This thesis reports case studies of students working with context rich problems (CRP) and mini projects (MP) in physics in an upper secondary school class and in a physics teacher education class at university. The students report a big shift from physics in secondary school as fun and easy, to physics in upper secondary school as boring, difficult and with lack of time for reflections and physics talking, but they also found physics as interesting in itself. In order to study how group discussions in physics influence the students learning and to study the phenomena of students’ ownership of learning (SOL) we introduced CRP and MP. We video recorded five groups with 14 teacher students at university in the end of 2002, and five group with 15 students at upper secondary school during the beginning of their second physics course in the spring term in 2003. MP and CRP in physics were used as instructional settings in order to give students possibility to strengthen their holistic understanding and their possibilities to ownership. When students get the opportunity to manage their own learning and studying by open-ended tasks in physics, without the teacher determining all details of the performance, this gives more ownership of learning. The advantage of MPs and CRPs from the student’s point of view is more freedom to act, think and discuss and from the teacher’s view, to get insights of the students’ ability and how they really think in physics. The ownership is found to be crucial for motivation and development of competence. Students’ ownership of learning (SOL) is the students’ influence/impact to affect tasks and the learning environment in such a way that the students have a real opportunity to achieve learning of physics. Students’ ownership of learning (SOL) is found at two levels: Group level: At the start of a task the SOL is determined by the design of the task. The choice of task, the performance (when, how, where), the level of result and presentatio n and report have to be determined by the students themselves. Individual level: A person’s experiences and anomalies of understanding have created unique questions that can create certain aspects of the task that drive this person to be very active and highly motivated. This gives the person a high individual ownership. We developed hypotheses concerning the relation between ownership, motivation and competence and we see some evidence in the cases reported in this thesis. The importance of exploratory talks to enhance learning, and to see aspects of communication as part of the motivation are discussed in the model of ownership, motivation and competence that is proposed.

Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2011. / ENGLISH ABSTRACT: Modern-day processors are not getting any faster. Due to the power consumption limit of frequency scaling, parallel processing is increasingly being used to decrease computation time. In this thesis, several parallel paradigms are used to improve the performance of commonly serial SAO programs. Four novelties are discussed: First, replacing double precision solvers with single precision solvers. This is attempted in order to take advantage of the anticipated factor 2 speed increase that single precision computations have over that of double precision computations. However, single precision routines present unpredictable performance characteristics and struggle to converge to required accuracies, which is unfavourable for optimization solvers. Second, QP and dual are statements pitted against one another in a parallel environment. This is done because it is not always easy to see which is best a priori. Therefore both are started in parallel and the competing threads are cancelled as soon as one returns a valid point. Parallel QP vs. dual statements prove to be very attractive, converging within the minimum number of outer iterations. The most appropriate solver is selected as the problem properties change during the iteration steps. Thread cancellation poses problems caused by threads having to wait to arrive at appropriate checkpoints, thus su ering from unnecessarily long wait times because of struggling competing routines. Third, multiple global searches are started in parallel on a shared memory system. Problems see a speed increase of nearly 4x for all problems. Dynamically scheduled threads alleviate the need for set thread amounts, as in message passing implementations. Lastly, the replacement of existing matrix-vector multiplication routines with optimized BLAS routines, especially BLAS routines targeted at GPGPU technologies (graphics processing units), proves to be superior when solving large matrix-vector products in an iterative environment. These problems scale well within the hardware capabilities and speedups of up to 36x are recorded. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Hedendaagse verwerkers word nie vinniger nie as gevolg van kragverbruikingslimiet soos die verwerkerfrekwensie op-skaal. Parallelle prosesseering word dus meer dikwels gebruik om berekeningstyd te laat daal. Verskeie parallelle paradigmas word gebruik om die prestasie van algemeen sekwensiële optimeringsprogramme te verbeter. Vier ontwikkelinge word bespreek: Eerste, is die vervanging van dubbel presisie roetines met enkel presisie roetines. Dit poog om voordeel te trek uit die faktor 2 spoed verbetering wat enkele presisie berekeninge het oor dubbel presisie berekeninge. Enkele presisie roetines is onvoorspelbaar en sukkel in meeste gevalle om die korrekte akkuraatheid te vind. Tweedens word QP teen duale algoritmes in ’n parallel omgewing gebruik. Omdat dit nie altyd voor die tyd maklik is om te sien watter een die beste gaan presteer nie, word almal in parallel begin en die mededingers word dan gekanselleer sodra een terugkeer met ’n geldige KKT punt. Parallele QP teen duale algoritmes blyk om baie aantreklik te wees. Konvergensie gebeur in alle gevalle binne die minimum aantal iterasies. Die mees geskikte algoritme word op elke iterasie gebruik soos die probleem eienskappe verander gedurende die iterasie stappe. “Thread” kanseleering hou probleme in en word veroorsaak deur “threads” wat moet wag om die kontrolepunte te bereik, dus ly die beste roetines onnodig as gevolg van meededinger roetines was sukkel. Derdens, verskeie globale optimerings word in parallel op ’n “shared memory” stelsel begin. Probleme bekom ’n spoed verhoging van byna vier maal vir alle probleme. Dinamiese geskeduleerde “threads” verlig die behoefte aan voorafbepaalde “threads” soos gebruik word in die “message passing” implementerings. Laastens is die vervanging van die bestaande matriks-vektor vermenigvuldiging roetines met geoptimeerde BLAS roetines, veral BLAS roetines wat gerig is op GPGPU tegnologië. Die GPU roetines bewys om superieur te wees wanneer die oplossing van groot matrix-vektor produkte in ’n iteratiewe omgewing gebruik word. Hierdie probleme skaal ook goed binne die hardeware se vermoëns, vir die grootste probleme wat getoets word, word ’n versnelling van 36 maal bereik.

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Tributos implícitos refletem a extensão pela qual ativos favorecidos tributariamente têm seu retorno pré-imposto reduzido em comparação com o retorno pré-imposto de ativos sem benefício fiscal e de risco similar. Em condição de equilíbrio de mercado, se dois ativos de riscos semelhantes possuírem o mesmo fluxo de caixa pré-imposto, mas um deles for favoravelmente tributado em relação ao outro, haverá maior demanda pelo ativo menos tributado, que terá, portanto, seu preço relativo aumentado. Conseqüentemente, dado que o retorno pós-imposto é o mesmo para ambos, o retorno pré-imposto do ativo favorecido será menor que o retorno pré-imposto do ativo não-beneficiado. A perda de retorno pré-imposto sofrida pelo ativo beneficiado decorre da tributação implícita. O aumento de preço do ativo beneficiado pressupõe que haja um detentor disposto a vendê-lo um tipo de investidor para o qual a alteração nos preços relativos acontece sem que o seu retorno pós-imposto se altere: o investidor marginal. Investidores que possuam alíquota marginal de imposto explícita diferente da suportada pelo investidor marginal formam a denominada clientela tributária, que se constitui por um investidor para o qual a mudança nos preços relativos alteraria também o seu retorno pós-imposto. Os objetivos da tese são apresentar a teoria econômica e os conceitos subjacentes à tributação implícita, assim como comprová-la empiricamente. Trata-se de tema importante, pois traz à luz um tipo de tributação ainda pouco visível para a maioria dos indivíduos e das empresas, mas que é tão material quanto a explícita (descrita nos códigos e regulamentos tributários e provisionada nas demonstrações financeiras). A MP nº 281/2006, que introduziu a isenção de imposto de renda para os rendimentos produzidos por títulos públicos federais adquiridos por estrangeiros, foi o evento ao redor do qual se examinou o efeito causado pela isenção sobre os retornos da NTN-B, título escolhido pelos não-residentes à época do ato. A hipótese testada foi de que a entrada maciça do investidor estrangeiro reduziria significativamente o retorno pré-imposto do título. Para os testes, empregou-se a análise de séries temporais: o mesmo título foi utilizado antes (sem benefício fiscal) e depois (beneficiado quando adquirido por estrangeiros) da MP. Assim, a diferença de percepção de risco que investidores possuem ao carregar ativos diferentes ficou mitigada, o que permitiu que se isolasse o efeito do benefício tributário sobre os retornos. Os resultados confirmaram que o investidor estrangeiro sofreu uma significativa tributação implícita: a depender da série da NTN-B, o investidor estrangeiro foi tributado implicitamente de 11% a 13%. A pesquisa contém também uma outra situação relacionada à MP nº 281/2006, mas que decorreu de falta de liquidez da NTN-B, quando o