The Logistic Positive Exponent (LPE) model from Item Response Theory (IRT) and the Multistage Adaptive Testing (MST) using this model are the focus of this dissertation. For the LPE, item parameter estimations efficiency was studied, it was also analyzed the latent trait estimation for different response patterns to verify the effects it has on guessing and accidental mistakes. The LPE was put in contrast to Rasch, 2 and 3 parameter logistic models to compare the its efficiency. The item parameter estimations were implemented using the Bayesian approach for the Monte Carlo Markov Chain and the Marginal Maximum Likelihood. The latent trait estimation were calculated by the Expected a Posterior method. A goodness of fit analysis were made using the Posterior Predictive model-check method and information statistics. In the MST perspective, the LPE was compared with the Rasch and 2 logistic models. Different tests were constructed using methods that uses optimization functions to select items from a bank. Three functions were chosen to this task: the Fisher and Kullback-Leibler informations and the Continuous Entropy Method. The results were obtained with simulated and real data, the latter was from a general science knowledge test calls General Science test and it was provided by the Educational Testing Service company. Results showed that the LPE might help individuals that made mistakes in earlier stage of the test, especially for easy items. However, the LPE requires a large individual sample and time to estimate the item parameters making it an expensive model. MST based on LPE can be dissolve the impact of accidental mistakes from high performance test takers depending of the item pool available and the way the test is constructed. The optimization function performance vary depending of the situation. / O modelo Logístico de Expoente Positivo (LPE) da Teoria de Resposta ao Item (IRT) e o Teste Adaptativo Multiestágio (MST) sob esse modelo são os focos desta tese. Para o LPE, a eficiência da estimações dos parâmetros dos itens foram estudados, também foi analisado como as estimativas dos parâmetros dos indivíduos foram influenciados por padrões de respostas contendo chutes ou erros acidentais. O LPE foi comparado com os modelos de Rasch, Logístico de 2 e 3 Parâmetros para verificar seu desempenho. A estimação dos parâmetros dos itens foi implementada usando Monte Carlo via cadeias de Markov sob a abordagem Bayesiana e a Máxima Verossimilhança Marginal. As estimações dos traços latentes foram calculadas através do Método da Esperança a Posteriori. A qualidade do ajuste dos modelos foram analisadas usando o método Posterior Predictive model-check e critério de informações. Sob o contexto do MST, o LPE foi comparado com os modelos de Rasch e Logístico de 2 Parâmetro. Os MSTs foram construídos usando diferentes funções de objetivas que selecionaram os itens de bancos para comporem os testes. Três funções foram escolhidas para esse trabalho: As informações de Fisher e Kullback-Leibler e o Continuous Entropy Method. Os resultados para dados simulados e reais foram obtidos, os dados reais eram consituídos de respostas a perguntas sob conhecimento científico de do General Science test que foram fornecidos pela empresa Educational Testing Service. Resultados mostraram que o LPE pode ajudar os indivíduos que cometeram erros acidentais nas primeiras perguntas do teste, especialmente para os itens fáceis. Entretanto, este modelo requer tempo e uma grande quantidade de amostras de indivíduos para calcular as estimativas dos parâmetros dos itens o que o torna um modelo caro. O MST sob o modelo LPE pode diminuir o impacto de erros acidentais cometidos por examinandos com alto desempenho dependendo dos itens disponíveis no banco e a forma de construção do MST. O desempenho das funções objetivas variaram de acordo com cada situação.

