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O presente trabalho trata do reconhecimento das formas de uso da noção de representação estrutural no Ensino Superior de Química, interpretando-as à luz de um referencial teórico que relaciona a Mediação Semiótica de Lev Vigotski e a Filosofia das Formas Simbólicas de Ernst Cassirer. O sentido principal dessa relação é oferecer uma função representativa diferenciada para o tema. Procura-se informar sobre a urgência dessa nova função representativa a partir da demarcação do caráter degenerativo que pode ser encontrado em uma revisão das pesquisas sobre educação em química que tratam do tema. A realização combina uma ampla leitura teórica tanto acerca da representação em geral quanto no Ensino de Química, que serve à interpretação de treze episódios obtidos por meio de registros de áudio e vídeo, conseguidos através do acompanhamento de disciplinas em cursos de diferentes universidades e institutos superiores. Os episódios destacam o uso de signos não lingüísticos característicos da representação estrutural em temas da química orgânica e da química inorgânica. Em termos de sua atribuição semiótica, focalizamos nosso olhar na relação entre representante e representado. Destaca-se o caráter inovador de um aporte metodológico que considera o estudo de habilidades espaciais a partir de situações de ensino. A metodologia usada na interpretação dos episódios pressupõe que as diferentes formas de representação estrutural em uso no Ensino Superior de química podem ser qualificadas como ferramentas mediais, portadoras de um conteúdo espacial, que produzem formas simbólicas típicas. Os resultados contribuem para reafirmar o caráter crucial da mediação em situações de uso prioritariamente intralingüísticas, a partir da relação entre ferramentas destacadas como: gráficas, materiais e gestuais. Conclui-se que uma função representativa de uso mais própria para a semiose derivada do ensino da representação estrutural deve ser configurada pela assunção de uma atividade prioritariamente simbólica dos diferentes tipos de signos, em detrimento de seu reconhecimento como ícones, e que considere uma base normativa para sua realização. / The work deals with the recognition of the different uses of chemical structure representation in undergraduate courses. The theoretical framework is based under the semiotic mediation of Lev Vigotsky and the symbolic forms of Ernst Cassirer. The meaning of this theoretical combination is to provide a new representative function for structure representation. The need of this new way of interpreting the chemical structure representation is addressed by the degenerative character found through a wide revision of the literature. The lack of epistemological and ontological considerations is considered the most related cause for the inappropriate interpretation concerning the studies of chemical representation widespread. The methodology is implemented in disciplines related to the domain of both organic and inorganic chemistry. The episodes selected focalizes the semiotic domain among representative and represented. The study considers a new way of studying spatial abilities, considering class study situations and interpreting the different uses of chemical structure representation as related to graphic, material and gestural tools. The results indicate the prior character of the chemical structure representation as a medial intralinguistic element working in a symbolical meaning rather than an iconic one.

