appearance of chaotic regimes has an associated attractor set of orbits whose dimension is not a positive integer number, but a real one. Such attractors are called strange and said to possess fractal geometry. It is possible, through carefully developed methods, to estimate the dimension associated to the dynamics of time series. One of the series with high difficulty to be analyzed through a computer and of particular interest in medicine, is the time series generated out of human pulmonary sounds. Since the creation of the stethoscope, there is not yet a fully trustworthy tool for the lung sound analysis. Recently, we have studied these series and verified that they have a fractal geometry nature. The purpose of this thesis is to investigate non-linear analysis as a tool for pattern recognition in lung sounds. In addition to fractal geometry, the wavelet analysis has been used in the study of complex signs, in particular for those presenting a fractal structure. The set of filters constructed through the translation, expansion or compression of a function wavelet mother has an auto-similar structure, being particularly useful for the verification of self similarity of pulmonary sounds. The largest time dependent Lyapunov exponent estimation technique that has been proposed in this thesis has shown a high degree of confidence for the identification of lung sound patterns.

FERRAZ, Carlos Handrey Araújo. Dinâmica de redes Booleanas aleatórias na presença de agente danificador. 2007. 99 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-05T20:04:53Z No. of bitstreams: 1 2007_tese_chaferraz.pdf: 1298388 bytes, checksum: 78cd24083b62d39536e51a28bb85dd73 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T14:26:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_tese_chaferraz.pdf: 1298388 bytes, checksum: 78cd24083b62d39536e51a28bb85dd73 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T14:26:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_tese_chaferraz.pdf: 1298388 bytes, checksum: 78cd24083b62d39536e51a28bb85dd73 (MD5) Previous issue date: 2007 / Nós realizamos simulações de computador em autômatos de Kauffman em diversos grafos tais como redes quadradas regulares e agregados de percolação invasiva afim de investigar transições de fase, entropia total, distribuição radial do dano total médio (expoente dinâmico $z$) e velocidade de propagação do dano quando se introduz um agente danificador no sistema, apelidado o "homem estranho". A despeito do aumento na eficiência de danificação, nós não observamos qualquer mudança apreciável no limiar de transição para o caos tanto para o caso de rede quadrada como para o caso de mundo pequeno quando o homem estranho é adicionado em comparação a quando pequenos danos iniciais são inseridos ao sistema. A velocidade de propagação da nuvem de dano até tocar as bordas do sistemas tanto para o caso de rede quadrada como para o caso de mundo pequeno obedece uma lei de potência, com um expoente crítico de velocidade $alpha$ que depende fortemente do tipo de rede. Particularmente, nós temos estudado o espalhamento do dano quando algumas conexões são removidas na rede quadrada e quando se considera agregados especiais de percolação invasiva (agregados de alta saturação de borda, HBSC). A velocidade de propagação nestes sistemas é bastante sensível ao grau de diluição na rede quadrada e ao grau de saturação de borda em agregados de percolação invasiva. Finalmente, esperamos que estes e outros cálculos mais elaborados sejam de ajuda para que se possam entender problemas mais gerais relacionados a propagação de defeitos simples em sistemas complexos bem descritos por autômatos celulares.

