Submitted by RAFAEL LOPES PAIXÃO DA SILVA (lopes1313@gmail.com) on 2018-05-02T19:05:38Z No. of bitstreams: 1 0-Thesis.pdf: 4208376 bytes, checksum: e3d171683a2ab6be4462439595e613c3 (MD5) / Approved for entry into archive by Hellen Sayuri Sato null (hellen@ift.unesp.br) on 2018-05-03T18:00:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_rlp_me_ift.pdf: 4208376 bytes, checksum: e3d171683a2ab6be4462439595e613c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-03T18:00:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_rlp_me_ift.pdf: 4208376 bytes, checksum: e3d171683a2ab6be4462439595e613c3 (MD5) Previous issue date: 2018-04-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A modelagem matemática é uma ferramenta presente nos campos da ecologia teórica e da biologia ma- temática. Porém tais modelos que tentam reproduzir parte da dinâmica natural são limitados, o que rapidamente esgota as possibilidades de investigações e exploração dos dados. Visando contornar isso partimos para o contexto da reconstrução de espaços-de-fase, pois queremos obter outras informações sobre aquilo que temos em mãos, a observação da natureza, o dado. De posse dessa nova aplicação da teoria de sistemas dinâmicos, é nos possibilitado uma nova inferência sobre o fenômeno observado, bem como suas causas que, através do modelo estavam ocultas. A técnica do mapeamento cruzado convergente, entre atratores gerados pela reconstrução de espaços-de-fase, através da representação do espaço-de-fase original num espaço euclidiano formado pela série temporal original e seus atrasos, pos- sibilita uma inferência de causalidade mais pragmática e mais efetiva para sistemas que obedeçam uma dinâmica não-linear, o caso para as muitas séries ecológicas e biológicas de interesse. / Mathematical modeling is an almost omnipresent tool in the fields of theoretical ecology and mathe- matical biology. However, such models that try to partially reproduce the natural dynamics are limited, which quickly runs out possibilities for data-driven investigation and exploration. Aiming to circumvent this, we set out to the context of phase-space reconstruction, since we want to obtain other information on what is in hands, an observation of nature, the data. In possession of the new application of the theory of dynamical systems, are enabled to us a new type of inference on the observed phenomenon, and its causes, until now hidden by the models. The technique of convergent-cross mapping, among attractors generated by phase-space reconstruction through the representation of the original phase-space in a Euclidean space formed by the original time series and its delays, enables us a more pragmatic inference of causality and more effective for systems that obey a nonlinear dynamics, the case for many ecological and biological series of interest. / 131659/2016-2.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoPSM_TESE.pdf: 2810637 bytes, checksum: d2964794692c3b7875bd431c6bb298d0 (MD5) Previous issue date: 2013-12-20 / Este trabalho apresenta um levantamento dos problemas associados ? influ?ncia da observabilidade e da visualiza??o radial no projeto de sistemas de monitoramento para redes de grande magnitude e complexidade. Al?m disso, se prop?e a apresentar solu??es para parte desses problemas. Atrav?s da utiliza??o da Teoria de Redes Complexas, s?o abordadas duas quest?es: (i) a localiza??o e a quantidade de n?s necess?rios para garantir uma aquisi??o de dados capaz de representar o estado da rede de forma efetiva e (ii) a elabora??o de um modelo de visualiza??o das informa??es da rede capaz de ampliar a capacidade de infer?ncia e de entendimento de suas propriedades. A tese estabelece limites te?ricos a estas quest?es e apresenta um estudo sobre a complexidade do monitoramento eficaz, eficiente e escal?vel de redes

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:15:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HenioHAR_dissert.pdf: 2631114 bytes, checksum: 60dff4f8aa02185a64e369badebb4290 (MD5) Previous issue date: 1998-02-20 / A linear chain do not present phase transition at any finite temperature in a one dimensional system considering only first neighbors interaction. An example is the Ising ferromagnet in which his critical temperature lies at zero degree. Analogously, in percolation like disordered geometrical systems, the critical point is given by the critical probability equals to one. However, this situation can be drastically changed if we consider long-range bonds, replacing the probability distribution by a function like . In this kind of distribution the limit α → ∞ corresponds to the usual first neighbor bond case. In the other hand α = 0 corresponds to the well know "molecular field" situation. In this thesis we studied the behavior of Pc as a function of a to the bond percolation specially in d = 1. Our goal was to check a conjecture proposed by Tsallis in the context of his Generalized Statistics (a generalization to the Boltzmann-Gibbs statistics). By this conjecture, the scaling laws that depend with the size of the system N, vary in fact with the