Ce mémoire traite des structures affines et de leur rapport à la géométrie de l'information. Nous y introduisons la notion de T-plongement. Il permet de montrer que l'ensemble des structures affines complètes du tore T^2 est une courbe projective de RP^2. En substituant à la contrainte topologique (compacité) une contrainte dynamique (action canonique de Aff_0(1) dans le démi-plan de Poincaré H^2)on démontre que l'ensemble S des structures Aff_0(1)-invariantes dans H^2 est une surface projective connexe dans RP^5 ne contenant aucun point complet. Un de mes résultats remarquables concerne la classification des éléments de S pour la relation d'isomorphisme.Nous exploitons un outil récent: la KV-cohomologie. Outre le rôle fondamental joué par la KV-cohomologie dans l'étude des points rigides dans certains modules des structures affines, elle nous a permis d'aborder avec succès une problématique qui est au centre de la géométrie de l'information. Cette problématique concerne la détermination des structures affines invariantes dans les variétés modèles statistiques qui sont invariantes par toute transformation non singulière de l'espace des paramètres. Celles-ci ont une signification pertinente en statistique. / This dissertation deals with modules of affinely flat structure and with their relationships between these structures and the information geometry. The so-called T-embedding is used to prove that the set of complete locally flat structures is an irreducible projective curve in RP^2. In the same way we prove that the set S of Aff_0(1)-invariant locally flat structure in H^2 is a connected projective surface in RP^5, which does not contain any complete point. We also give the classification up to isomorphism of S. We use the KV-cohomology to study the rigidity problem for locally flat structures. The main concern of information geometry is the study of geometrical invariants in statistical models. We perform the KV-cohomology to bring in control this problem.

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

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).

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.

Em analise de dados que apresentam certo grau de assimetria a suposicao que as observações seguem uma distribuição normal, pode resultar ser uma suposição irreal e a aplicação deste modelo pode ocultar características importantes do modelo verdadeiro. Este tipo de situação deu forca á aplicação de modelo assimétricos, destacando-se entre estes a família de distribuições skew-symmetric, desenvolvida por Azzalini (1985). Neste trabalho nos apresentamos uma segunda proposta para a anàlise de dados com presença importante de assimetria e/ou curtose, comparado com a distribuição normal. Nós apresentamos e estudamos algumas propriedades dos modelos alfa-potência e log-alfa-potência, onde também estudamos o problema de estimação, as matrizes de informação observada e esperada de Fisher e o grau do viés dos estimadores mediante alguns processos de simulação. Nós introduzimos um modelo mais estável que o modelo alfa- potência do qual derivamos o caso bimodal desta distribuição e introduzimos os modelos bimodal simêtrico e assimêtrico alfa-potencia. Posteriormente nós estendemos a distribuição alfa-potência para o caso do modelo Birnbaum-Saunders, estudamos as propriedades deste novo modelo, desenvolvemos estimadores para os parametros e propomos estimadores com viés corrigido. Também introduzimos o modelo de regressão alfa-potência para dados censurados e não censurados e para o modelo de regressão log-linear Birnbaum-Saunders; aqui nós derivamos os estimadores dos parâmetros e estudamos algumas técnicas de validação dos modelos. Por ultimo nós fazemos a extensão multivariada do modelo alfa-potência e estudamos alguns processos de estimação dos parâmetros. Para todos os casos estudados apresentam-se ilustrações com dados já analisados previamente com outras suposições de distribuições. / In data analysis where data present certain degree of asymmetry the assunption of normality can result in an unreal situation and the application of this model can hide important caracteristics of the true model. Situations of this type has given strength to the use of asymmetric models with special emphasis on the skew-symmetric distribution developed by Azzalini (1985). In this work we present an alternative for data analysis in the presence of signi¯cant asymmetry or kurtosis, when compared with the normal distribution, as well as other situations that involve such model. We present and study of the properties of the ®-power and log-®-power distributions, where we also study the estimation problem, the observed and expected information matrices and the degree of bias in estimation using simulation procedures. A °exible model version is proposed for the ®-power distribution, following an extension to a bimodal version. Follows next an extension of the Birnbaum-Saunders distribution using the ®-power distribution, where some properties are studied, estimating approaches are developed as well as corrected bias estimator developed. We also develop censored and uncensored regression for the ®-power model and for the log-linear Birnbaum-Saunders regression models, for which model validation techniques are studied. Finally a multivariate extension of the ®-power model is proposed and some estimation procedures are investigated for the model. All the situations investigated were illustrated with data application using data sets previally analysed with other distributions.