Nas últimas décadas uma considerável parcela das pesquisas nas áreas de Física e Matemática tem sido dedicada ao estudo de fenômenos não lineares. Uma possível explicação para isso foi o rápido desenvolvimento de sistemas computacionais, tanto em nível de hardware quanta em nível de software, algoritmos e técnicas de programação que propiciaram ao homem maiores facilidades no tratamento de sistemas não lineares, o que levou a um maior grau de entendimento de sua complexidade. Geralmente, aos sistemas não lineares esta associada uma geometria irregular, onde comum o aparecimento de regimes caóticos, com um conjunto atrator de órbitas cuja dimensão não é um inteiro positivo, mas sim um número real positivo. Por esta razão, tais atratores, são denominados estranhos e ditos possuírem uma geometria fractal. É possível, através de métodos cuidadosamente desenvolvidos, estimar-se as dimensões associadas à dinâmica de séries temporais. Uma das séries de maior dificuldade de análise através do computador, e de particular interesse na medicina, são as séries de sons pulmonares humanos. Desde quando o estetoscópio foi inventado até os dias de hoje não há uma ferramenta plenamente confiável para a análise destas séries. Recentemente, temos trabalhado com estas séries e verificamos que há uma geometria fractal. Esta tese propõe a utilização da análise não-linear para identificação de padrões sonoros. Além da geometria fractal, a análise por wavelets tem sido utilizada no estudo de sinais complexos, sobretudo naqueles que apresentam estruturas fractais. O conjunto de filtros construído através da translação, expansão ou compressão de uma função wavelet mãe tem uma estrutura auto-similar, mostrando-se particularmente apropriado para a verificação da auto similaridade dos sons. A técnica da estimativa dos expoentes de Lyapunov dependente do tempo, a qual e desenvolvida na tese, tem se mostrado bastante adequada para identificação de padrões sonoros de origem pulmonar. / It has been observed that in the last decades, considerable amount of the research in the areas of Physics and Mathematics have been dedicated to the study of nonlinear phenomena. A possible explanation for this fact is the fast development of computational systems occurring in the level of the hardware as in computer languages, algorithms and programming techniques. These developments propitiated to the researchers a broader contact with nonlinear systems, which led to a better understanding of their complexity. In general, for nonlinear systems an irregular geometry is associated, where the appearance of chaotic regimes has an associated attractor set of orbits whose dimension is not a positive integer number, but a real one. Such attractors are called strange and said to possess fractal geometry. It is possible, through carefully developed methods, to estimate the dimension associated to the dynamics of time series. One of the series with high difficulty to be analyzed through a computer and of particular interest in medicine, is the time series generated out of human pulmonary sounds. Since the creation of the stethoscope, there is not yet a fully trustworthy tool for the lung sound analysis. Recently, we have studied these series and verified that they have a fractal geometry nature. The purpose of this thesis is to investigate non-linear analysis as a tool for pattern recognition in lung sounds. In addition to fractal geometry, the wavelet analysis has been used in the study of complex signs, in particular for those presenting a fractal structure. The set of filters constructed through the translation, expansion or compression of a function wavelet mother has an auto-similar structure, being particularly useful for the verification of self similarity of pulmonary sounds. The largest time dependent Lyapunov exponent estimation technique that has been proposed in this thesis has shown a high degree of confidence for the identification of lung sound patterns.