estrangeiro quis sair do mercado em momento posterior à entrada em vigor da MP. Nesse segundo instante, comprovou-se que o investidor estrangeiro recebeu um tributo implícito pago pelo governo brasileiro. Procurou-se demonstrar que o tributo implícito não é tipicamente pago para as autoridades tributárias. Na entrada do estrangeiro, houve pagamento de tributo implícito do não-residente para o investidor nacional. No momento seguinte, quando o investidor estrangeiro desejou sair do papel, o governo pagou o imposto implícito recebido pelo não-residente. Esses resultados contribuem para a pesquisa tributária no Brasil ao trazer novos conceitos correlatos à tributação implícita e demonstrar empiricamente que alterações tributárias podem resultar em alteração no retorno pré-imposto de ativos. Por exemplo, decisões de investidores podem ser afetadas quando uma empresa que tradicionalmente pagava dividendos passa a distribuir o seu lucro na forma de juros sobre capital próprio, conforme prediz a teoria da clientela tributária. Os resultados e conceitos também podem auxiliar na análise das conseqüências, sobre a economia como um todo, da implantação de políticas tributárias, assim como na implementação específica de determinado incentivo tributário sobre o retorno pré-imposto dos mais variados tipos de ativo. / Implicit taxes reflect the extent to which tax-favored assets bear lower pre-tax returns than do tax-disfavored assets of similar risk. In equilibrium, when two assets give rise to identical pre-tax cash flows, but the cash flows from one asset are taxed more favorably than those from the other asset, the tax-favored asset will increase relative to the price of the taxdisfavored asset. Consequently, given that the after-tax returns are the same to both assets, the pre-tax rate of return to the tax-favored asset will fall below that for the tax-disfavored asset. The loss of pre-tax return bore by the tax-favored asset is due to the implicit tax. The price rise of the tax-favored asset indicates that there is an investor willing to sell it a kind of investor to whom the prices of the assets change, with the result that the after-tax rates of return will remain the same to them (the marginal investor). Investors with explicit tax rates different from the explicit tax rate faced by marginal investors form a group of investors known as tax clientele. Those investors (clientele) are not indifferent to assets differently taxed. This research aims to present the economic theory and the main concepts related to implicit taxes, and still to test empirically its existence. Implicit taxes are an important issue because it sheds light upon a kind of taxation practically invisible to most people and businesses, but yet as real as the explicit taxes. The Provisional Measure n. 281/2006, which provided income tax exemption to non-resident investors who acquired federal government bonds, was the event chosen to empirically test for implicit tax effects, by examining NTN-B return changes surrounding the act. Indications suggested that foreign investors focused on a long-term Brazilian bond called NTN-B. The hypothesis to be tested was that the massive entrance of foreign investors would significantly reduce the NTN-B pre-tax return. Time series analysis was employed: the same bond was used before (without the tax exemption) and after (with the tax exemption) the act. Therefore, this study is less subject to confounding cross-sectional risk differences, helping to distinguish between the effects of taxes and risk. Results of empirical tests report a significant decrease of return suffered by the foreign investor, from 11% to 13%, depending on the bond invested. The study also investigates another event related to the tax exemption, but actually connected to the small liquidity of the NTN-B. Few months later, the same foreign investor who massively bought the NTN-B in response to the tax exemption decided to leave the Brazilian market. At this time, the Brazilian government paid him a significant implicit tax. The comparison between the first event (tax exemption) and the second one (liquidity) shows that implicit taxes are typically not paid directly to the taxing authority. When the foreign investor first entered the market, he paid implicit taxes to the Brazilian investor. Later on, when the foreign investor decided to sell the bond recently bought, the Brazilian government then paid him implicit taxes. These results contribute to tax research by demonstrating that changes in tax rates may result in changes in pre-tax returns. For instance, according to the theory of tax clienteles, the decisions of investors might be affected when a Brazilian company decides to change its dividend policy, by paying interest on own equity instead of dividends. The results and concepts also provide information to tax policy makers on the economy-wide effects of tax rate changes, as well as the effects of specific tax incentives on pre-tax returns.