quantitie / Uma cadeia linear n?o apresenta transi??o de fase a qualquer temperatura finita num sistema unidimensional considerando apenas intera??es entre primeiros vizinhos. Um exemplo disso ? o ferromagneto de Ising que tem o ponto cr?tico a temperatura zero. De urna maneira an?loga, no dom?nio dos sistemas geom?tricos desordenados do tipo percola??o, o ponto cr?tico ? dado pela probabilidade cr?tica igual a um. No entanto, esta situa??o pode ser drasticamente mudada se incluirmos liga??es delongo alcance, substituindo a distribui??o de probabilidade por uma fun??o do tipo: Para este tipo de distribui??o, o limite α → ∞ corresponde ao caso comum com liga??es entre primeiros vizinhos. Enquanto que α = 0 corresponde ao que conhecemos como uma situa??o de "campo molecular". Nesta tese, estudamos o comportamento de Pc como uma fun??o de α para a percola??o por liga??es especialmente no caso d = 1. Nosso prop?sito foi verificar uma conjectura formulada no contexto da Estat?stica Generalizada de Tsallis (uma extens?o da estat?stica de Boltzmann-Gibbs). Segundo esta conjectura, as leis de escala que variam com o tamanho N do sistema, dependem diretamente da Quantidade

O advento das tecnologias digitais permitiu alterações significativas na maneira de produzir, divulgar e consumir música. As grandes gravadoras deixaram de ser os principais agentes articuladores da indústria da música, que está cada vez mais organizada em rede. A produção musical cresce de forma exponencial e está atomizada e espalhada por uma miríade de artistas de todos os níveis. Entretanto, só alguns se destacam em meio a essa galáxia de produtores de conteúdo e conseguem atingir algum grau de sustentabilidade. Estes são aqueles que conhecem as regras de funcionamento dessa rede, ainda que não saibam explicitá-las. O objetivo do presente trabalho é contribuir para a construção do enunciado dessas regras. Para tanto, consultou-se literatura sobre música e comunicação produzida por pesquisadores ligados aos Estudos Culturais, na qual se pôde identificar o grande número de variáveis envolvidas na questão, e por isso buscou-se uma articulação com a noção de sistemas complexos. Em função do tipo de objeto e da abordagem propostos, foi realizado um estudo de caso sobre a banda de rock Forfun, que possibilitou, a partir da comparação com outros casos de sustentabilidade, identificar linhas gerais de conduta e oportunidade que acabam por revelar certas regras / The advent of digital technologies has enabled significant changes in the way we produce, deliver and consume music. Major labels ceased to be the main agents articulators of the music industry which is increasingly organized in networks. The musical production is growing exponentially and is atomized and dispersed by a myriad of artists of all levels. However, only a few stand out amidst this content producers galaxy and can achieve some degree of sustainability. These are those who know the network operation rules, even though they can not explain it. The aim of this work is to contribute to the construction of the utterance of these rules. Therefore, we referred to the literature on music and communication produced by researchers linked to cultural studies, in which it was able to identify the large number of variables involved in this matter, and so we sought a link with the notion of complex systems. Depending on the type of object and the proposed approach, we conducted a case study of the rock band Forfun, which has led, from the comparison with other cases of sustainability, to identify general guidelines and opportunity that end up revealing certain rules

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este dissertaÃÃo foi dividida em duas partes, na primeira parte nÃs propomos um modelo de crescimento competitivo de gregados em redes complexas para simular a propagaÃÃo de idÃias ou opiniÃes em comunidades. Investigamos como as distribuiÃÃes de tamanhos de agregados variam com a topologia de construÃÃo da rede e com o nÃmero de sementes aleatoriamente dispersas na estrutura. Para tal, analisamos redes do tipo de Erdos-RÃnyi, redes de contato preferencial e a chamada rede Apoloniana. Esta Ãltima apresenta distribuiÃÃes de tamanho de agregado em forma de uma lei de potÃncia com um expoente aproximadamente 1. Resultados similares sÃo observados com as distribuiÃÃes obtidas para as fraÃÃes de votos por candidato Ãs eleiÃÃes proporcionais para deputados no Brasil. Na segunda parte, analisamos o comportamento temporal da atividade neural em redes com caracterÃsticas de mundo pequeno e em redes construÃdas segundo o modelo do contato preferencial. Nesta primeira topologia, estudamos como a sÃrie temporal se comporta com a variaÃÃo do alcance das conexÃes. Em ambas as topologias, observamos a formaÃÃo de perÃodos e investigamos como estes variam com o tamanho da rede. / The process by which news trends and ideas propagate in social communities can have a profound impact in the life of individuals. To understand thi process, we introduce a competitive cluster growth model in complex networks. In our model, each cluster