Desenvolvemos um modelo estocástico da atividade elétrica de um neurônio motor do gânglio estomatogástrico de crustáceos, a partir de um modelo determinístico eletrofisiologicamente plausível. Com isso recuperamos características da dinâmica neural sempre observadas em neurônios isolados, tais como irregularidades nos padrões de disparos que não são reproduzidas pelo modelo determinístico original. Implementamos otimizações e simplificações no método numérico de simulação estocástica que permitiram rodar a simulação em tempo real para interagir modelos computacionais com neurônios biológicos, implementando sinapses artificiais entre eles. Por fim utilizamos o modelo e os métodos de simulação desenvolvidos para substituir neurônios do gânglio estomatogástrico e construir sistemas híbridos, que foram usados para verificar como ocorre a transmissão de informação entre neurônios biológicos e artificiais, quando a dinâmicas destes é estocástica ou determinística. / We developed a mathematical model of the electrical activity of a motor neuron from the stomatogastric ganglion of crustaceans. It was inspired on a previous existing deterministic model which is considered as electrophysiologically plausible in the recent literature. However, this deterministic model were not able to reproduce the irregular bursting behavior found in those biological neurons when isolated from the neural circuit. Our model, based on the microscopic stochastic behavior of the membrane ion channels, successfully reproduced the intrinsic irregular properties that were missing in the original deterministic model. To allow the real time performing of the stochastic model simulations we have to deal with some simplifications and to implement several optimizations that are also describe in detail. The real time version of our stochastic model was implemented in a dynamic clamp protocol to interface the computational model to real neurons. Finally, we applied the implemented versions of real time simulation and interfacing protocols to replace some biological bursting neurons of the stomatogastric ganglion. These hibrid neural networks were used to study how the information (diferent patterns of interspike intervals) is transmitted between biological and two types of artificial neurons: deterministic and stochastic.

Desenvolvemos um modelo estocástico da atividade elétrica de um neurônio motor do gânglio estomatogástrico de crustáceos, a partir de um modelo determinístico eletrofisiologicamente plausível. Com isso recuperamos características da dinâmica neural sempre observadas em neurônios isolados, tais como irregularidades nos padrões de disparos que não são reproduzidas pelo modelo determinístico original. Implementamos otimizações e simplificações no método numérico de simulação estocástica que permitiram rodar a simulação em tempo real para interagir modelos computacionais com neurônios biológicos, implementando sinapses artificiais entre eles. Por fim utilizamos o modelo e os métodos de simulação desenvolvidos para substituir neurônios do gânglio estomatogástrico e construir sistemas híbridos, que foram usados para verificar como ocorre a transmissão de informação entre neurônios biológicos e artificiais, quando a dinâmicas destes é estocástica ou determinística. / We developed a mathematical model of the electrical activity of a motor neuron from the stomatogastric ganglion of crustaceans. It was inspired on a previous existing deterministic model which is considered as electrophysiologically plausible in the recent literature. However, this deterministic model were not able to reproduce the irregular bursting behavior found in those biological neurons when isolated from the neural circuit. Our model, based on the microscopic stochastic behavior of the membrane ion channels, successfully reproduced the intrinsic irregular properties that were missing in the original deterministic model. To allow the real time performing of the stochastic model simulations we have to deal with some simplifications and to implement several optimizations that are also describe in detail. The real time version of our stochastic model was implemented in a dynamic clamp protocol to interface the computational model to real neurons. Finally, we applied the implemented versions of real time simulation and interfacing protocols to replace some biological bursting neurons of the stomatogastric ganglion. These hibrid neural networks were used to study how the information (diferent patterns of interspike intervals) is transmitted between biological and two types of artificial neurons: deterministic and stochastic.

