Neste trabalho apresenta-se uma discussão geral sobre problemas inversos, problemas mal-postos c técnicas de regularização, visando sua aplicabilidade em problemas térmicos. Métodos numéricos especiais são discutidos para a solução de problemas que apresentam instabilidade em relação aos dados. Tais métodos baseiam-se na utilização de restrições ou informações adicionais sobre a solução procurada. O problema de determinação da condição inicial da equação do calor é resolvido numericamente através destas técnicas, particularmente a regularização de Tikhonov e o príncipio da máxima entropia conectados ao príncipio da discrepância de Morozov são utilizados. / In this work we present a general discussion on invcrse problems, ill-posed problems and regularization techniqucs, applying these techniques to thermal problcms. Special numerical methods are discusscd in order to solve problerns for which the solution is unstable under data perturbations. Such methods are based on the utilization of restrictions or additional information on thc solution. The problern of determining the initial condition of thc heat equation is numerically solved beyond thesc techniques, particularly thc T ikhonov regularization and thc maximum entropy principie connected to thc Morozov's discrepancy principie are used.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas, Doutorado Interdisciplinar em Ciências Humanas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-05-26T04:01:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333634.pdf: 6889958 bytes, checksum: 4d80fbba9440221ee5e9d86be1a43d75 (MD5) Previous issue date: 2014 / A ampliação dos desastres relacionados a inundações nas regiões urbanas encontra-se associada aos processos de uso e ocupação dos solos e à forma de gestão dos recursos hídricos. Com o objetivo de investigar a vulnerabilidade da população do bairro da Madalena aos episódios de inundações foi estudada a dinâmica socioespacial da cidade de Recife (PE), caracterizada dentre outros aspectos pela ocupação baseada em aterros de áreas inundáveis, desde o período da colonização. O principal aporte metodológico vem de Milton Santos (2012), que trata o espaço geográfico como um conjunto indissociável de sistemas de objetos e de sistemas de ações. A proposta fertiliza-se no encontro de conceitos extraídos da dinâmica socioespacial, num exercício de análise crítica histórica que interrelaciona o local ao global. Este método tornou possível concatenar a análise das variáveis adotadas: a dinâmica socioespacial da cidade, os aspectos fisiogeográficos, a hidrologia urbana, os episódios de inundações e as medidas para seu controle. O cerne da problemática encontra-se na utilização de grandes barragens na bacia do rio Capibaribe no período de 1973 a 1978, visando à solução dos antigos problemas de inundações e do abastecimento de água, sem o devido controle dos usos e ocupação do solo. As consequências salientaram-se nos eventos de inundações de 2011 e 2013, voltando a afetar bairros considerados nobres e seguros desde a conclusão do Sistema Tapacurá (1978), entre os quais, o bairro da Madalena, que apresenta tendências acentuadas de valorização devido à verticalização construtiva. Como resultados da investigação, destacamos que a intensificação desta forma de ocupação tem-se verificado sem levar em conta a capacidade da infraestrutura local, e que no âmbito da drenagem urbana, principalmente na coincidência de fortes precipitações e elevação das marés, ocorrem maiores danos. Dentre os indicadores de aumento da vulnerabilidade populacional às inundações destacamos as tendências crescentes de: intensificação das precipitações; expansão da abrangência das marés; continuidade do processo de densificação de habitantes e investimentos em infraestrutura urbana repercutindo em mais aterros e impermeabilizações dos solos; demanda por abastecimento d'água; e expansão das áreas afetadas. As reflexões apontam para a necessidade de maior mobilização e participação social no estabelecimento de prioridades destinadas ao enfrentamento do desafio de elaboração de um planejamento urbano de fato eficiente na minimização das vulnerabilidades sociais.<br> / Abstract : The expansion of disasters related to flooding in urban regions is associated to land use and occupation processes and to water resource management methods. To investigate the vulnerability of the population of the Madalena neighborhood to flooding the socio-spatial formation of the city of Recife, Pernambuco, Brazil was studied. The neighborhood is situated on top of landfills made in floodable areas since the colonization period. The methodology of the study is based on the work of Milton Santos (2012), who treats geographic space as an inseparable set of systems of objects and systems of actions. The proposal is fertilized by the encounter of concepts taken from socio-spatial dynamics, in an exercise of historical critical analysis that relates the local to the global. This method makes it possible to link the analysis of the variables adopted: to the social spacial dynamics of the city, to physiogeographic factors, to urban hydrology, the episodes of flooding and to measures for its control. The heart of the problematic is found in the installation of large dams in the Capibaribe River Basin from 1973-1978, in an effort to resolve historic flooding and water supply problems, without proper control of land use and occupation. The consequences are highlighted by the floods of 2011 and 2013, which once again affected neighborhoods considered to be better protected and safer since the conclusion of the Tapacurá System in 1978, including the neighborhood of Madalena, which had strong rises in real estate prices because of vertical construction. The investigation found that this form of occupation has intensified without considering the capacity of local infrastructure for urban draining and there is great damage when strong rains coincide with high tides. Among the indicators of the increased populational vulnerability to flooding we highlight growing trends towards: intensification of rainfall; expansion of the range of the tides; continuity of the process of densification of residents and investments in infrastructure that lead to more landfills and impermeabilization of land; demand for drinking water; and expansion of the affected areas. The reflections point to the need for greater mobilization and social participation in the establishment of priorities for facing the challenge of developing an urban plan that is truly efficient in the minimization of the social vulnerabilities.