represents the set of individuals with a certain opinion or preference. We investigate how the cluster size distribution depends on the topology of the network and how it is affected by the number of initial seeds dispersed in the structure. We study our model using different network models, namely, the Erdos-Renyi geometry, the preferential attachment model, and the so-called Apollonian network. This last complex geometry displays a cluster size distribution that follows a power-law with an exponent 1.0. Similar results have been obtained for the distributions of number of votes per candidate in the proportional elections for federal representation in Brazil. In the second part of this work, we investigate the temporal behavior of neural networks with small world topology and in networks built according to the preferential attachment model. In the first case we study the effect of the range of connections on the behavior of the time series. In both topologies, we detect the existence of cycles and investigate how their periods depend on the size of the system.

Apesar de toda a atenção dada à eletro-oxidação do íon boroidreto, pela possibilidade de seu uso em células a combustível, pouco se tem discutido a respeito das instabilidades cinéticas associadas a esse processo. A maioria das pesquisas tem como foco o estudo da cinética dos processos na região de baixos sobrepotenciais, numa região relativamente próxima ao estado de equilíbrio termodinâmico. Em uma região afastada do equilíbrio, diferentes mecanismos regem o sistema e desta forma diferentes informações podem ser obtidas. O objetivo da presente dissertação consiste na investigação sistemática da cinética complexa associada aos processos de adsorção, oxidação e interação do íon boroidreto em superfícies policristalinas de platina. As investigações foram realizadas em condições afastadas do equilíbrio utilizando-se técnicas eletroquímicas convencionais, incluindo: voltametria cíclica, cronoamperometria, experimentos quase estacionários sob controle potenciostático utilizando diferentes valores de resistência total e transientes de circuito aberto. Dentre os resultados obtidos pode-se destacar: a alta velocidade na redução dos óxidos de platina em transientes de circuito aberto (i.e. 0,5 s), sendo esta mais alta do que para álcoois ou hidrogênio; dois processos auto-catalíticos no perfil de potencial de circuito aberto, que podem ser relacionadas com uma biestabilidade do sistema; as oscilações de corrente obtidas em experimentos quase estacionários utilizando diferentes valores de resistência externa; e as oscilações de baixa frequência obtidas na ausência de resistência externa presentes em uma ampla faixa de potencial. Estes resultados apresentam aspectos tecnológicos, como a relação direta entre o baixo tempo de redução de óxido e a perda de desempenho de células a combustível por conta de difusão de combustível, e fundamentais, como a emergência de oscilações e a caracterização do sistema como N-NDR, que podem contribuir para um maior entendimento sobre o uso deste combustível. Esses são resultados ainda não explorados na literatura e o presente trabalho propõe o preenchimento desta lacuna. / Despite all attention given to the electro-oxidation of the ion borohydride, for its applicability in fuel cells, few discussions have been made on the kinetical instabilities possibly present on this process. Most researches focuses on the kinetical study of these processes at a low overpotential range, relatively close to the thermodynamic equilibrium. Under far from thermodynamic condition, different mechanisms rule the system and different information can be obtained. The present dissertation aims at a systematic investigation of the complex kinetic associated to the adsorption, oxidation and interaction processes of the borohydride ion over polycrystalline platinum surface. The investigations were realized under far from thermodynamic equilibrium conditions using conventional electrochemical techniques, including: cyclic voltammetry, chronoamperometry, quasi-steady experiments under potentiostac control using different values of external resistance and open circuit transients. Among the results it is possible to highlight: the fast reduction of platinum oxides in open circuit transients (i.e. 0.5s), which is faster than when alcohol or hydrogen is used; two auto-catalytic processes in the open-circuit profile, which can be related to a bistability of the system; current oscillations in quasi-steady experiments using different values of external resistances; and the low frequency oscillations obtained without external resistance under a large potential range. These results show technological aspects, such as the direct relationship of the short time for oxide reduction and the performance loss of a fuel cell by crossover, and fundamental, such as the emergency of oscillations and the characterization of the system as a N-NDR, which can contribute to a better understanding of this fuel. These are yet not explored results in literature and the present research propose filling the gap.