Os silos verticais são estruturas com elevado índice de deformações excessivas e ruptura causados, principalmente, pelo desconhecimento da variabilidade nas pressões devidas ao produto armazenado. O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo teórico, numérico e experimental das pressões exercidas pelos produtos armazenados granulares nas paredes de silos esbeltos, com a proposta da incorporação de parâmetros com propriedades estocásticas, nos modelos de pressões apresentados na literatura. Os parâmetros mais relevantes dos modelos de pressões foram ajustados aos dados experimentais obtidos em um silo-piloto, utilizando a técnica de estimação de parâmetros por máxima verossimilhança (EMV), e, para isso, foram empregados os algoritmos genéticos (AGs) como procedimento de otimização. As avaliações experimentais no silo-piloto foram conduzidas com três produtos: soja, milho e ração. Com as variabilidades dos parâmetros dos modelos de pressões encontrados nos experimentos, a confiabilidade estrutural dos silos verticais metálicos cilíndricos de chapas onduladas e fundo plano foi avaliada por meio da técnica de simulação de Monte Carlo (SMC). Os resultados mostraram que os modelos de pressões de Janssen (1895) e de Jenike et al. (1973) podem ser utilizados para o cálculo das pressões com as variabilidades dos parâmetros representadas pela distribuição lognormal. A avaliação da probabilidade de falha para este sistema está acima dos limites recomendados internacionalmente, indicando que atenção especial deve ser dada aos projetos de silos verticais esbeltos. / Vertical silos are structures with a large number of deformations and failures mainly due to misunderstanding of pressure variability of the storage products. The aim of this work is theoretical, numerical and experimental study of wall pressure in slender silos with the incorporation of stochastic properties of the parameters in pressures models used in the international literature. The most relevant parameters of the pressure models were adjusted to the experimental data obtained from a pilot-silo using maximum likelihood function, and for this purpose, genetic algorithms (GA) were used in the optimization procedure. The experimental evaluation in pilot-silo was conducted with three different bulk solids, which are: maize, soy and animal feed mixture. With the pressures models parameters, the structural reliability of flat bottom corrugated cylindrical steel silos with was evaluated using Monte Carlo simulation (SMC) to simulate a stochastic process. The results showed that Janssen (1895) and Jenike et al. (1973) pressure models can be used to evaluate the pressures with the parameters uncertainties modeled to lognormal distributions. The reliability index determined in this structural system was less than international recommended values for the design of slender silos.

O objetivo deste trabalho é estudar a interação entre as autoridades fiscal e monetária no Brasil, de forma a mensurar o nível de dominância fiscal existente na economia brasileira. Para alcançar este objetivo, utiliza-se um modelo de equilíbrio geral dinâmico e estocástico desenvolvido para uma economia com rigidez de preços e com tendência inflacionária, cujos parâmetros de interesses são estimados por inferência bayesiana. Conclui-se que o nível de dominância fiscal na economia brasileira é baixa, em patamar comparado ao da economia norte-americana e canadense. Este resultado tem impacto direto na condução de políticas que visam a redução da inflação, sugerindo que esta atividade deva passar pelo encolhimento das metas inflacionárias, que impactaria diretamente na expectativa dos agentes sobre a inflação futura. / The purpose of this dissertartion is to analyse the interaction between fiscal and monetary authorities in Brazil, in a way that we can be able to measure the level of fiscal dominance occurring in brazilian economy. To attain this purpose, we make use of a dynamic stochastic general equilibrium model with sticky prices and non-zero trend inflation, whose parameters are estimated by bayesian inference. We conclude that the level of the fiscal dominance in Brazil is low, in scale compared to american e canadian economies. This result has consequence in policy conduction that aims to decrease inflation, suggesting that may be necessary straiten the inflation target to reduce the inflation and affect the agent’s expectation about the future inflation.