Neste trabalho discutimos os principais argumentos da inferência bayesiana subjetivista. Posteriormente, a partir de uma revisão da literatura dos testes de hipóteses, os principais testes são analisados sob a ótica da teoria da decisão, particularmente no que tange às hipóteses precisas. Adicionalmente, funções de perda para testes de significância, seguindo a proposta de Fisher e do FBST, são analisadas e comparadas. / This work discusses the main points of the bayesian subjectivist inference. Posteriorly, from a literature review of hypothesis testing, the main approaches are interpreting from a decision-theoretic viewpoint, particularly regarding the precise hypotheses. Additionally, loss functions for tests of significance, following the proposal of Fisher and FBST, are analyzed and compared.

Ce travail a été développé dans le cadre du projet européen FACETS-ITN, dans le domaine des Neurosciences Computationnelles. Son but est d’améliorer la compréhension des réseaux de neurones stochastiques de taille finie, pour des sources corrélées à caractère aléatoire et pour des matrices de connectivité biologiquement réalistes. Ce résultat est obtenu par l’analyse de la matrice de corrélation du réseau et la quantification de la capacité de codage du système en termes de son information de Fisher. Les méthodes comprennent diverses techniques mathématiques, statistiques et numériques, dont certaines ont été importés d’autres domaines scientifiques, comme la physique et la théorie de l’estimation. Ce travail étend de précédents résultats fondées sur des hypothèses simplifiées qui ne sont pas réaliste d’un point de vue biologique et qui peuvent être pertinents pour la compréhension des principes de travail liés cerveau. De plus, ce travail fournit les outils nécessaires à une analyse complète de la capacité de traitement de l’information des réseaux de neurones, qui sont toujours manquante dans la communauté scientifique. / The brain is the most complex system in the known universe. Its nested structure with small-world properties determines its function and behavior. The analysis of its structure requires sophisticated mathematical and statistical techniques. In this thesis we shed new light on neural networks, attacking the problem from different points of view, in the spirit of the Theory of Complexity and in terms of their information processing capabilities. In particular, we quantify the Fisher information of the system, which is a measure of its encoding capability. The first technique developed in this work is the mean-field theory of rate and FitzHugh-Nagumo networks without correlations in the thermodynamic limit, through both mathematical and numerical analysis. The second technique, the Mayer’s cluster expansion, is taken from the physics of plasma, and allows us to determine numerically the finite size effects of rate neurons, as well as the relationship of the Fisher information to the size of the network for independent Brownian motions. The third technique is a perturbative expansion, which allows us to determine the correlation structure of the rate network for a variety of different types of connectivity matrices and for different values of the correlation between the sources of randomness in the system. With this method we can also quantify numerically the Fisher information not only as a function of the network size, but also for different correlation structures of the system. The fourth technique is a slightly different type of perturbative expansion, with which we can study the behavior of completely generic connectivity matrices with random topologies. Moreover this method provides an analytic formula for the Fisher information, which is in qualitative agreement with the other results in this thesis. Finally, the fifth technique is purely numerical, and uses an Expectation-Maximization algorithm and Monte Carlo integration in order to evaluate the Fisher information of the FitzHugh-Nagumo network. In summary, this thesis provides an analysis of the dynamics and the correlation structure of the neural networks, confirms this through numerical simulation and makes two key counterintuitive predictions. The first is the formation of a perfect correlation between the neurons for particular values of the parameters of the system, a phenomenon that we term stochastic synchronization. The second, which is somewhat contrary to received opinion, is the explosion of the Fisher information and therefore of the encoding capability of the network for highly correlated neurons. The techniques developed in this thesis can be used also for a complete quantification of the information processing capabilities of the network in terms of information storage, transmission and modification, but this would need to be performed in the future.