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 capa_ate_sumario.pdf: 940719 bytes, checksum: 34845651ded8147831931a5314e46c27 (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, we numerically studied a four-dimensional Chua circuit model through bifurcation diagrams and parameter spaces. Our main objective here is to ex-tend the studies already realized in this system, showing a wider range of its behavior. For this purpose, we constructed the parameter spaces using the Lyapunov exponents spectrum through color scales, varying simultaneously two parameters of the system. With this procedure it was possible to discover where are the chaotic regions, the pe-riodic ones and the fixed points for the set of parameters. / Este trabalho tem como foco principal estudar, por métodos numéricos, um circuito eletrônico de Chua composto de quatro equações diferenciais através de diagramas de bifurcação e espaços de parâmetros. Nossa proposta aqui é ampliar os estudos numéricos já realizados neste sistema, revelando uma gama maior do seu comportamento. Para isso, realizamos construções dos espaços de parâmetros nos quais apresentam os valores dos expoentes de Lyapunov através de escalas coloridas, mediante a variação de dois parâmetros que compõem o circuito eletrônico. Com este procedimento é possível descobrir onde existem regiões caóticas, periódicas e pontos fixos para o conjunto de parâmetros do sistema.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Introducao.pdf: 113158 bytes, checksum: b51f1d71911c67cb5ee9a76e2f64e8be (MD5) Previous issue date: 2012-03-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we studied the dynamical behavior of driven oscillators on the parameter spaces. To characterize the behavior on parameter spaces, we use two numerical methods: one to calculate the most positive Lyapunov exponent and one to calculate the spectrum of the exponents. The dynamical systems studied in this work are: three complex driven oscillators and a four-dimensional Chua circuit. With the help of the parameter spaces, it was possible to observe various dynamical behaviors of the systems. We also use others techniques, as bifurcation diagrams and trajectories on phase space (attractors) to characterize the systems dynamics. However, between the two numerical methods used, the best one was that calculate the Lyapunov exponent spectrum, because it is possible to construct the parameter spaces for the .rst and the second largest Lyapunov exponent. / Nesta dissertação estudamos a dinâmica dos osciladores forçados, via estudo do espaço (plano) de parâmetros. Para caracterizar o comportamento no espaço de parâmetros, usamos dois métodos: um que calcula somente o maior expoente de Lyapunov e o outro que calcula o espectro de Lyapunov. Os sistemas estudados nessa dissertação são: três osciladores complexos forçados e um circuito de Chua forçado no espaço quadridimensional. Com a construção dos espaços de parâmetros, foi possível observar diversos comportamentos dinâmicos. Usamos também, outras técnicas conhecidas, como a construção de diagramas de bifurcação e trajetórias no espaço de fase, para caracterizar a dinâmica dos sistemas. Porém, o método que apresentou mais recursos para caracterizar a dinâmica de um sistema, foi o que calcula o espectro de Lyapunov, pois, a partir daí, é possível construir os espaços de parâmetros para o primeiro e para o segundo maiores expoentes de Lyapunov.

Estudamos o modelo epidemiológico denominado susceptível-exposto-infectado (SEI) na rede quadrada por meio de simulações numéricas. Nesse modelo, cada sítio da rede pode estar susceptível, exposto ou infectado. Um sítio susceptível nas vizinhanças de um infectado se torna infectado com uma certa probabilidade e exposto com probabilidade complementar. Sítios infectados ou expostos permanecem para sempre nessa condição. Mostramos que os aglomerados gerados a partir de um único infectado numa rede repleta de suscetíveis são os mesmos aglomerados presentes na percolação isotrópica. Calculamos os expoentes críticos dinâmicos com bastante precisão permitindo colocar o modelo SEI na classe de universalidade da percolação dinâmica. / We have studied the epidemiologic model called susceptible-exposed-infected (SEI) on a square lattice by numerical simulations. In this model, each site of the lattice may be susceptible, exposed or infected. A susceptible site in the neighborhood of an infected site becomes infected with a given probability, or exposed with a complementary probability. Infected and exposed sites remain forever in these states. We have shown that clusters generated by a single infected site in a lattice full of susceptible are the same clusters as in the isotropic percolation. The critical dynamic exponents were calculated with large precision allowing to put the SEI model into the dynamical percolation universality class.