A presente tese de doutorado estuda a economia regional brasileira através de três ensaios. No primeiro, de longo prazo, são investigadas as hipóteses de convergência de renda e formação de clubes de crescimento, por meio de modelos multivariados de componentes não observados, caracterizados como estocásticos. Os resultados mostram que, em nível regional, apenas o Centro Oeste teve trajetória convergente no período analisado. Em nível estadual, há poucas evidências de convergência dentro de cada região. Em relação á formação de clubes, encontra-se o mesmo padrão verificado na literatura empírica brasileira, ou seja, a existência de dois grupos distintos, um mais rico que a média, formado por alguns estados do Sul, Sudeste e Centro Oeste (mais Amazonas), e um mais pobre que a média, formado por estados do Norte e Nordeste. No segundo ensaio, de curto prazo, investiga-se a existência de ciclos conjuntos regionais no Brasil, através de modelos MS-VAR, caracterizados como não lineares. Os resultados mostram similaridades entre os ciclos dentro de cada região, embora entre as diferentes regiões existam dinâmicas distintas. Não obstante, a região Sudeste é a mais semelhante à economia nacional. Adicionalmente destaca-se, em um extremo, as dinâmicas semelhantes do Sul e Centro Oeste, embora a última com desempenho de curto prazo mais satisfatório. Do outro, a fraca conexão regional do Norte e Nordeste, tanto em relação ao país quanto internamente. Finalmente, no terceiro ensaio, executa-se um survey da literatura empírica regional brasileira, condicionado aos problemas de pesquisa abordados nos ensaios anteriores. Tanto em relação ao crescimento de longo prazo quanto no que diz respeito aos ciclos econômicos, a revisão mostra que os principais resultados obtidos na tese de doutorado são amplamente compatíveis com os observados pelas principais publicações brasileiras recentes. Adicionalmente, no terceiro ensaio, salienta-se a necessidade da literatura empírica considerar dois aspectos metodológicos que podem condicionar os resultados: o problema da unidade de área modificável (MAUP), caracterizado como um aspecto metodológico geral; e o problema de escolha ótima do parâmetro de suavização na estimação de uma função de núcleo Kernel, caracterizado como um aspecto metodológico específico. Em relação ao segundo ponto, ilustra-se empiricamente a questão com os mesmos dados utilizados nos dois ensaios anteriores, séries de PIB per capita estaduais, de 1985 a 2008. Os resultados confirmam a sensibilidade das conclusões aos valores dos parâmetros de suavização, bem como corroboram a formação de dois clubes de crescimento no Brasil. / In this doctoral thesis are developed three related essays addressing regional economy. In the first, the income convergence and the growth club formation is analysed thorough a long run perspective using multivariate models of unobserved components, which are characterized as stochastic. The results show that, at the regional level, only the Midwest region presents a converging trajectory. At the state level, there are little evidences of convergence within each region. Regarding the club formation, the found results are similar to the existing results in the Brazilian empirical literature. Two distinct groups were found. One is richer than the average including some states from the South region, Southeast region and Midwest region (plus Amazonas from the North region). And the other is poorer than the average, including the states from the North and Northeast regions. In the second essay, using short run data, the formation of common or combined cycles in the Brazilian regions was investigated using MS-VAR models, characterized as non-linear. The cycles within the regions show similarities, although between regions the dynamics are distinct. Nevertheless, the Southeast region is most similar to the national economy. Additionally it is worth to highlight, in one hand the similar dynamics of South and Midwest, despite the more satisfying performance of Midwest. On the other hand, the North and Northeast show a weak connection internally and with the national economy. In the third essay, a survey of the Brazilian empirical literature about regional studies was developed. For both, long run growth and economic cycles, the results that were found in this doctoral thesis are broadly consistent with those found in the main recent Brazilian publications. Additionally, in the third essay, two methodological aspects which might influence the results are stressed: the problem of the modifiable area unit (MAUP), characterized as a general methodological aspect; and the problem of optimal choice of the smoothing parameter in the estimation of a kernel function, characterized as a specific methodological aspect. The second point is illustrated empirically using the same data from the two previous essays (state GNP from 1985 to 2008). The results confirm the sensitivity of the conclusions to the values of the smoothing parameters, as well as supporter the formation to two growth clubs in Brazil.