The Logistic Positive Exponent (LPE) model from Item Response Theory (IRT) and the Multistage Adaptive Testing (MST) using this model are the focus of this dissertation. For the LPE, item parameter estimations efficiency was studied, it was also analyzed the latent trait estimation for different response patterns to verify the effects it has on guessing and accidental mistakes. The LPE was put in contrast to Rasch, 2 and 3 parameter logistic models to compare the its efficiency. The item parameter estimations were implemented using the Bayesian approach for the Monte Carlo Markov Chain and the Marginal Maximum Likelihood. The latent trait estimation were calculated by the Expected a Posterior method. A goodness of fit analysis were made using the Posterior Predictive model-check method and information statistics. In the MST perspective, the LPE was compared with the Rasch and 2 logistic models. Different tests were constructed using methods that uses optimization functions to select items from a bank. Three functions were chosen to this task: the Fisher and Kullback-Leibler informations and the Continuous Entropy Method. The results were obtained with simulated and real data, the latter was from a general science knowledge test calls General Science test and it was provided by the Educational Testing Service company. Results showed that the LPE might help individuals that made mistakes in earlier stage of the test, especially for easy items. However, the LPE requires a large individual sample and time to estimate the item parameters making it an expensive model. MST based on LPE can be dissolve the impact of accidental mistakes from high performance test takers depending of the item pool available and the way the test is constructed. The optimization function performance vary depending of the situation. / O modelo Logístico de Expoente Positivo (LPE) da Teoria de Resposta ao Item (IRT) e o Teste Adaptativo Multiestágio (MST) sob esse modelo são os focos desta tese. Para o LPE, a eficiência da estimações dos parâmetros dos itens foram estudados, também foi analisado como as estimativas dos parâmetros dos indivíduos foram influenciados por padrões de respostas contendo chutes ou erros acidentais. O LPE foi comparado com os modelos de Rasch, Logístico de 2 e 3 Parâmetros para verificar seu desempenho. A estimação dos parâmetros dos itens foi implementada usando Monte Carlo via cadeias de Markov sob a abordagem Bayesiana e a Máxima Verossimilhança Marginal. As estimações dos traços latentes foram calculadas através do Método da Esperança a Posteriori. A qualidade do ajuste dos modelos foram analisadas usando o método Posterior Predictive model-check e critério de informações. Sob o contexto do MST, o LPE foi comparado com os modelos de Rasch e Logístico de 2 Parâmetro. Os MSTs foram construídos usando diferentes funções de objetivas que selecionaram os itens de bancos para comporem os testes. Três funções foram escolhidas para esse trabalho: As informações de Fisher e Kullback-Leibler e o Continuous Entropy Method. Os resultados para dados simulados e reais foram obtidos, os dados reais eram consituídos de respostas a perguntas sob conhecimento científico de do General Science test que foram fornecidos pela empresa Educational Testing Service. Resultados mostraram que o LPE pode ajudar os indivíduos que cometeram erros acidentais nas primeiras perguntas do teste, especialmente para os itens fáceis. Entretanto, este modelo requer tempo e uma grande quantidade de amostras de indivíduos para calcular as estimativas dos parâmetros dos itens o que o torna um modelo caro. O MST sob o modelo LPE pode diminuir o impacto de erros acidentais cometidos por examinandos com alto desempenho dependendo dos itens disponíveis no banco e a forma de construção do MST. O desempenho das funções objetivas variaram de acordo com cada situação.

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Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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Dans cette thèse, nous associons mesures expérimentales et modélisation des données pour étudier l'émission spontanée d'émetteurs fluorescents en environnement nano-structuré. Le mémoire est organisé en deux parties.Dans la première partie, nous étudions le transfert d'énergie entre émetteurs fluorescents en environnement plasmonique et sur des distances micrométriques. Pour commencer, nous caractérisons le transfert d'énergie entre deux ensembles d'émetteurs situés en champ proche d'une surface d'argent. Nous déterminons ainsi la dépendance en distance du taux de transfert d'énergie sur des distances micrométriques. Nous couplons ensuite une boite quantique et une bille fluorescente à un nano-fil d'argent et nous étudions le transfert d’énergie entre ces deux émetteurs, distants de plusieurs micromètres. Nous démontrons notamment le clignotement corrélé de ces deux émetteurs grâce à l'étude de la fonction de corrélation de leur intensité de fluorescence.Dans la seconde