Neste trabalho apresenta-se uma discussão geral sobre problemas inversos, problemas mal-postos c técnicas de regularização, visando sua aplicabilidade em problemas térmicos. Métodos numéricos especiais são discutidos para a solução de problemas que apresentam instabilidade em relação aos dados. Tais métodos baseiam-se na utilização de restrições ou informações adicionais sobre a solução procurada. O problema de determinação da condição inicial da equação do calor é resolvido numericamente através destas técnicas, particularmente a regularização de Tikhonov e o príncipio da máxima entropia conectados ao príncipio da discrepância de Morozov são utilizados. / In this work we present a general discussion on invcrse problems, ill-posed problems and regularization techniqucs, applying these techniques to thermal problcms. Special numerical methods are discusscd in order to solve problerns for which the solution is unstable under data perturbations. Such methods are based on the utilization of restrictions or additional information on thc solution. The problern of determining the initial condition of thc heat equation is numerically solved beyond thesc techniques, particularly thc T ikhonov regularization and thc maximum entropy principie connected to thc Morozov's discrepancy principie are used.

Neste trabalho apresenta-se uma discussão geral sobre problemas inversos, problemas mal-postos c técnicas de regularização, visando sua aplicabilidade em problemas térmicos. Métodos numéricos especiais são discutidos para a solução de problemas que apresentam instabilidade em relação aos dados. Tais métodos baseiam-se na utilização de restrições ou informações adicionais sobre a solução procurada. O problema de determinação da condição inicial da equação do calor é resolvido numericamente através destas técnicas, particularmente a regularização de Tikhonov e o príncipio da máxima entropia conectados ao príncipio da discrepância de Morozov são utilizados. / In this work we present a general discussion on invcrse problems, ill-posed problems and regularization techniqucs, applying these techniques to thermal problcms. Special numerical methods are discusscd in order to solve problerns for which the solution is unstable under data perturbations. Such methods are based on the utilization of restrictions or additional information on thc solution. The problern of determining the initial condition of thc heat equation is numerically solved beyond thesc techniques, particularly thc T ikhonov regularization and thc maximum entropy principie connected to thc Morozov's discrepancy principie are used.