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, the Lagrangian stochastic particle model LAMBDA is utilized to simulate the dispersion and the transport of contaminants under different atmospheric conditions. The analysis employs three different field experiments of atmospheric diffusion: the Copenhagen experiment, which was accomplished in unstable conditions, the Prairie Grass experiment in which was considered only neutral stability cases (mean wind velocity higher than 6ms-1) and the INEL experiment occurring in low wind stable conditions and presenting wind meandering phenomenon. LAMBDA is a tridimensional model to simulate the pollutants dispersion over flat terrain. The model solves the generalized form the Langevin Equation and it can use the higher moments of Eulerian probability density function of the wind velocity fluctuations. The main aim of this work is to test a new parameterization for the parameters p and q which represent the frequency associated to the meandering phenomenon. The new parameterization is expressed in terms of m , a non-dimensional quantity that controls the meandering oscillation frequency, and T , a time scale associated to the coherent structures in a fully developed turbulence. The simulations show that the LAMBDA model incorporating this new parameterization reproduces correctly the enhanced diffusion of passive scalars in a low wind speed stable atmospheric boundary layer. / Neste trabalho é utilizado o modelo de partículas estocástico Lagrangeano LAMBDA para simular a dispersão e o transporte de contaminantes sob diferentes condições atmosféricas. A análise emprega três diferentes experimentos de difusão atmosférica: o experimento de Copenhagen, que foi realizado sob condições convectivas, o experimento de Prairie Grass, em que foram considerados somente os casos de estabilidade neutra (velocidades do vento médio maiores que 6m/s) e o experimento de INEL realizado em condições estáveis com velocidade do vento fraco e apresentando o fenômeno de meandro do vento. LAMBDA é um modelo tridimensional para simular a dispersão de poluentes sobre terreno plano. O modelo resolve a forma generalizada da Equação de Langevin e pode usar os momentos de ordem superior da função densidade de probabilidade Euleriana das flutuações da velocidade do vento. O principal objetivo deste trabalho é testar uma nova parametrização dos parâmetros p e q que representam as frequências associadas ao fenômeno de meandro do vento. Esta nova parametrização é descrita em termos de m , uma quantidade adimensional que controla a frequência de oscilação do meandro e T , uma escala de tempo associada às estruturas coerentes em uma turbulência bem desenvolvida. As simulações demonstram que o modelo LAMBDA incorporando esta nova parametrização reproduz corretamente a difusão de escalares passivos em uma camada limite atmosférica estável com velocidade do vento fraco.

O objetivo deste trabalho é estudar a interação entre as autoridades fiscal e monetária no Brasil, de forma a mensurar o nível de dominância fiscal existente na economia brasileira. Para alcançar este objetivo, utiliza-se um modelo de equilíbrio geral dinâmico e estocástico desenvolvido para uma economia com rigidez de preços e com tendência inflacionária, cujos parâmetros de interesses são estimados por inferência bayesiana. Conclui-se que o nível de dominância fiscal na economia brasileira é baixa, em patamar comparado ao da economia norte-americana e canadense. Este resultado tem impacto direto na condução de políticas que visam a redução da inflação, sugerindo que esta atividade deva passar pelo encolhimento das metas inflacionárias, que impactaria diretamente na expectativa dos agentes sobre a inflação futura. / The purpose of this dissertartion is to analyse the interaction between fiscal and monetary authorities in Brazil, in a way that we can be able to measure the level of fiscal dominance occurring in brazilian economy. To attain this purpose, we make use of a dynamic stochastic general equilibrium model with sticky prices and non-zero trend inflation, whose parameters are estimated by bayesian inference. We conclude that the level of the fiscal dominance in Brazil is low, in scale compared to american e canadian economies. This result has consequence in policy conduction that aims to decrease inflation, suggesting that may be necessary straiten the inflation target to reduce the inflation and affect the agent’s expectation about the future inflation.