partie, nous sondons les variations spatiales de densité locale d'états électromagnétiques induites par des environnements nano-structurés grâce à différentes techniques de microscopie à super-résolution. A l'aide d'un microscope à balayage, nous réalisons tout d’abord une étude en trois dimensions de l’interaction de champ proche entre une bille fluorescente et différentes antennes en silicium. Nous introduisons ensuite une technique stochastique permettant de déterminer expérimentalement la position et le taux d'amortissement de molécules uniques photo-activées, avec une précision de localisation de l'ordre de 10 nm. Enfin, nous utilisons l'information de Fisher afin d'estimer les bornes inférieures de l'erreur type des estimations de positions et de taux d'amortissement réalisées dans le cadre de mesures sur molécules uniques. / In this thesis, we perform experimental measurements and data modelling to investigate spontaneous emission of fluorescent emitters in nanostructured environments. The manuscript is organised into two main parts.In the first part, we study micrometre-range energy transfer between fluorescent emitters in plasmonic environments. First of all, we characterise plasmon-mediated energy transfer between ensembles of fluorescent emitters located in the near field of a silver film. We thus determine the distance dependence of the energy transfer rate over micrometre distances. We then couple a single quantum dot and a fluorescent nanobead to a silver nanowire and we study evidences of the energy transfer between the two emitters, separated by several micrometres. We notably demonstrate a correlated blinking of the two emitters through the study of the correlation function of their fluorescence intensity.In the second part, we probe sub-wavelength spatial variations of the local density of electromagnetic states induced by nanostructured environments by means of different super-resolution microscopy techniques. To start with, we perform a three-dimensional study of the near-field interaction between a fluorescent nanobead and different silicon nanoantennas using a scanning-probe microscope. We then introduce a stochastic technique to experimentally determine the position and the fluorescence decay rate of single photo-activated molecules, with a localisation precision of the order of 10 nm. Finally, we use the Fisher information to estimate lower bounds on the standard errors on position and decay rate estimates performed in the context of single-molecule microscopy.

As distribuições de abundância relativa das espécies tiveram um papel importante no desenvolvimento da ecologia de comunidades, revelando um dos padrões mais bem estabelecidos da ecologia, que é a alta dominância de algumas espécies nas comunidades biológicas. Este padrão provocou a criação de dezenas de modelos teóricos na tentativa de explicar quais mecanismos ecológicos poderiam gerá-lo. Os modelos teóricos de abundância relativa das espécies podem ser vistos como descritores das comunidades, e seus parâmetros, medidas sintéticas de dimensões da diversidade. Esses parâmetros podem ser utilizados não só como descritores biologicamente interpretáveis das comunidades, mas também como variáveis respostas a possíveis fatores ambientais que afetam as comunidades. Adotando então esta aplicação descritiva dos modelos, nosso objetivo foi comparar as comunidades de aves de áreas em um gradiente de fragmentação, utilizando como variável resposta os valores estimados do parâmetro do modelo série logarítmica, o α de Fisher. Como todos os modelos teóricos de abundância relativa propostos têm como premissa, a igualdade de probabilidade de captura entre as espécies, o que para comunidades de espécies de organismos móveis, como aves, parece pouco realista, neste trabalho investigamos também o grau de sensibilidade dos modelos quanto à quebra dessa premissa. Assim, por meio de simulações de comunidades, analisamos o viés de seleção e estimação, e revelamos que o aumento do grau de heterogeneidade entre as probabilidades de captura das espécies acarreta no incremento do viés de seleção do modelo real e também de estimação dos parâmetros. Porém, como o objetivo do estudo era identificar os fatores que influenciam a diversidade das comunidades, mesmo com o viés de estimação, talvez ainda fosse possível revelar o grau de influência sobre os valores dos parâmetros, quando ele existir. Assim, prosseguimos com mais uma etapa de simulações, em que geramos comunidades cujos valores de parâmetros tinham uma relação linear com a área dos fragmentos. O que encontramos é que independente da igualdade ou desigualdade de capturabilidade das espécies, quando o efeito existe, ele é sempre detectado, porém dependendo do grau de diferença de probabilidade de captura das espécies, o efeito pode ser subestimado. E, na ausência de efeito, ele pode ser falsamente detectado, dependendo do grau de heterogeneidade de probabilidades de captura entre as espécies, mas sempre com estimativas bem