[pt] A indução de atributos não lineares a partir de atributos básicos é um modo de obter modelos preditivos mais precisos para problemas de classificação. Entretanto, a indução pode causar o rápido crescimento do número de atributos, resultando usualmente em overfitting e em modelos com baixo poder de generalização. Para evitar esta consequência indesejada, técnicas de regularização são aplicadas, para criar um compromisso entre um reduzido conjunto de atributos representativo do domínio e a capacidade de generalização Neste trabalho, descrevemos uma abordagem de aprendizado de máquina supervisionado com indução e seleção incrementais de atributos. Esta abordagem integra árvores de decisão, support vector machines e seleção de atributos utilizando perceptrons esparsos em um framework de aprendizado que chamamos IFIS – Incremental Feature Induction and Selection. Usando o IFIS, somos capazes de criar modelos regularizados não lineares de alto desempenho utilizando um algoritmo com modelo linear. Avaliamos o nosso sistema em duas tarefas de processamento de linguagem natural em dois idiomas. Na primeira tarefa, anotação morfossintática, usamos dois corpora, o corpus WSJ em língua inglesa e o Mac-Morpho em Português. Em ambos, alcançamos resultados competitivos com o estado da arte reportado na literatura, alcançando as acurácias de 97,14 por cento e 97,13 por cento, respectivamente. Na segunda tarefa, análise de dependência, utilizamos o corpus da CoNLL 2006 Shared Task em português, ultrapassando os resultados reportados durante aquela competição e alcançando resultados competitivos com o estado da arte para esta tarefa, com a métrica UAS igual a 92,01 por cento. Com a regularização usando um perceptron esparso, geramos modelos SVM que são até 10 vezes menores, preservando sua acurácia. A redução dos modelos é obtida através da regularização dos domínios dos atributos, que atinge percentuais de até 99 por cento. Com a regularização dos modelos, alcançamos uma redução de até 82 por cento no tamanho físico dos modelos. O tempo de predição do modelo compacto é reduzido em até 84 por cento. A redução dos domínios e modelos permite também melhorar a engenharia de atributos, através da análise dos domínios compactos e da introdução incremental de novos atributos. / [en] Non linear feature induction from basic features is a method of generating predictive models with higher precision for classification problems. However, feature induction may rapidly lead to a huge number of features, causing overfitting and models with low predictive power. To prevent this side effect, regularization techniques are employed to obtain a trade-off between a reduced feature set representative of the domain and generalization power. In this work, we describe a supervised machine learning approach that incrementally inducts and selects feature conjunctions derived from base features. This approach integrates decision trees, support vector machines and feature selection using sparse perceptrons in a machine learning framework named IFIS – Incremental Feature Induction and Selection. Using IFIS, we generate regularized non-linear models with high performance using a linear algorithm. We evaluate our system in two natural language processing tasks in two different languages. For the first task, POS tagging, we use two corpora, WSJ corpus for English, and Mac-Morpho for Portuguese. Our results are competitive with the state-of-the-art performance in both, achieving accuracies of 97.14 per cent and 97.13 per cent, respectively. In the second task, Dependency Parsing, we use the CoNLL 2006 Shared Task Portuguese corpus, achieving better results than those reported during that competition and competitive with the state-of-the-art for this task, with UAS score of 92.01 per cent. Applying model regularization using a sparse perceptron, we obtain SVM models 10 times smaller, while maintaining their accuracies. We achieve model reduction by regularization of feature domains, which can reach 99 per cent. Using the regularized model we achieve model physical size shrinking of up to 82 per cent. The prediction time is cut by up to 84 per cent. Domains and models downsizing also allows enhancing feature engineering, through compact domain analysis and incremental inclusion of new features.

[pt] Este estudo aborda um tipo de conflito contemporâneo muito comum na cidade do Rio de Janeiro e no Brasil: as moradias informais. O problema será tratado a partir do conflito em torno das moradias informais no Jardim Botânico do Rio de Janeiro, objeto de estudo da dissertação. O caso envolve um conjunto complexo de atores: o Estado, moradores informais, proprietários e uma grande corporação do setor de comunicação. Com o estudo do problema das moradias informais no Jardim Botânico, observou-se a falta de cuidado do poder público em não permitir que invasões ocorram, depredando assim um bem público como o JBRJ e o Horto Florestal no que tange aos seus talhões e reservas ambientais. Mas o conflito guarda também uma peculiaridade: uma autorização do gestor da instituição para a construção de imóveis de seus funcionários. Como a pesquisa demonstra, o conflito em torno da moradia é construído em torno de duas lógicas distintas: ancestralidade e propriedade. Com o tempo e sem mais nenhum vínculo empregatício junto a instituição em questão, emergiram conflitos acerca da legitimidade para a cessão do direito real de uso do imóvel ou sobre quais benfeitorias poderiam ser indenizáveis, sobre quais os parâmetros desta indenização ou ainda sobre qual seria o local digno para reassentamento desta comunidade. Finalmente, o estudo permitiu compreender os limites do direito para a resolução desse tipo de conflito e a necessidade de um processo de mediação que reconheça a legitimidade das posições presentes no conflito e consiga produzir uma solução inclusiva e efetiva. / [en] This study addresses a type of contemporary conflict that is very common in the city of Rio de Janeiro and in Brazil: informal housing. The problem will be addressed from the conflict surrounding informal housing in the Botanical Garden of Rio de Janeiro, the object of study of the dissertation. The case involves a complex set of actors: the State, informal residents, property owners, and a large communication corporation. By studying the problem of informal housing in the Botanical Garden, it was possible to observe the lack of preoccupation by the public authorities in not allowing invasions to occur, thus depredating a public asset such as the Botanical Garden and the Horto Florestal in regards to its plots and environmental reserves. But the conflict also has a peculiarity: an authorization by the institution s manager for the construction of real estate for his employees. As the research shows, the conflict over housing is built around two distinct logics: ancestry and property. With time and without any further employment ties with the institution in question, conflicts have emerged over the legitimacy of the assignment of the right of use of the property, or over which improvements could be compensated, over the parameters of this compensation, or even over what would be a decent place for resettlement for this community. Finally, the study allowed us to understand the limits of the law in resolving this type of conflict and theneed for a mediation process that recognizes the legitimacy of the positions present in the conflict and manages to produce an inclusive and effective solution.