Orientadores: José Antônio Brum, Marcus Aloizio Martinez de Aguiar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-29T15:40:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_ElohimFonsecados_M.pdf: 2277988 bytes, checksum: 08f2c3b84a391217d575c0f425159fca (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho é dividido em duas partes. Na primeira parte, uma rede de correlação é construída baseada em um modelo de Ising em diferentes temperaturas, crítica, subcrítica e supercrítica, usando um algorítimo de Metropolis Monte-Carlo com dinâmica de \textit{single-spin-flip}. Este modelo teórico é comparado com uma rede do cérebro construída a partir de correlações das séries temporais do sinal BOLD de fMRI de regiões do cérebro. Medidas de rede, como coeficiente de aglomeração, mínimo caminho médio e distribuição de grau são analisadas. As mesmas medidas de rede são calculadas para a rede obtida pelas correlações das séries temporais dos spins no modelo de Ising. Os resultados da rede cerebral são melhor explicados pelo modelo teórico na temperatura crítica, sugerindo aspectos de criticalidade na dinâmica cerebral. Na segunda parte, é estudada a dinâmica temporal da atividade de um população neural, ou seja, a atividade de células ganglionares da retina gravadas em uma matriz de multi-eletrodos. Vários estudos têm focado em descrever a atividade de redes neurais usando modelos de Ising com desordem, não dando atenção à estrutura dinâmica. Tratando o tempo como uma dimensão extra do sistema, a dinâmica temporal da atividade da população neural é modelada. O princípio de máxima entropia é usado para construir um modelo de Ising com interação entre pares das atividades de diferentes neurônios em tempos diferentes. O ajuste do modelo é feito com uma combinação de amostragem de Monte-Carlo e método do gradiente descendente. O sistema é caracterizado pelos parâmetros aprendidos, questões como balanço detalhado e reversibilidade temporal são analisadas e variáveis termodinâmicas, como o calor específico, podem ser calculadas para estudar aspectos de criticalidade / Abstract: This work is divided in two parts. In the first part, a correlation network is build based on an Ising model at different temperatures, critical, subcritical and supercritical, using a Metropolis Monte-Carlo algorithm with single-spin-flip dynamics. This theoretical model is compared with a brain network built from the correlations of BOLD fMRI temporal series of brain regions activity. Network measures, such as clustering coefficient, average shortest path length and degree distributions are analysed. The same network measures are calculated to the network obtained from the time series correlations of the spins in the Ising model. The results from the brain network are better explained by the theoretical model at the critical temperature, suggesting critical aspects in the brain dynamics. In the second part, the temporal dynamics of the activity of a neuron population, that is, the activity of retinal ganglion cells recorded in a multi-electrode array was studied. Many studies have focused on describing the activity of neural networks using disordered Ising models, with no regard to the dynamic nature. Treating time as an extra dimension of the system, the temporal dynamics of the activity of the neuron population is modeled. The maximum entropy principle approach is used to build an Ising model with pairwise interactions between the activities of different neurons at different times. Model fitting is performed by a combination of Metropolis Monte Carlo sampling with gradient descent methods. The system is characterized by the learned parameters, questions like detailed balance and time reversibility are analysed and thermodynamic variables, such as specific heat, can be calculated to study critical aspects / Mestrado / Física / Mestre em Física / 2013/25361-6 / FAPESP