A presente tese de doutorado estuda a economia regional brasileira através de três ensaios. No primeiro, de longo prazo, são investigadas as hipóteses de convergência de renda e formação de clubes de crescimento, por meio de modelos multivariados de componentes não observados, caracterizados como estocásticos. Os resultados mostram que, em nível regional, apenas o Centro Oeste teve trajetória convergente no período analisado. Em nível estadual, há poucas evidências de convergência dentro de cada região. Em relação á formação de clubes, encontra-se o mesmo padrão verificado na literatura empírica brasileira, ou seja, a existência de dois grupos distintos, um mais rico que a média, formado por alguns estados do Sul, Sudeste e Centro Oeste (mais Amazonas), e um mais pobre que a média, formado por estados do Norte e Nordeste. No segundo ensaio, de curto prazo, investiga-se a existência de ciclos conjuntos regionais no Brasil, através de modelos MS-VAR, caracterizados como não lineares. Os resultados mostram similaridades entre os ciclos dentro de cada região, embora entre as diferentes regiões existam dinâmicas distintas. Não obstante, a região Sudeste é a mais semelhante à economia nacional. Adicionalmente destaca-se, em um extremo, as dinâmicas semelhantes do Sul e Centro Oeste, embora a última com desempenho de curto prazo mais satisfatório. Do outro, a fraca conexão regional do Norte e Nordeste, tanto em relação ao país quanto internamente. Finalmente, no terceiro ensaio, executa-se um survey da literatura empírica regional brasileira, condicionado aos problemas de pesquisa abordados nos ensaios anteriores. Tanto em relação ao crescimento de longo prazo quanto no que diz respeito aos ciclos econômicos, a revisão mostra que os principais resultados obtidos na tese de doutorado são amplamente compatíveis com os observados pelas principais publicações brasileiras recentes. Adicionalmente, no terceiro ensaio, salienta-se a necessidade da literatura empírica considerar dois aspectos metodológicos que podem condicionar os resultados: o problema da unidade de área modificável (MAUP), caracterizado como um aspecto metodológico geral; e o problema de escolha ótima do parâmetro de suavização na estimação de uma função de núcleo Kernel, caracterizado como um aspecto metodológico específico. Em relação ao segundo ponto, ilustra-se empiricamente a questão com os mesmos dados utilizados nos dois ensaios anteriores, séries de PIB per capita estaduais, de 1985 a 2008. Os resultados confirmam a sensibilidade das conclusões aos valores dos parâmetros de suavização, bem como corroboram a formação de dois clubes de crescimento no Brasil. / In this doctoral thesis are developed three related essays addressing regional economy. In the first, the income convergence and the growth club formation is analysed thorough a long run perspective using multivariate models of unobserved components, which are characterized as stochastic. The results show that, at the regional level, only the Midwest region presents a converging trajectory. At the state level, there are little evidences of convergence within each region. Regarding the club formation, the found results are similar to the existing results in the Brazilian empirical literature. Two distinct groups were found. One is richer than the average including some states from the South region, Southeast region and Midwest region (plus Amazonas from the North region). And the other is poorer than the average, including the states from the North and Northeast regions. In the second essay, using short run data, the formation of common or combined cycles in the Brazilian regions was investigated using MS-VAR models, characterized as non-linear. The cycles within the regions show similarities, although between regions the dynamics are distinct. Nevertheless, the Southeast region is most similar to the national economy. Additionally it is worth to highlight, in one hand the similar dynamics of South and Midwest, despite the more satisfying performance of Midwest. On the other hand, the North and Northeast show a weak connection internally and with the national economy. In the third essay, a survey of the Brazilian empirical literature about regional studies was developed. For both, long run growth and economic cycles, the results that were found in this doctoral thesis are broadly consistent with those found in the main recent Brazilian publications. Additionally, in the third essay, two methodological aspects which might influence the results are stressed: the problem of the modifiable area unit (MAUP), characterized as a general methodological aspect; and the problem of optimal choice of the smoothing parameter in the estimation of a kernel function, characterized as a specific methodological aspect. The second point is illustrated empirically using the same data from the two previous essays (state GNP from 1985 to 2008). The results confirm the sensitivity of the conclusions to the values of the smoothing parameters, as well as supporter the formation to two growth clubs in Brazil.