[pt] O presente trabalho apresenta uma nova forma de selecionar o parâmetro de regularização do LASSO e do adaLASSO. Ela é baseada na teoria e incorpora a estimativa da variância do ruído. Nós mostramos propriedades teóricas e simulações Monte Carlo que o nosso procedimento é capaz de lidar com mais variáveis no conjunto ativo do que outras opções populares para a escolha do parâmetro de regularização. / [en] We provide a new way to select the regularization parameter for the LASSO and adaLASSO. It is based on the theory and incorporates an estimate of the variance of the noise. We show theoretical properties of the procedure and Monte Carlo simulations showing that it is able to handle more variables in the active set than other popular options for the regularization parameter.

[pt] A população moradora das favelas cria estratégias para sua manutenção nesses locais. Longe de afirmar que a informalidade seria uma solução para todos os problemas da favela, a presente dissertação compreende esta prática como funcional. Contrapondo a isto, a Regularização Fundiária é entendida como a legalização das propriedades das áreas informais. Entretanto, o que se vê, na maioria das favelas cariocas que receberam estes projetos, é a entrega de um título fragilizado, que não garante a permanência da população, isto quando há efetivamente a entrega do título. O tema proposto por esta dissertação é a Regularização Fundiária em contraste com a informalidade urbana encontrada nas favelas cariocas. Analisamos a informalidade urbana como um ordenamento diferenciado no meio urbano, portanto, ela não deve ser encarada como um problema que pode ser solucionado pela Regularização Fundiária. Para compreender a inserção da Regularização Fundiária como Programa governamental nas favelas cariocas, destacamos três favelas como campo de pesquisa: Rocinha, Cantagalo e Acari (Vila Rica e Vila Esperança), todas com inserção governamental e desfechos distintos. Assim, para alcançar o objetivo central desta dissertação, buscamos o aprofundamento nos temas principais por meio da pesquisa bibliográfica, do levantamento documental sobre os programas de regularização fundiária e a realização de entrevistas com lideranças comunitárias, gestores dos programas locais de regularização fundiária e agentes governamentais. Buscamos aprofundar a temática da Regularização Fundiária e as suas variadas vertentes, observando os desafios enfrentados para garantir à população moradora das favelas o direito à cidade. / [en] The slum leaving population create strategies for their maintenance in these environments. Far from stating that informality would be a solution to all slum problems, the present dissertation understands it as a functional practice. Contrary to it, land regularization is understood as of the properties legalization from informal areas. However, what is seen in most slums in Rio de Janeiro that received these projects, is a fragile deed delivered that does not guarantee the population permanence, when, in fact, there is an actual delivery. The theme proposed by this dissertation is Land Regularization in contrast to the urban informality found in the Rio de Janeiro slums. It has been analyzed urban informality as a differentiated urban planning, therefore, it should not be seen as a problem that can be solved by land regularization. In order to understand the inclusion of land regularization as a government program in Rio de Janeiro slums, three slums were studied as field of research: Rocinha, Cantagalo and Acari (Vila Rica and Vila Esperança), all with governmental insertion and different outcomes. Thus, in order to reach the main objective, we seek to deepen the main themes through bibliographical research, documentary survey of land regularization programs and interviews with community leaders, managers of local land regularization programs and government agents. We aim to deepen the theme of land regularization and its various aspects, observing the challenges faced to guarantee the population living in the slums the right to the city.