Nas últimas décadas uma considerável parcela das pesquisas nas áreas de Física e Matemática tem sido dedicada ao estudo de fenômenos não lineares. Uma possível explicação para isso foi o rápido desenvolvimento de sistemas computacionais, tanto em nível de hardware quanta em nível de software, algoritmos e técnicas de programação que propiciaram ao homem maiores facilidades no tratamento de sistemas não lineares, o que levou a um maior grau de entendimento de sua complexidade. Geralmente, aos sistemas não lineares esta associada uma geometria irregular, onde comum o aparecimento de regimes caóticos, com um conjunto atrator de órbitas cuja dimensão não é um inteiro positivo, mas sim um número real positivo. Por esta razão, tais atratores, são denominados estranhos e ditos possuírem uma geometria fractal. É possível, através de métodos cuidadosamente desenvolvidos, estimar-se as dimensões associadas à dinâmica de séries temporais. Uma das séries de maior dificuldade de análise através do computador, e de particular interesse na medicina, são as séries de sons pulmonares humanos. Desde quando o estetoscópio foi inventado até os dias de hoje não há uma ferramenta plenamente confiável para a análise destas séries. Recentemente, temos trabalhado com estas séries e verificamos que há uma geometria fractal. Esta tese propõe a utilização da análise não-linear para identificação de padrões sonoros. Além da geometria fractal, a análise por wavelets tem sido utilizada no estudo de sinais complexos, sobretudo naqueles que apresentam estruturas fractais. O conjunto de filtros construído através da translação, expansão ou compressão de uma função wavelet mãe tem uma estrutura auto-similar, mostrando-se particularmente apropriado para a verificação da auto similaridade dos sons. A técnica da estimativa dos expoentes de Lyapunov dependente do tempo, a qual e desenvolvida na tese, tem se mostrado bastante adequada para identificação de padrões sonoros de origem pulmonar. / It has been observed that in the last decades, considerable amount of the research in the areas of Physics and Mathematics have been dedicated to the study of nonlinear phenomena. A possible explanation for this fact is the fast development of computational systems occurring in the level of the hardware as in computer languages, algorithms and programming techniques. These developments propitiated to the researchers a broader contact with nonlinear systems, which led to a better understanding of their complexity. In general, for nonlinear systems an irregular geometry is associated, where the appearance of chaotic regimes has an associated attractor set of orbits whose dimension is not a positive integer number, but a real one. Such attractors are called strange and said to possess fractal geometry. It is possible, through carefully developed methods, to estimate the dimension associated to the dynamics of time series. One of the series with high difficulty to be analyzed through a computer and of particular interest in medicine, is the time series generated out of human pulmonary sounds. Since the creation of the stethoscope, there is not yet a fully trustworthy tool for the lung sound analysis. Recently, we have studied these series and verified that they have a fractal geometry nature. The purpose of this thesis is to investigate non-linear analysis as a tool for pattern recognition in lung sounds. In addition to fractal geometry, the wavelet analysis has been used in the study of complex signs, in particular for those presenting a fractal structure. The set of filters constructed through the translation, expansion or compression of a function wavelet mother has an auto-similar structure, being particularly useful for the verification of self similarity of pulmonary sounds. The largest time dependent Lyapunov exponent estimation technique that has been proposed in this thesis has shown a high degree of confidence for the identification of lung sound patterns.

NÃs realizamos simulaÃÃes de computador em autÃmatos de Kauffman em diversos grafos tais como redes quadradas regulares e agregados de percolaÃÃo invasiva afim de investigar transiÃÃes de fase, entropia total, distribuiÃÃo radial do dano total mÃdio (expoente dinÃmico $z$) e velocidade de propagaÃÃo do dano quando se introduz um agente danificador no sistema, apelidado o "homem estranho". A despeito do aumento na eficiÃncia de danificaÃÃo, nÃs nÃo observamos qualquer mudanÃa apreciÃvel no limiar de transiÃÃo para o caos tanto para o caso de rede quadrada como para o caso de mundo pequeno quando o homem estranho à adicionado em comparaÃÃo a quando pequenos danos iniciais sÃo inseridos ao sistema. A velocidade de propagaÃÃo da nuvem de dano atà tocar as bordas do sistemas tanto para o caso de rede quadrada como para o caso de mundo pequeno obedece uma lei de potÃncia, com um expoente crÃtico de velocidade $alpha$ que depende fortemente do tipo de rede. Particularmente, nÃs temos estudado o espalhamento do dano quando algumas conexÃes sÃo removidas na rede quadrada e quando se considera agregados especiais de percolaÃÃo invasiva (agregados de alta saturaÃÃo de borda, HBSC). A velocidade de propagaÃÃo nestes sistemas à bastante sensÃvel ao grau de diluiÃÃo na rede quadrada e ao grau de saturaÃÃo de borda em agregados de percolaÃÃo invasiva. Finalmente, esperamos que estes e outros cÃlculos mais elaborados sejam de ajuda para que se possam entender problemas mais gerais relacionados a propagaÃÃo de defeitos simples em sistemas complexos bem descritos por autÃmatos celulares.