baixas para o efeito inexistente. Com esses resultados então, pudemos quantificar os tipos de efeitos da heterogeneidade de probabilidades de captura e prosseguir com as análises dos efeitos de fragmentação. O que nossos resultados mostraram é que na paisagem com 10% de cobertura vegetal, a área parece influenciar a diversidade dos fragmentos mais que o isolamento, e que na paisagem de 50% de cobertura vegetal, a variável de isolamento se torna mais importante que a área para explicar os dados. Porém, em uma interpretação mais parcimoniosa, consideramos as estimativas dos efeitos muito baixas para considerar que ele de fato existia. Com isso, concluímos que o processo de fragmentação provavelmente não tem efeito sobre a hierarquia de abundância das espécies, e é independente da porcentagem de cobertura vegetal da paisagem. Contudo, em uma descrição do número de capturas de cada espécie nos fragmentos, ponderada pelo número de capturas amostrado em áreas contínuas adjacentes, revelaram que o tamanho do fragmento pode ser importante na determinação de quais espécies serão extintas ou beneficiadas e que talvez a qualidade da matriz seja decisiva para a manutenção de espécies altamente sensíveis em fragmentos pequenos. Assim, demonstramos que, embora as SADs sejam pouco afetadas pela fragmentação, a posição das espécies na hierarquia de abundâncias pode mudar muito, o que reflete as diferenças de sensibilidade das espécies a área e isolamento dos fragmentos. / Species abundance distribution (SADs) had an important role in community ecology, revealing one of the most well established pattern in ecology, which is the high dominance by just a few species. This pattern stimulated the proposal of innumerous theoretical models in an attempt to explain the ecological mechanism which could generate it. However these models can also be a descriptor of the communities and their parameters synthetic measures of diversity. Such parameters can be used as response variables to environmental impact affecting communities. Adopting this approach our objective was to compare bird communities through areas of different levels of fragmentation, using as response variable the estimates of α, the parameter of Fishers logseries. Considering the implicit assumption of equal capture probabilities among species in SAD models we also investigated the degree of sensibility of the models when this assumption is disrespected, once it seems so unrealistic. Thus simulating communities in which species had equal and different capture probabilities among them we found that increases in the degrees of heterogeneity in species catchability lead to a gain in biases on the model selection and parameters estimations. Additionally, since our goal in this study was identify some factors that may influence the diversity in communities, even with the biases, if they were constant, maybe it was still possible to test the relation. In this context we proceed to another stage of simulations, where we generate communities whose parameter values had a linear relationship with remnant area. What we find is that regardless of equal or unequal in catchability of species, when the effect exists, it is always detected, but depending on the degree of difference in probability of catching the species, the effect may be underestimated. Further, in the absence of effect, it can be falsely detected, depending on the degree of heterogeneity of capture probabilities among species, but always with very low estimates for the effect non-existent. With these results, we could quantify the types of effects of heterogeneity on capture probabilities and proceed with the analysis of the effects of fragmentation. What we showed is that the landscape with 10% vegetation cover, the fragment area appears to influence the diversity of the fragments rather than isolation, and landscape in 50% of plant cover, the isolation variable becomes more important than area to explain the data. But in a more parsimonious interpretation, we consider the estimated of the effects too low to consider that they actually exist. Therefore, we conclude that the fragmentation process probably has no effect on the hierarchy of species abundance. However, in a description of the number of captures of each species in the fragments, weighted by the number of catches sampled in continuous adjacent areas revealed that the fragment size may be important in determining which species will be extinct or benefit and that perhaps the quality of matrix is decisive for the maintenance of highly sensitive species in small fragments. Thus, we demonstrated that while the SAD are not significantly affected by fragmentation, the position in the hierarchy of species abundances can change a lot, which reflects the different sensitivity of species to area and isolation in the fragments.