O presente trabalho trata do reconhecimento das formas de uso da noção de representação estrutural no Ensino Superior de Química, interpretando-as à luz de um referencial teórico que relaciona a Mediação Semiótica de Lev Vigotski e a Filosofia das Formas Simbólicas de Ernst Cassirer. O sentido principal dessa relação é oferecer uma função representativa diferenciada para o tema. Procura-se informar sobre a urgência dessa nova função representativa a partir da demarcação do caráter degenerativo que pode ser encontrado em uma revisão das pesquisas sobre educação em química que tratam do tema. A realização combina uma ampla leitura teórica tanto acerca da representação em geral quanto no Ensino de Química, que serve à interpretação de treze episódios obtidos por meio de registros de áudio e vídeo, conseguidos através do acompanhamento de disciplinas em cursos de diferentes universidades e institutos superiores. Os episódios destacam o uso de signos não lingüísticos característicos da representação estrutural em temas da química orgânica e da química inorgânica. Em termos de sua atribuição semiótica, focalizamos nosso olhar na relação entre representante e representado. Destaca-se o caráter inovador de um aporte metodológico que considera o estudo de habilidades espaciais a partir de situações de ensino. A metodologia usada na interpretação dos episódios pressupõe que as diferentes formas de representação estrutural em uso no Ensino Superior de química podem ser qualificadas como ferramentas mediais, portadoras de um conteúdo espacial, que produzem formas simbólicas típicas. Os resultados contribuem para reafirmar o caráter crucial da mediação em situações de uso prioritariamente intralingüísticas, a partir da relação entre ferramentas destacadas como: gráficas, materiais e gestuais. Conclui-se que uma função representativa de uso mais própria para a semiose derivada do ensino da representação estrutural deve ser configurada pela assunção de uma atividade prioritariamente simbólica dos diferentes tipos de signos, em detrimento de seu reconhecimento como ícones, e que considere uma base normativa para sua realização. / The work deals with the recognition of the different uses of chemical structure representation in undergraduate courses. The theoretical framework is based under the semiotic mediation of Lev Vigotsky and the symbolic forms of Ernst Cassirer. The meaning of this theoretical combination is to provide a new representative function for structure representation. The need of this new way of interpreting the chemical structure representation is addressed by the degenerative character found through a wide revision of the literature. The lack of epistemological and ontological considerations is considered the most related cause for the inappropriate interpretation concerning the studies of chemical representation widespread. The methodology is implemented in disciplines related to the domain of both organic and inorganic chemistry. The episodes selected focalizes the semiotic domain among representative and represented. The study considers a new way of studying spatial abilities, considering class study situations and interpreting the different uses of chemical structure representation as related to graphic, material and gestural tools. The results indicate the prior character of the chemical structure representation as a medial intralinguistic element working in a symbolical meaning rather than an iconic one.

Passive network reconstruction is the process of learning a structured (networked) representation of a dynamic system through the use of known information about the structure of the system as well as data collected by observing the inputs into a system along with the resultant outputs. This work demonstrates an improvement on an existing network reconstruction algorithm so that the algorithm is capable of consistently and perfectly reconstructing a network when system inputs and outputs are measured without error. This work then extends the improved network reconstruction algorithm so that it functions even in the presence of noise as well as the situation where inputs into the system are unknown. Furthermore, this work demonstrates the capability of the new extended algorithms by reconstructing financial networks from stock market data, and then performing an analysis to understand the vulnerabilities of the reconstructed network to destabilization through localized attacks. The creation of these improved and extended algorithms has opened many theoretical questions, paving the way for future research into network reconstruction.

Dynamical structure functions were developed as a partial structure representation of linear time-invariant systems to be used in the reconstruction of biological networks. Dynamical structure functions contain more information about structure than a system's transfer function, while requiring less a priori information for reconstruction than the complete computational structure associated with the state space realization. Early sufficient conditions for network reconstruction with dynamical structure functions severely restricted the possible applications of the reconstruction process to networks where each input independently controls a measured state. The first contribution of this thesis is to extend the previously established sufficient conditions to incorporate both necessary and sufficient conditions for reconstruction. These new conditions allow for the reconstruction of a larger number of networks, even networks where independent control of measured states is not possible. The second contribution of this thesis is to extend the robust reconstruction algorithm to all reconstructible networks. This extension is important because it allows for the reconstruction of networks from real data, where noise is present in the measurements of the system. The third contribution of this thesis is a Matlab toolbox that implements the robust reconstruction algorithm discussed above. The Matlab toolbox takes in input-output data from simulations or real-life perturbation experiments and returns the proposed Boolean structure of the network. The final contribution of this thesis is to increase the applicability of dynamical structure functions to more than just biological networks by applying our reconstruction method to wireless communication networks. The reconstruction of wireless networks produces a dynamic interference map that can be used to improve network performance or interpret changes of link rates in terms of changes in network structure, enabling novel anomaly detection and security schemes.