Sunlight is a multidimensional phenomenon that influences occupant’s comfort and well-being through its dynamic visual and thermal attributes. Previous studies suggested that the presence of sunlight patterns in space was cheering and visually interesting, which could improve visual comfort and space quality. However, it remains unclear what the attributes of visually interesting sunlight patterns are, and whether their visual interest influences visual comfort. This dissertation aims to answer three main questions: (1) is there a difference in visual interest and mood response among different projected light patterns? (2) How do sunlight patterns of different geometries influence visual interest and visual comfort in offices? And (3) what are the geometrical attributes of sunlight patterns that should be implemented in office spaces? To address these questions, a series of four studies were conducted. The first two studies extended empirical findings on visual interest and mood responses elicited by varying complexities of fractal and non-fractal light patterns projected on walls and floors of an interior space. These two studies determined which patterns to be further examined in Studies 3 and 4, which investigated the visual comfort, visual interest of sunlight patterns, and view quality under three different window conditions in office spaces. The results of studies 1 and 2 suggested that fractal light patterns of medium to medium-high complexity, quantified by the fractal dimension in the range (D=1.5-1.7), were significantly more visually interesting than other patterns. Both studies found that fractal compared to non-fractal light patterns provided a better balance between relaxation and excitement. Study 3 found that the fractal pattern was associated with a significant increase in visual comfort, compared to the striped pattern, though the difference in visual interest between the two patterns was not statistically significant. Study 4 found that the effect of the fractal pattern on visual comfort, visual interest of sunlight patterns, and view quality was dependent on occupant’s view direction and façade orientation. These findings can have implications for the design and control of facade systems to improve occupant’s visual comfort, interest, and view quality in work environments. This dissertation includes both previously published/unpublished and co-authored material. / 2019-01-27

Alcançar altas taxas de dados em comunicações sem fio é difícil. Altas taxas de dados para redes locais sem fio tornou-se comercialmente um sucesso por volta do ano de 2000. Redes de longa distância sem fio ainda são projetados e utilizados principalmente para serviços de voz em baixas taxas. Apesar de muitas tecnologias promissoras, a realidade de uma rede de área ampla que atenda muitos usuários com altas taxas de dados e largura de banda e consumo de energia razoáveis, além de uma boa cobertura e qualidade no serviço ainda é um desafio. O objetivo do IEEE 802.16 é projetar um sistema de comunicação sem fio para obter uma internet de banda larga para usuários móveis em uma área metropolitana. É importante perceber que o sistema WIMAX tem que enfrentar desafios semelhantes aos existentes sistemas celulares e seu desempenho eventual será delimitado pelas mesmas leis da física e da teoria da informação. Em muitas áreas da engenharia elétrica, tem-se direcionado atenção à miniaturização de componentes e equipamentos. Em particular, antenas não são exceções. Desde que Wheeler iniciou estudos sobre os limites fundamentais de miniaturização de antenas, o assunto tem sido discutido por muitos estudiosos e várias contribuições nesse sentido foram feitas desde então. Os avanços das últimas décadas na área de microeletrônica permitiram a miniaturização dos demais componentes empregados no desenvolvimento de equipamentos eletrônicos e disponibilizaram o uso de aparelhos compactos, leves e com diversas funcionalidades e aplicações comerciais. No entanto, ainda que a integração de circuitos seja uma realidade, a integração completa de um sistema de comunicação sem fio, incluindo a antena, é ainda um dos grandes desafios tecnológicos. No caso de antenas impressas procura-se continuamente desenvolver antenas que, além de compactas, apresentem maior largura de banda, ou operação em múltiplas bandas dada sua inerente característica de banda estreita em projetos convencionais. Neste trabalho, o foco está na miniaturização de antenas impressas através da aplicação de fractais. São apresentadas comparações entre antenas fractais quadradas de Minkowski e fractais triangulares de Koch. Inicialmente, antenas 6 impressas com geometrias convencionais quadradas e triangulares foram projetadas para ter a mesma frequência de ressonância. Depois disso, as estruturas fractais de Minkowski Island e Koch Loop foram implementadas nas antenas quadrada e triangular, respectivamente, até a terceira iteração. As frequências escolhidas foram as de 2,4 GHz, 3,5 GHz, 5,0 GHz e 5,8 GHz. Diversos protótipos foram construídos em dois substratos de permissividade diferentes, o FR-4 e o DUROID 5870. Para validar os resultados foram construídas antenas na frequência de 3,5 GHz para as geometrias quadrada e triangular e suas iterações fractais. A contribuição deste trabalho está na análise sobre as vantagens e desvantagens de cada uma das estruturas propostas. Dependendo dos requisitos de um projeto, a opção pode ser por antenas miniaturizadas com maior largura de banda, como normalmente acontece em alguns projetos comerciais. Entretanto, o interesse por bandas estreitas muitas vezes pode ser um requisito, principalmente para emprego militar, onde por vezes a máxima discrição na transmissão é uma exigência. Além disso, também foi feita uma análise sobre as geometrias que atingiram maior miniaturização. / Achieving high data rates in wireless communication is difficult. High data rates for wireless local area networks became commercially successful only around 2000. Wide area wireless networks are still designed and used primarily for low rate voice services. Despite many promising technologies, the reality of a wide area network that services many users at high data rates with reasonable bandwidth and power consumption, while maintaining high coverage and quality of service has not been achieved. The goal of the IEEE 802.16 was to design a wireless communication system processing to achieve a broadband internet for mobile users over a wide or metropolitan area. It is important to realize that WIMAX system have to confront similar challenges as existing cellular systems and their eventual performance will be bounded by the same laws of physics and information theory. In many areas of electrical engineering, miniaturization has been an important issue. Antennas are not an exception. After Wheeler initiated studies on the fundamental limits for miniaturization of antennas, this subject has been extensively discussed by several scholars and many contributions have been made. The advances of recent decades in the field of microelectronics enabled the miniaturization of components and provided the use of compact, lightweight, equipments with many features in commercial applications. Although circuit integration is a reality, the integration of a complete system, including its antenna, is still one of the major technological challenges. In the case of patch antennas, the search is for compact structures with increased bandwidth, due to the inherent narrowband characteristic of this type of antenna. In this work the focus is on a comparison between the Minkowski and the Koch Fractal Patch Antennas. Initially, patch antennas with conventional square and triangular geometries were simulated to present the same resonance frequency. After that, fractal Minkowski and Koch Island Loop antennas were implemented in the square and triangular geometries, respectively, to the third iteration. A comparison was made for two substrates of different permittivities FR-4 and DUROID 5870 at the frequencies of 2,4 GHz; 3,5 GHz; 5,0 GHz and 5,8 GHz. 8 Prototype antennas were built using FR-4 and DUROID 5870 to resonate at a frequency of 3,5 GHz to validate simulation results. The contribution of this work is the analysis of the advantages and disadvantages of each proposed fractal structure. According to the project requirements, the best option can be use a miniaturized antenna with a wider band, as in commercial projects. Particularly in military applications, a narrow band antenna can be a requirement, as sometimes maximum discretion in transmission is a paramount. An additional analysis was performed to verify which of the geometries fulfilled the miniaturization criteria of Hansen.