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho analisamos as soluÃÃes para a equaÃÃo de movimento para os osciladores de Lane-Emden, onde a massa à dada por m(t)=t^α, onde α>0. Os osciladores de Lane-Emden sÃo osciladores harmÃnicos amortecidos, onde o fator de amortecimento depende do tempo, γ(t)=α/t. Obtivemos as expressÃes analÃticas de q(t), dq(t)/dt, and p(t)=m(t)(dq(t)/dt) para α=2 e α=4. Discutimos as diferenÃas entre as expressÃes da hamiltoniana e da energia para sistemas dependentes do tempo. TambÃm, comparamos nossos resultados com aqueles do oscilador de Caldirola-Kanai. Usamos o mÃtodo dos invariantes quÃnticos e uma transformaÃÃo unitÃria para obter a funÃÃo de onda exata de SchrÃdinger, ψn (q,t), e calcular para n=0 a entropia conjunta (entropia de Leipnik) dependente do tempo e as informaÃÃes Fisher para posiÃÃo (Fq) e para o momento (Fp) para duas classes de osciladores harmÃnicos quÃnticos amortecidos. Observamos que a entropia de Leipnik nÃo varia no tempo para o oscilador Caldirola-Kanai, enquanto diminui e tende a um valor constante (ln(e/2)) para tempos assintÃticos para o oscilador de Lane-Emden. Isto à devido ao fato de que, para este Ãltimo, o fator de amortecimento diminui à medida que o tempo aumenta. Os resultados mostram que a dependÃncia do tempo da entropia de Leipnik à bastante complexa e nÃo obedece a uma tendÃncia geral de aumento monotonicamente com o tempo e que Fq aumenta enquanto Fp diminui com o aumento do tempo. AlÃm disso, FqFp aumenta e tende a um valor constante (4/ℏ^2 ) no limite em que t->∞. NÃs comparamos os resultados com os do bem conhecido oscilador de Caldirola-Kanai. / In this work we analyze the solutions of the equations of motions for two Lane-Emden-type Caldirola-Kanai oscillators. For these oscillators the mass varies as m(t)=t^α, where α>0.We obtain the analytical expression of q(t), dq(t)/dt, and p(t)=m(t)(dq(t)/dt) for α=2 and α=4. These are damped-like harmonic oscillators with a time-dependent damping factor given by γ(t)=α/t. We discuss the differences between the expressions for the hamiltonian and the mechanical energy for time-dependent systems. We also compared our results to those of the well-known Caldirola-Kanai oscillators. We use the quantum invariant method and a unitary transformation to obtain the exact SchrÃdinger wave function, ψn (q,t), and calculate for n=0 the time-dependent joint entropy (LeipnikÂs entropy) and the position (Fq) and momentum (Fp) Fisher information for two classes of quantum damped harmonic oscillators. We observe that the joint entropy does not vary in time for the Caldirola-Kanai oscillator, while it decreases and tends to a constant value (ln(e/2)) for asymptotic times for the Lane-Emden ones. This is due to the fact that for the latter, the damping factor decreases as time increases. The results show that the time dependence of the joint entropy is quite complex and does not obey a general trend of monotonously increase with time and that F_q increases while F_p decreases with increasing time. Also, FqFp increases and tends to a constant value (4/ℏ^2 ) in the limit t->∞.We compare the results with those of the well-known Caldirola-Kanai oscillator.

A solução da maioria dos problemas práticos enfrentados por administradores financeiros passa pela identificação prévia do custo de oportunidade para investimentos de diferentes prazos e riscos. Este trabalho busca, no conjunto de seus capítulos, realizar uma avaliação crítica das propriedades da estrutura temporal de taxas de juros em reais e de sua utilização como variável exógena fundamental na análise financeira. Sem a pretensão de esgotar qualquer dos temas abordados, procurou-se estabelecer a curva de juros para investimentos livres de riscos em moeda nacional e, através de um conjunto de testes empíricos e observações informais de séries de dados de mercado, identificar peculiaridades que possam invalidar a implementação no Brasil de modelos desenvolvidos no contexto internacional. Dados os aspectos característicos do mercado doméstico evidenciados nos estudos, foram apresentados modelos explicativos tanto para a formação das taxas prefixadas de período quanto para a determinação da remuneração de operações financeiras indexadas à taxa referencial TR. / The solution to most of the problems facing financial managers requires prior identification of the cost of money for different maturities and risks. This paper aims, in its overall content, to examine the Brazilian currency yield curve’s properties and its supporting role in financial analysis. With no intention of exhausting any of the tackled subjects, the Real risk-free term structure was defined and a set of empirical tests performed to identify, with the support of additional data observation, local market’s peculiarities that might prevent international models from being accurately applied in Brazil. Given the domestic market’s distinguishing features emphasized in the studies, models were proposed to explain how short term interest rates are determined in the marketplace for derivatives, and to allow the pricing of financial instruments indexed to the so called TR benchmark (Taxa Referencial).