O gerenciamento de resíduos sólidos municipais não vem contemplando adequadamente a multidimensionalidade da realidade urbana num mundo globalizado e pouco tem auxiliado na necessária transformação dos padrões de consumo nas comunidades locais. Face a incerteza inerente dos sistemas sociais, a complexidade vem sendo, progressivamente, reconhecida como a expressão paradigmática dessa realidade. Neste trabalho, desenvolve-se o conceito de sistema de resíduos sólidos sob a perspectiva de um sistema complexo, assim como caracteriza-se a dinâmica das suas interações. A partir dessa concepção teórica, discute-se a busca da sustentabilidade por meio do gerenciamento de resíduos e as formas de complexificar a sua metodologia de atuação, na qual a cobrança da coleta de resíduos domiciliares é identificada como um importante instrumento neste processo. Propõe-se um modelo de cobrança desses serviços cuja viabilidade é verificada na simulação feita para o município de Santo André-SP. Levanta-se, ainda, dados sobre as formas de cobrança existentes em diversos municípios e a situação dos serviços de limpeza urbana no Brasil. Conclui-se que o gerenciamento de resíduos sólidos deve ser executado no âmbito de uma política pública local para o setor e que o modelo de cobrança proposto tem maior aplicabilidade em cidades de médio a grande porte. / Municipal solid waste management does not give appropriate consideration to the urban multidimensional reality in a globalized world and it has not promoted the necessary change of consumer standards in the local community. Due to the inherent uncertainty of the social systems, the complexity has been progressively recognized as a paradigmatic expression of this reality. In this study the concept of solid waste system is explained in the perspective of a complex system and how to characterize the dynamics of its interactions. From this theoretical standing the search for sustainability through solid waste management and the way to improve the complexity of its methodology is discussed wherein the household waste collection tax is identified as an important tool. A model for a waste collection tax is proposed the feasibility of which is validated by a simulation applied in Santo Andre city. Data on waste collection tax was acquired from several municipal districts and they represent the situation of the urban cleaning services in Brazil. Conclusions state that solid waste management should be carried out in the context of local public policies for this sector and that the proposed model for waste collection tax presents high feasibility for medium and large cities.

In public policies, agents are part of an emergent and complex context, reason for which their actions should not be examined in isolation. The state of an agent is influenced by the state of others, in an environment where feedback is continuous and full of interactions. These characteristics result in a system where the total is more unpredictable and dazzling than the mere sum of its parts. As a result, there are a growing number of studies that use typical methods of complex systems to analyze public policies in various areas, such as healthcare, education, crime prevention, energy resources and others. Moreover, such distinct approach allows for more accessible investigations of public policy models, including policies that were not evaluated ex ante from the traditional lenses. This research had two main objectives: to verify how complex systems apply to the context of public policies theoretically and to present a practical application of a model, which was built based upon a case study. Since there is not a clear comprehension on how complex systems could benefit policy makers, this study presents, in its first part, a systematic literature review including some existing applications and the benefits of complexity science in the policy arena. On the whole, it can be asserted that there is a strong consensus that complex systems can be highly beneficial for policy makers and, consequently, for the overall population. Researchers perceive different benefits, such as the opportunity of testing policies a priori, the possibility of comparing different policies for the same topic, and the contemplation of new ideas and insights for better policy formulation. Although there are several simulations and models proposed for public policies in several areas, it lacks an empirical demonstration that effectively proves the benefits of applying complex systems in public policies, i.e., apparently, there are obstacles that prevent such models from having effects in the real world. In this way, the second part of the research presents an agent-based model that can be applied empirically in a government agency: a regulatory body. Such model allows policy makers to compare different enforcement strategies and anticipate side effects that would be difficult to predict without the use of simulations. In this sense, the objective of the second part of this research was to build an agent-based model of a public policy and for which a practical implementation could be carried out. Therefore, a public policy from a professional regulatory board in the