Os íons Cloreto são responsáveis por altas velocidades de corrosão das armaduras, reduzindo a vida útil das estruturas de concreto. A penetração desses íons Cloreto depende de vários fatores ligados à natureza do concreto de cobrimento e também ao meio ambiente. Os principais fatores ambientais que influenciam a penetração e movimentação dos íons Cloreto são a temperatura, a umidade relativa e o regime de chuvas e de ventos. Com o intuito de analisar a ação do micro-clima na penetração dos íons Cloreto no concreto, o presente trabalho realiza um estudo laboratorial com três regiões de exposição em quatro temperaturas distintas, verificando a concentração de Cloretos em algumas profundidades, e conclui-se com o desenvolvimento de um modelo matemático utilizando a Lógica Difusa para a determinação do Coeficiente de Difusão de Cloretos e um modelo Fractal e a 2 Lei de Fick para a determinação da concentração de Cloretos. Os resultados obtidos indicam a influência dos parâmetros ambentais estudados e apresentam boas perspectivas para a utilização da Lógica Difusa no desenvolvimento de modelos de previsão para o concreto.

A compressão de dados é uma ferramenta importante para o armazenamento e a transmissão da informção. Dentro do domínio da imagem digital, uma técnica nova de codificação chamada de Codificação Fractal despertou muito interesse nos último dez anos. O princípio derivado da codificação da imagem por fractal consiste em encontrar uma regra de constução que produza uma imagem fractal, que se aproxime da imagem original. A proposta desta tese consiste em duas partes. A primeira deve rever a codificação imagem por fractal baseada em ações de transformação interativas. Inicialmente, a base teórica é esboçada. O centro desta base teórica é o teorema de mapeamento contrativo e as propriedades matemáticas do Sistema de Função Interativa (IFS). Além disso, o algoritmo fractal clássico de compressão e suas alternativas, incluindo vários métodos de partição da imagem, procurando a estratégia e a classificação do bloco de domínio também são revistas. A segunda parte deve desenvolver um método novo, chamado Codificação Hierárquica de Blocos para comprimir as imagens coloridas, baseado na Codificação Fractal (HCBC). Este método transforma os três planos de cores de uma imagem colorida para uma imagem de um plano de cor através da extração das correlações entre os três planos de cores da imagem original. Ele divide hierarquicamente os três planos de cores em blocos homogêneos. Cada bloco é representado pelo valor médio dos coeficientes tricromáticos dos pixels, e uma imagem composta por um plano de cor comprimida pela codificação fractal. A reconstrução é feita pelo algoritmo de codificaçãp fractal com os valores médios associados a cada bloco. Para decodificar inteiramente a imagem colorida reconstruí-se pelo algoritmo de codificação fractal e pelos valores médios do coeficiente tricromáticos obtida pelo HCBC. Comparado com o método de codificação fractal de três-componentes separados, o método proposto consegue o mesmo nível da qualidade de reconstrução, mas, o que é mais importante, com uma maior taxa de compressão e um menor tempo de compressão.