Esta Dissertação traz uma discussão sobre a necessidade de haver políticas de incentivo à existência de almoxarifado de operação em usinas hidrelétricas que renovaram suas concessões através da Lei 12.783/13 passando a pertencer ao regime de cotas de garantia física, e seus efeitos imediatos para a disponibilidade do sistema gerador e para a segurança de operação do sistema elétrico brasileiro, estabelecendo conexões do ambiente regulatório/econômico com o mundo físico/real. Com base nas teorias de confiabilidade, métodos de gestão de ativos e políticas de operação e manutenção, analisa-se a situação real do parque gerador hidrelétrico com mais de 30 anos de operação, e as consequências do aumento das taxas de falhas e redução de vida útil, explanando a necessidade de se promover uma forma de incentivo que corrija as assimetrias regulatórias estabelecidas, envolvendo as penalidades e os benefícios percebidos tanto pelo lado do agente regulado, quanto pelo lado do consumidor final. No texto deste trabalho, verifica-se uma discrepância entre os custos de O&M reais e regulatórios, induzindo duas análises possíveis: Para o caso em que as remunerações são superiores aos custos reais, a penalização proposta pelo regulador não é suficiente para induzir investimentos em almoxarifados, dado que o retorno não condiz com o custo de oportunidade do capital empregado. Já para o caso em que as remunerações são inferiores aos custos reais, as penalidades podem impor um desequilíbrio econômico-financeiro da gestão dos ativos, anulando os incentivos para manutenção da disponibilidade através da imobilização de ativos sobressalentes. Estes casos demonstram, de forma simples, a existência de uma falha no sinal dado pelo regulador para a manutenção da qualidade do serviço, medido através dos índices de disponibilidade. Ressalta-se que a degradação dos ativos pertencentes às usinas cotistas não só é prejudicial para a busca pela modicidade tarifária, mas também poderá ser crítica para a operação do sistema em um período em que as hidrelétricas existentes terão um papel fundamental o gerenciamento de carga com a entrada de fontes intermitentes no sistema elétrico brasileiro. Para isso, o trabalho está estruturado em sete capítulos: (1) introdução; (2) o modelo regulatório vigente; (3) usinas hidrelétricas e seus sistemas; (4) confiabilidade e taxa de falha; (5) estudo de caso 1 - qualidade do serviço prestado; (6) estudo de caso 2 - avaliação dos impactos sistêmicos e (7) considerações finais. / This Dissertation brings a discussion about the need of creating politics to incentive the existence of operational warehouses in Regulated Hydropower Plants, regarding the immediate effects in the availability and reliability of the Brazilian Electrical System - linking the regulatory environment to the physical world. Based in reliability theories, asset management theories and operational & maintenance polices, the work analyses the real performance of those he Regulated Hydropower Plants that are in operation for more than 30 years of operation, looking at the consequences of the growing of failure rates by going toward the end of the forecasted life-time of the main systems and equipment. By that, it aims to explain the need of promoting incentives that corrects the regulatory asymmetry involving the penalties and bonuses perceived by the regulated agent and the final consumer. Through this work, a discrepancy between the real and the regulatory O&M costs is noted, what leads to two different analysis: On the one hand, for those agents with regulated revenue greater than the real O&M costs, there is no incentive to spent their capital in spare parts due to the opportunity cost of that capital. On the other hand, the for those agent with regulated revenue lower than the real O&M costs, the penalties can easily impose an economic-financial imbalance, also nulling the incentives to immobilize assets in spare parts. Those two examples demonstrate in a simple way the failure in the sign given by the regulator to guarantee the quality of service of those Power Plants. It is divided into seven chapters: (1) introduction; (2) the current regulatory model; (3) hydropower plant and its systems; (4) reliability and failure rate; (5) study case 1 - quality of service; (6) study case 2 - evaluation of systemic impacts and (7) final considerations.