Em analise de dados que apresentam certo grau de assimetria a suposicao que as observações seguem uma distribuição normal, pode resultar ser uma suposição irreal e a aplicação deste modelo pode ocultar características importantes do modelo verdadeiro. Este tipo de situação deu forca á aplicação de modelo assimétricos, destacando-se entre estes a família de distribuições skew-symmetric, desenvolvida por Azzalini (1985). Neste trabalho nos apresentamos uma segunda proposta para a anàlise de dados com presença importante de assimetria e/ou curtose, comparado com a distribuição normal. Nós apresentamos e estudamos algumas propriedades dos modelos alfa-potência e log-alfa-potência, onde também estudamos o problema de estimação, as matrizes de informação observada e esperada de Fisher e o grau do viés dos estimadores mediante alguns processos de simulação. Nós introduzimos um modelo mais estável que o modelo alfa- potência do qual derivamos o caso bimodal desta distribuição e introduzimos os modelos bimodal simêtrico e assimêtrico alfa-potencia. Posteriormente nós estendemos a distribuição alfa-potência para o caso do modelo Birnbaum-Saunders, estudamos as propriedades deste novo modelo, desenvolvemos estimadores para os parametros e propomos estimadores com viés corrigido. Também introduzimos o modelo de regressão alfa-potência para dados censurados e não censurados e para o modelo de regressão log-linear Birnbaum-Saunders; aqui nós derivamos os estimadores dos parâmetros e estudamos algumas técnicas de validação dos modelos. Por ultimo nós fazemos a extensão multivariada do modelo alfa-potência e estudamos alguns processos de estimação dos parâmetros. Para todos os casos estudados apresentam-se ilustrações com dados já analisados previamente com outras suposições de distribuições. / In data analysis where data present certain degree of asymmetry the assunption of normality can result in an unreal situation and the application of this model can hide important caracteristics of the true model. Situations of this type has given strength to the use of asymmetric models with special emphasis on the skew-symmetric distribution developed by Azzalini (1985). In this work we present an alternative for data analysis in the presence of signi¯cant asymmetry or kurtosis, when compared with the normal distribution, as well as other situations that involve such model. We present and study of the properties of the ®-power and log-®-power distributions, where we also study the estimation problem, the observed and expected information matrices and the degree of bias in estimation using simulation procedures. A °exible model version is proposed for the ®-power distribution, following an extension to a bimodal version. Follows next an extension of the Birnbaum-Saunders distribution using the ®-power distribution, where some properties are studied, estimating approaches are developed as well as corrected bias estimator developed. We also develop censored and uncensored regression for the ®-power model and for the log-linear Birnbaum-Saunders regression models, for which model validation techniques are studied. Finally a multivariate extension of the ®-power model is proposed and some estimation procedures are investigated for the model. All the situations investigated were illustrated with data application using data sets previally analysed with other distributions.

Neste trabalho discutimos os principais argumentos da inferência bayesiana subjetivista. Posteriormente, a partir de uma revisão da literatura dos testes de hipóteses, os principais testes são analisados sob a ótica da teoria da decisão, particularmente no que tange às hipóteses precisas. Adicionalmente, funções de perda para testes de significância, seguindo a proposta de Fisher e do FBST, são analisadas e comparadas. / This work discusses the main points of the bayesian subjectivist inference. Posteriorly, from a literature review of hypothesis testing, the main approaches are interpreting from a decision-theoretic viewpoint, particularly regarding the precise hypotheses. Additionally, loss functions for tests of significance, following the proposal of Fisher and FBST, are analyzed and compared.

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.