[pt] Bandas de cisalhamento ocorrem quando há a localização de deformações inelásticas provenientes de esforços cisalhantes em regiões estreitas de um material. Estas estruturas podem influenciar diretamente nas propriedades dos materiais, além de afetar sua integridade e contribuir para o início de falhas estruturais. Este trabalho apresenta uma metodologia para a caracterização das bandas de cisalhamento na rocha carbonática Indiana Limestone por meio de modelagens numéricas utilizando o método dos elementos finitos (MEF). Ao modelar o fenômeno de localização de deformações, o MEF apresenta algumas limitações como perda da elipticidade das equações governantes, produzindo problemas de convergência e resultados dependentes da discretização de malha. Algumas alternativas para superar estes inconvenientes são apresentadas e discutidas, com especial enfase dada à técnica de regularização viscosa utilizada nas modelagens numericas de ensaios biaxiais e triaxiais. Estudos parametricos e de sensibilidade foram conduzidos para identificar o impacto das propriedades mecânicas na ocorrencia das bandas de cisalhamento. Os resultados mostraram que as propriedades de resistência, o uso de leis de fluxo não associadas e o amolecimento por deformação são os fatores que mais influenciam na iniciação e desenvolvimento das bandas de cisalhamento. / [en] Shear bands occur when inelastic shear deformation localize in narrow regions of the material. These structures can directly influence the properties of materials, in addition to affecting their integrity and contributing to the initiation of structural failures. This study presents a methodology for the characterization of shear bands in Indiana Limestone carbonate rock through numerical modeling using the finite element method (FEM). As it is known, the numerical modeling of strain localization phenomena using FEM has some drawbacks, such as loss of ellipticity of the governing equations, triggering convergence problems and results dependent on the mesh discretization. Some alternatives to overcome these problems are presented and discussed, giving a special emphasis to the viscous regularization technique used in the numerical modeling of biaxial and triaxial tests. Parametric and sensitivity studies were performed to identify the impact of the mechanical properties on the occurrence of shear bands. The results showed that strength properties, non associative flow rules and strain-softening are the factors with larger influence on the initiation and development of shear bands.

[pt] Rotular as classes gramaticais ao longo de uma sentença - part-ofspeech tagging - é uma das primeiras tarefas de processamento de linguagem natural, fornecendo atributos importantes para realizar tarefas de alta complexidade. A representação de texto a nível de palavra tem sido amplamente adotada, tanto através de uma codificação esparsa convencional, e.g. bagofwords; quanto por uma representação distribuída, como os sofisticados modelos de word-embedding usados para descrever informações sintáticas e semânticas. Um problema importante desse tipo de codificação é a carência de aspectos morfológicos. Além disso, os sistemas atuais apresentam uma precisão por token em torno de 97 por cento. Contudo, quando avaliados por sentença, apresentam um resultado mais modesto com uma taxa de acerto em torno de 55−57 por cento. Neste trabalho, nós demonstramos como utilizar n-grams para derivar automaticamente atributos esparsos e morfológicos para processamento de texto. Essa representação permite que redes neurais realizem a tarefa de POS-Tagging a partir de uma representação a nível de caractere. Além disso, introduzimos uma estratégia de regularização capaz de selecionar atributos específicos para cada neurônio. A utilização de regularização embutida em nossos modelos produz duas variantes. A primeira compartilha os n-grams selecionados globalmente entre todos os neurônios de uma camada; enquanto que a segunda opera uma seleção individual para cada neurônio, de forma que cada neurônio é sensível apenas aos n-grams que mais o estimulam. Utilizando a abordagem apresentada, nós geramos uma alta quantidade de características que representam afeições morfossintáticas relevantes baseadas a nível de caractere. Nosso POS tagger atinge a acurácia de 96, 67 por cento no corpus Mac-Morpho para o Português. / [en] Part-of-speech tagging is one of the primary stages in natural language processing, providing useful features for performing higher complexity tasks. Word level representations have been largely adopted, either through a conventional sparse codification, such as bag-of-words, or through a distributed representation, like the sophisticated word embedded models used to describe syntactic and semantic information. A central issue on these codifications is the lack of morphological aspects. In addition, recent taggers present per-token accuracies around 97 percent. However, when using a persentence metric, the good taggers show modest accuracies, scoring around 55-57 percent. In this work, we demonstrate how to use n-grams to automatically derive morphological sparse features for text processing. This representation allows neural networks to perform POS tagging from a character-level input. Additionally, we introduce a regularization strategy capable of selecting specific features for each layer unit. As a result, regarding n-grams selection, using the embedded regularization in our models produces two variants. The first one shares globally selected features among all layer units, whereas the second operates individual selections for each layer unit, so that each unit is sensible only to the n-grams that better stimulate it. Using the proposed approach, we generate a high number of features which represent relevant morphosyntactic affection based on a character-level input. Our POS tagger achieves the accuracy of 96.67 percent in the Mac-Morpho corpus for Portuguese.