Orientador: Doutor José Kenichi Mizukoshi / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2012

Orientador: Pedro Galli Mercadante / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2012

Esta Dissertação traz uma discussão sobre a necessidade de haver políticas de incentivo à existência de almoxarifado de operação em usinas hidrelétricas que renovaram suas concessões através da Lei 12.783/13 passando a pertencer ao regime de cotas de garantia física, e seus efeitos imediatos para a disponibilidade do sistema gerador e para a segurança de operação do sistema elétrico brasileiro, estabelecendo conexões do ambiente regulatório/econômico com o mundo físico/real. Com base nas teorias de confiabilidade, métodos de gestão de ativos e políticas de operação e manutenção, analisa-se a situação real do parque gerador hidrelétrico com mais de 30 anos de operação, e as consequências do aumento das taxas de falhas e redução de vida útil, explanando a necessidade de se promover uma forma de incentivo que corrija as assimetrias regulatórias estabelecidas, envolvendo as penalidades e os benefícios percebidos tanto pelo lado do agente regulado, quanto pelo lado do consumidor final. No texto deste trabalho, verifica-se uma discrepância entre os custos de O&M reais e regulatórios, induzindo duas análises possíveis: Para o caso em que as remunerações são superiores aos custos reais, a penalização proposta pelo regulador não é suficiente para induzir investimentos em almoxarifados, dado que o retorno não condiz com o custo de oportunidade do capital empregado. Já para o caso em que as remunerações são inferiores aos custos reais, as penalidades podem impor um desequilíbrio econômico-financeiro da gestão dos ativos, anulando os incentivos para manutenção da disponibilidade através da imobilização de ativos sobressalentes. Estes casos demonstram, de forma simples, a existência de uma falha no sinal dado pelo regulador para a manutenção da qualidade do serviço, medido através dos índices de disponibilidade. Ressalta-se que a degradação dos ativos pertencentes às usinas cotistas não só é prejudicial para a busca pela modicidade tarifária, mas também poderá ser crítica para a operação do sistema em um período em que as hidrelétricas existentes terão um papel fundamental o gerenciamento de carga com a entrada de fontes intermitentes no sistema elétrico brasileiro. Para isso, o trabalho está estruturado em sete capítulos: (1) introdução; (2) o modelo regulatório vigente; (3) usinas hidrelétricas e seus sistemas; (4) confiabilidade e taxa de falha; (5) estudo de caso 1 - qualidade do serviço prestado; (6) estudo de caso 2 - avaliação dos impactos sistêmicos e (7) considerações finais. / This Dissertation brings a discussion about the need of creating politics to incentive the existence of operational warehouses in Regulated Hydropower Plants, regarding the immediate effects in the availability and reliability of the Brazilian Electrical System - linking the regulatory environment to the physical world. Based in reliability theories, asset management theories and operational & maintenance polices, the work analyses the real performance of those he Regulated Hydropower Plants that are in operation for more than 30 years of operation, looking at the consequences of the growing of failure rates by going toward the end of the forecasted life-time of the main systems and equipment. By that, it aims to explain the need of promoting incentives that corrects the regulatory asymmetry involving the penalties and bonuses perceived by the regulated agent and the final consumer. Through this work, a discrepancy between the real and the regulatory O&M costs is noted, what leads to two different analysis: On the one hand, for those agents with regulated revenue greater than the real O&M costs, there is no incentive to spent their capital in spare parts due to the opportunity cost of that capital. On the other hand, the for those agent with regulated revenue lower than the real O&M costs, the penalties can easily impose an economic-financial imbalance, also nulling the incentives to immobilize assets in spare parts. Those two examples demonstrate in a simple way the failure in the sign given by the regulator to guarantee the quality of service of those Power Plants. It is divided into seven chapters: (1) introduction; (2) the current regulatory model; (3) hydropower plant and its systems; (4) reliability and failure rate; (5) study case 1 - quality of service; (6) study case 2 - evaluation of systemic impacts and (7) final considerations.