healthcare area was chosen, for which two different strategies were tested, with the objective of comparing their efficiency and effectiveness. Such strategies were modeled and simulated with the use of Netlogo software with different scenarios. Results indicate that agent based models can serve as predictive tools for comparing and improving inspection strategies, and also as source of insights for anticipating unintended consequences that would hardly be noticed ex ante without the use of simulation tools / Em políticas públicas, as ações dos agentes envolvidos não podem ser analisadas de forma isolada. O estado de um agente é influenciado pelo estado dos demais, num ambiente em que o feedback é contínuo e repleto de interações. Essas características resultam num sistema onde o total é mais imprevisível e deslumbrante do que a mera soma de suas partes. Com isso, há um crescente número de estudos que utilizam métodos típicos de sistemas complexos para analisar políticas públicas de diversas áreas, como saúde pública, educação, segurança, recursos energéticos e outros. Além disso, essa forma diferente de abordagem permite que alguns modelos de políticas públicas sejam investigados com mais facilidade, incluindo políticas que sequer eram analisadas pelo prisma tradicional. Esta pesquisa teve dois objetivos principais: verificar como os sistemas complexos se aplicam às políticas públicas no campo teórico e apresentar uma aplicação prática de modelagem dentro do contexto de um estudo de caso. Como ainda não há um entendimento sistematizado sobre como sistemas complexos podem ser úteis em políticas públicas, este estudo apresenta, em sua primeira parte, uma revisão sistemática de literatura para uma melhor compreensão de como essas aplicações ocorrem e de quais benefícios essa ciência, de fato, pode trazer. Em decorrência desse estudo, pode-se afirmar que há consenso, na literatura, de que a teoria da complexidade é benéfica para formuladores de políticas e, consequentemente, para a população em geral. Tais benefícios são vistos de diversas formas pelos pesquisadores, como, por exemplo, a possibilidade de se testar políticas a priori, a possibilidade de se comparar diversos tipos de políticas para um mesmo problema e a obtenção de novas perspectivas e ideias para formulação de políticas. Apesar de haver diversas simulações e modelos propostos para políticas públicas em diversas áreas, não foi constatada uma demonstração empírica que comprove efetivamente o benefício de se aplicar sistemas complexos em políticas públicas, ou seja, aparentemente há obstáculos que impedem esses modelos terem efeitos nas políticas de facto. Dessa maneira, o objetivo da segunda parte da pesquisa foi o de construir um modelo baseado em agentes relacionado a uma política pública e cuja implementação prática fosse factível. Assim, foi selecionada uma política relacionada a um órgão público de fiscalização do exercício profissional (conselho de classe), especificamente na área da saúde, para a qual foram traçadas duas estratégias diferentes, com o objetivo de compará-las em termos de eficácia e de efetividade. Essas estratégias foram modeladas e simuladas em software específico de modelos baseados em agentes para análise dos resultados considerando diversos cenários possíveis. Os resultados indicam que os modelos baseados em agentes podem auxiliar o formulador de políticas a comparar diferentes estratégias de fiscalização e antecipar efeitos colaterais que dificilmente seriam constatados ex ante sem a utilização de simulações

Neste trabalho apresentamos uma análise Bayesiana para confiabilidade de sistemas de redes usando métodos de simulação de Monte Carlo via Cadeias de Markov. Assumimos diferentes densidades a priori para as confiabilidades dos componentes individuais, com o objetivo de obtermos sumários de interesse. A metodologia é exemplificada condiderando um sistema de rede com sete componentes e um caso especial de sistema complexo composto por nove componentes. Consideramos ainda confiabilidade de redes tipo k-out--of-m com alguns exemplos numéricos / In this work we present a Bayesian approach for network reliability systems using Marov Chain Monte Carlo methods. We assume different prior densities for the individual component reliabilities th to get the posterior summaries of interest. The methodology is exemplified considering a network system with seven components and a special case of complex system with nine components. We also consider k-out-of-m system reliabiility with some numerical examples