Micro Hall probe magnetometry has been used to investigate the magnetisation of various electrodeposited microcrystals. Superconducting tin crystals of almost perfect square cuboid shapes exhibit a strong size dependence of the supercooling of the superconducting state and, for the smallest accessible crystals, the crossover to the mesoscopic regime can be readily explored close to their critical temperatures. Experimental results are in good agreement with Ginzburg-Landau simulations using the exact experimental parameters. Electroplating of the tin cores with another material provides unique core-shell structures of either two superconductors (S-S’: tin-lead) or of a superconducting core, covered with a ferromagnetic shell (S-F: tin/lead-nickel). The critical parameters of the tin core in Sn-Pb core-shell crystals are considerably enhanced and superconductivity in the tin core is detected up to 1:16 TSn c . Little-Parks oscillations in the shell can be analysed to reveal the extent of the superconducting sheath and hence can be utilised to measure the range of the proximity effect close to the critical temperature of the shell. In S-F core-shell structures, field cancellation effects govern the overall behaviour. Under certain conditions it was possible to switch the overall magnetic response from para(ferro-)magnetic to diamagnetic and back at finite applied fields. Micromagnetic simulations qualitatively reproduce the experimentally observed effects. Applications for the core-shell structures include magnetic guidance or memory devices.

The goals of this thesis were: (1) to develop a data acquisition system for measuring gait parameters and (2) to determine the effect of knee pads on gait and comfort. The data acquisition system consisted of a data acquisition card that was inserted in the PC card (PCMCIA) slot of a laptop computer, a knee goniometer, foot switches, and pressure sensors. Various drive circuits were designed to connect the different sensors to the data acquisition card. The gait analysis results showed that the knee pads do not have a significant effect on long range gait correlations calculated from the stride interval. Pressure measurements between the knee pads and the knee showed that a pressure in the range of 0 to 8.31 psi occurred when kneeling. The maximum pressure for the sensor located under the top strap of the knee pad occurred when getting into and out of the kneeling stance. The data acquisition system successfully met the design objectives. The stride interval was recorded and analyzed, and pressures were successfully measured and analyzed.