Tese de Doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Les convertisseurs analogiques-numériques fondés sur le principe de la modulation §¢ sont capables de fonctionner à des résolutions très élevés. L'utilisation en interne d'un CAN et d'un CNA multibit permet de réduire le taux de suréchantillonnage, les contraintes imposées par les circuits actifs, amé- liore la stabilité de la boucle du modulateur, mais rend celui-ci très sensible aux imperfections des composants du convertisseur numérique analogique (CNA) interne situé dans le chemin de retour. Les erreurs statiques dues aux non idéalités des circuits constitutifs de ce CNA peuvent être corrigées au moyen de techniques d'appariement dynamique des composants (DEM). Ce travail de thèse est consacré entre autre à l'étude théorique de ces techniques de correction des défauts des cellules des CNA multibits. Après avoir rappelé le principe de la conversion §¢ d'une part, et les différentes sources d'erreurs dominantes dans le cas multibit d'autre part, les techniques d'appariement existantes sont analysées et comparées. Nous soulignons les avantages, les inconvénients, et les domaines d'applications préférentiels de chacune. Le coeur du travail consiste en la proposition de quatre nouvelles techniques d'appariement dynamique. Les deux premières dérivent de la méthode de la moyenne des données (DWA), l'une pour le cas passe-bas du premier ordre, l'autre dans le cas passe-bande du second ordre. Les deux dernières propositions (appelées MDEM et STDEM) dérivent des deux algorithmes de tri (SDEM) et d'arborescence (TDEM) : elles conviennent à une mise en forme des erreurs d'ordre élevé et sont destinées aux applications passe-bas et passe-bande de haute performance. Ces quatre méthodes proposées ont été mises en équation et leurs performances confirmées par diverses simulations. Une implantation des algorithmes MDEM et STDEM a été faite au niveau cellule standard jusqu'à l'étape finale de routage en technologie CMOS 0.35 ¹m. L'ensemble des résultats des simulations au niveau système et au niveau transistor conforme l'avantage des techniques développées dans ce travail en termes de surface occupée et aussi de fréquence maximale d'application, si on les compare avec les algorithmes conventionnels de SDEM. Dans une dernière partie, les erreurs dynamiques du CNA, en particulier l'effet de la gigue d'horloge, le glitch, la dissymétrie des temps de transition, l'injection de charge (CFT) et la métastabilité du quantificateur sont également analysés. A l'issue de ces réflexions, une nouvelle cellule de CNA incluant un bloc limitant la plage dynamique de la commande d'entrée (SRD) est proposée. Elle possède une structure de remise à zéro partielle (semi-RZ) qui permet de bénéficier à la fois de l'avantage de la cellule RZ et non RZ. De plus, l'effet du retard du bloc de DEM est compensé par une modification dans l'architecture convenant aux applications passe-bande haute fréquence.