Os silos verticais são estruturas com elevado índice de deformações excessivas e ruptura causados, principalmente, pelo desconhecimento da variabilidade nas pressões devidas ao produto armazenado. O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo teórico, numérico e experimental das pressões exercidas pelos produtos armazenados granulares nas paredes de silos esbeltos, com a proposta da incorporação de parâmetros com propriedades estocásticas, nos modelos de pressões apresentados na literatura. Os parâmetros mais relevantes dos modelos de pressões foram ajustados aos dados experimentais obtidos em um silo-piloto, utilizando a técnica de estimação de parâmetros por máxima verossimilhança (EMV), e, para isso, foram empregados os algoritmos genéticos (AGs) como procedimento de otimização. As avaliações experimentais no silo-piloto foram conduzidas com três produtos: soja, milho e ração. Com as variabilidades dos parâmetros dos modelos de pressões encontrados nos experimentos, a confiabilidade estrutural dos silos verticais metálicos cilíndricos de chapas onduladas e fundo plano foi avaliada por meio da técnica de simulação de Monte Carlo (SMC). Os resultados mostraram que os modelos de pressões de Janssen (1895) e de Jenike et al. (1973) podem ser utilizados para o cálculo das pressões com as variabilidades dos parâmetros representadas pela distribuição lognormal. A avaliação da probabilidade de falha para este sistema está acima dos limites recomendados internacionalmente, indicando que atenção especial deve ser dada aos projetos de silos verticais esbeltos. / Vertical silos are structures with a large number of deformations and failures mainly due to misunderstanding of pressure variability of the storage products. The aim of this work is theoretical, numerical and experimental study of wall pressure in slender silos with the incorporation of stochastic properties of the parameters in pressures models used in the international literature. The most relevant parameters of the pressure models were adjusted to the experimental data obtained from a pilot-silo using maximum likelihood function, and for this purpose, genetic algorithms (GA) were used in the optimization procedure. The experimental evaluation in pilot-silo was conducted with three different bulk solids, which are: maize, soy and animal feed mixture. With the pressures models parameters, the structural reliability of flat bottom corrugated cylindrical steel silos with was evaluated using Monte Carlo simulation (SMC) to simulate a stochastic process. The results showed that Janssen (1895) and Jenike et al. (1973) pressure models can be used to evaluate the pressures with the parameters uncertainties modeled to lognormal distributions. The reliability index determined in this structural system was less than international recommended values for the design of slender silos.

O objetivo deste trabalho é estudar a interação entre as autoridades fiscal e monetária no Brasil, de forma a mensurar o nível de dominância fiscal existente na economia brasileira. Para alcançar este objetivo, utiliza-se um modelo de equilíbrio geral dinâmico e estocástico desenvolvido para uma economia com rigidez de preços e com tendência inflacionária, cujos parâmetros de interesses são estimados por inferência bayesiana. Conclui-se que o nível de dominância fiscal na economia brasileira é baixa, em patamar comparado ao da economia norte-americana e canadense. Este resultado tem impacto direto na condução de políticas que visam a redução da inflação, sugerindo que esta atividade deva passar pelo encolhimento das metas inflacionárias, que impactaria diretamente na expectativa dos agentes sobre a inflação futura. / The purpose of this dissertartion is to analyse the interaction between fiscal and monetary authorities in Brazil, in a way that we can be able to measure the level of fiscal dominance occurring in brazilian economy. To attain this purpose, we make use of a dynamic stochastic general equilibrium model with sticky prices and non-zero trend inflation, whose parameters are estimated by bayesian inference. We conclude that the level of the fiscal dominance in Brazil is low, in scale compared to american e canadian economies. This result has consequence in policy conduction that aims to decrease inflation, suggesting that may be necessary straiten the inflation target to reduce the inflation and affect the agent’s expectation about the future inflation.