O volume de informação manipulada em sistemas apoiados por computador tem crescido tanto no número de objetos que compõem os conjuntos de dados quanto na quantidade e na complexidade dos atributos. Em conjuntos de dados do mundo real, a uniformidade na distribuição de valores e a independência entre atributos são propriedades bastante incomuns. De fato, dados reais são em geral caracterizados pela ampla presença de correlações entre seus atributos. Além disso, num mesmo conjunto podem existir correlações de naturezas diversas, como correlações lineares, não-lineares e não-polinomiais. Todo esse cenário pode degradar a performance dos algoritmos que manipulam e, principalmente, dos que realizam análises dos dados. Além da grande quantidade de objetos a serem tratados e do número elevado de atributos, as correlações nem sempre são conhecidas, o que pode comprometer a eficácia de tais algoritmos. Nesse contexto, as técnicas de redução de dimensionalidade permitem diminuir o número de atributos de um conjunto de dados, minimizando assim os problemas decorrentes da alta dimensionalidade. Algumas delas são baseadas na análise de correlações e, com o objetivo de reduzir a perda de informação relevante causada pela remoção de atributos, procuram eliminar apenas aqueles que sejam correlacionados aos restantes. No entanto, essas técnicas geralmente analisam como cada atributo está correlacionado a todos os demais, tratando o conjunto de atributos como um todo e usando ferramentas de análise estatística. Esta tese propõe uma abordagem diferente, baseada na Teoria dos Fractais, para detectar a existência de correlações e identificar subconjuntos de atributos correlacionados. Para cada correlação encontrada é possível ainda identificar quais são os atributos que melhor a descrevem. Conseqüentemente, um subconjunto de atributos relevantes para representar as características fundamentais dos dados é determinado, não apenas com base em correlações globais entre todos os atributos, mas também levando em consideração especificidades de correlações que envolvem subconjuntos reduzidos. A técnica apresentada é uma ferramenta a ser utilizada em etapas de pré-processamento de atividades de descoberta de conhecimento, principalmente em operações de seleção de atributos para redução de dimensionalidade. A proposta para a identificação de correlações e os conceitos que a fundamentam são validados por meio de estudos experimentais usando tanto dados sintéticos quanto reais. Finalmente, os conceitos básicos da Teoria dos Fractais são aplicados na análise de comportamento de data streams, também constituindo uma contribuição relevante desta tese de doutorado. / The volume of information processed by computer-based systems has grown not only in the amount of data but also in number and complexity of attributes. In real world datasets, uniform value distribution and independence between attributes are rather uncommon properties. In fact, real data is usually characterized by vast existence of correlated attributes. Moreover, a dataset can present different types of correlations, such as linear, non-linear and non-polynomial. This entire scenario may degrade performance of data management and, particularly, data analysis algorithms, as they need to deal with large amount of data and high number of attributes. Furthermore, correlations are usually unknown, which may jeopardize the efficacy of these algorithms. In this context, dimensionality reduction techniques can reduce the number of attributes in datasets, thus minimizing the problems caused by high dimensionality. Some of these techniques are based on correlation analysis and try to eliminate only attributes that are correlated to those remaining, aiming at diminishing the loss of relevant information imposed by attribute removal. However, techniques proposed so far usually analyze how each attribute is correlated to all the others, considering the attribute set as a whole and applying statistical analysis tools. This thesis presents a different approach, based on the Theory of Fractals, to detect the existence of correlations and to identify subsets of correlated attributes. In addition, the proposed technique makes it possible to identify which attributes can better describe each correlation. Consequently, a subset of attributes relevant to represent the fundamental characteristics of the dataset is determined, not only based on global correlations but also considering particularities of correlations concerning smaller attribute subsets. The proposed technique works as a tool to be used in preprocessing steps of knowledge discovery activities, mainly in feature selection operations for dimensionality reduction. The technique of correlation detection and its main concepts are validated through experimental studies with synthetic and real data. Finally, as an additional relevant contribution of this thesis, the basic concepts of the Theory of Fractals are also applied to analyze data streams behavior.

Este trabalho teve como objetivo verificar a funcionabilidade de diferentes técnicas de imposição e de controle de sucção, bem como comparar os resultados por elas fornecidas, quando à determinação de certas características e propriedades dos solos não saturados. As técnicas testadas foram a de translação de eixos (TE), a osmótica (MO), a do papel filtro (PF), a do tensiômetro de alta capacidade (TAC) e a de controle da sucção por imposição da umidade relativa (CSIUR). Verificou-se que a variabilidade de cada um dos métodos estudados é da mesma ordem de grandeza das comumente medidas nos ensaios correntes na mecânica dos solos. Foi possível, também, estabelecer os limites de equivalência de resultados fornecidos por diferentes técnicas, quando se mediram as características de retenção de água, a compressibilidade e a resistência à compressão simples dos solos objeto de estudo. Constatou-se também a dificuldade de utilização do método osmótico no solo siltoso (caulim), provavelmente, pela ocorrência de reações que bloquearam a continuidade da osmose e do TAC na medição da sucção apresentando valores sempre crescentes da sucção sem estabilização dos valores lidos em solos com macro-porosidade considerável. Finalmente, desenvolveu-se e testou-se um método de previsão baseado na geometria fractal, que se mostrou eficiente para reproduzir a curva de retenção de água no solo

Orientador: Daniel Miranda Machado. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, 2013

Resumo: As características estruturais de sonogéis obtidos a partir da hidrólise ácida do TEOS estimulada por ultrasom foram estudadas por espalhamento de raios-x a baixo ângulo (SAXS). O estudo inclui: i) o processo de agregação em diferentes temperaturas; ii) o envelhecimento dos géis úmidos na fase líquida de preparação e depois da troca da fase líquida por álcool e acetona; iii) a secagem dos géis; iv) a estrutural evolução de xerogéis e aerogéis com o tratamento térmico até 1100 oC; e v) um estudo comparativo usando SAXS e adsorção de nitrogênio na caracterização de aerogéis e xerogéis... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The structural characteristics of acid-catalyzed and ultrasound stimulated TEOS-derived sonogels were studied by small-angle x-ray scattering (SAXS). The study includes: i) the aggregation process at different temperatures; ii) the ageing of the wet gels in the liquid phase as prepared and after exchanging the liquid phase by alcohol and acetone; iii) the drying of the gels; iv) the structural evolution of xerogels and aerogels under heat treatment up to 1100 oC; and v) a comparative study using SAXS and nitrogen adsorption in the characterization of aerogels and xerogels... (Complete abstract, click electronic access below)