Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A new approach to describe the crystal field interaction in compounds that contains trivalent lanthanide ions is presented. It is considered the electrostatic balance of the optically active site, the effective charge of the central ion and the sign of crystal field parameters (CCP) as determinant factors in the crystal field interaction. The method of the first equivalent neighbours (MENN) was reformulated, and improvements in predicting the CCP and energy levels 7FJ of Eu3+ could be realized. Moreover, it was possible to predict the lanthanide-nearest neighbour interaction of load factors (Ln-NN), the maximum coverage of the wave functions of the interacting ions and energy levels levels structure of the 7FJ of Eu3+. The physically acceptable limits are designed to load factors and the maximum overlap of the wave functions of the interacting ions. The compounds studied have high symmetry and exhibit a first neighbourhood consisting of oxygen ions, fluorine or chlorine. The use of secular determinants solutions of the energy matrices served as an excellent theoretical framework for the development of the method, which is applied based on the simple overlap model (SOM). This allowed the description of the interaction of the crystalline field by a nonparametric method and simple application. In addition, it was predicted the wave functions overlap factor of the interacting ions, the total effective bonding charge of Eu3+, and the relationships and trends of the crystal field interaction with the chemical species of the NN and the type of Ln that makes up the main host matrix. Finally, it was possible to remodulate the MENN at a more theoretical method by using theoretical data. The results served to confirm the efficiency and accuracy of MENN in describing the interaction of the crystal field on systems containing trivalent lanthanide ions. / Uma nova abordagem na descrição da interação do campo cristalino em compostos contendo íons lantanídeos trivalentes é apresentada. São considerados o equilíbrio eletrostático do sítio opticamente ativo, a carga efetiva do íon central e o sinal dos parâmetros de campo cristalino (PCC) como fatores determinantes na descrição da interação de campo cristalino. O método dos primeiros vizinhos equivalentes (MENN) foi reformulado, e assim melhorias na previsão dos PCC e dos níveis de energia 7FJ do Eu3+ puderam ser realizadas. Além disso, foi possível prever fatores de carga de interação lantanídeo-primeiro vizinho (Ln-PV), o recobrimento máximo das funções de onda dos íons interagentes e estrutura dos níveis níveis de energia 7FJ do Eu3+. Foram estabelecidos limites fisicamente aceitáveis para os fatores de carga e para o recobrimento máximo das funções de onda dos íons interagentes. Os compostos estudados possuem alta simetria e apresentam uma primeira vizinhança composta por íons de oxigênio, flúor ou cloro. A utilização das soluções dos determinantes seculares das matrizes energéticas serviram como um excelente aporte teórico para o desenvolvimento do método, o qual é aplicado tendo por base o modelo de recobrimento simples (SOM). Isto permitiu a descrição da interação do campo cristalino por um método não paramétrico e de simples aplicação. Além disso, foi realizada a previsão do fator de recobrimento das funções de onda dos íons interagentes, carga efetiva total de ligação do Eu3+, e as relações e tendências da interação do campo cristalino com a espécie química dos PV, e o tipo de Ln que compõe a matriz hospedeira principal. Por fim, foi possível tornar o MENN um método mais teórico através da utilização de dados teóricos. Os resultados obtidos serviram para confirmar a eficiência e precisão do MENN na descrição da interação do campo cristalino em sistemas contendo íons lantanídeos trivalentes.

In this work we applied to a series of oxyhalides crystals, namely, GdOBr, LaOI, GdOCl, LaOCl, YOCl and LaOBr, all doped ion Eu3 +, the point charge electrostatic model (PCEM), the simple overlap model (SOM) and method of equivalent nearest neighbors (MENN), with the objective of discussing the magnitude of the charges of the ions in this halogens series. Using the local structure of luminescent site, calculations were made of the crystal field parameters and splitting of the 7F1 level. The point charge electrostatic model, as expected, led to satisfactory predictions only from the qualitative point of view. The simple overlap model and the method gave satisfactory predictions to all quantities uce the experimental splitting energy level 7F1. It is shown that the effect of O2- ions is dominant in the calculation of crystal field parameters and charge factors of the halogens has been always smaller than those of O2- ions, although in some cases the NN charge factors was greater than the their valence, when the SOM is applied. This is not completely understood up to now. / Neste trabalho foram aplicados a uma serie de cristais oxihaletos, a saber, GdOBr, LaOI, GdOCl, LaOCl, YOCl e LaOBr, todos dopados com o ion Eu3+, o Modelo Eletrostatico de Cargas Pontuais, o Modelo de Recobrimento Simples e o Metodo dos Vizinhos Equivalentes, com o objetivo de discutir a magnitude das cargas dos ions halogenios nesta serie. Usando a estrutura local do sitio luminescente, foram feitos calculos de parametros do campo cristalino (Bkq) e do desdobramento do nivel 7F1 ( ´E). O modelo eletrostatico de cargas pontuais, como esperado, levou a resultados satisfatorios apenas do ponto de vista qualitativo. Ja com o modelo de recobrimento simples e com o metodo foi possivel reproduzir ´E. As previsoes mostram que o efeito dos ions O2- e dominante nas previsoes dos Bkq e ´E e os fatores de carga dos halogenios sao muito menores que os dos ions O2-, embora em alguns casos a carga dos primeiros vizinhos tenha sido maior que a valencia respectiva, quando o modelo de recobrimento simples e aplicado, o que ainda nao e completamente entendido.

[pt] Em uma série de aplicações, os pontos de dados podem ser representados como distribuições de probabilidade. Por exemplo, os documentos podem ser representados como modelos de tópicos, as imagens podem ser representadas como histogramas e também a música pode ser representada como uma distribuição de probabilidade. Neste trabalho, abordamos o problema do Vizinho Próximo Aproximado onde os pontos são distribuições de probabilidade e a função de distância é a divergência de Kullback-Leibler (KL). Mostramos como acelerar as estruturas de dados existentes, como a Bregman Ball Tree, em teoria, colocando a divergência KL como um produto interno. No lado prático, investigamos o uso de duas técnicas de indexação muito populares: Índice Invertido e Locality Sensitive Hashing. Os experimentos realizados em 6 conjuntos de dados do mundo real mostraram que o Índice Invertido é melhor do que LSH e Bregman Ball Tree, em termos de consultas por segundo e precisão. / [en] In a number of applications, data points can be represented as probability distributions. For instance, documents can be represented as topic models, images can be represented as histograms and also music can be represented as a probability distribution. In this work, we address the problem of the Approximate Nearest Neighbor where the points are probability distributions and the distance function is the Kullback-Leibler (KL) divergence. We show how to accelerate existing data structures such as the Bregman Ball Tree, by posing the KL divergence as an inner product embedding. On the practical side we investigated the use of two, very popular, indexing techniques: Inverted Index and Locality Sensitive Hashing. Experiments performed on 6 real world data-sets showed the Inverted Index performs better than LSH and Bregman Ball Tree, in terms of queries per second and precision.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Over the last years, the wireless broadband access has achieved a tremendous success. With that, the telecommunications industry has faced very important changes in terms of technology, heterogeneity, kind of applications, and massive usage (virtual data tsunami) derived from the introduction of smartphones and tablets; or even in terms of market structure and its main players/actors. Nonetheless, it is well-known that the electromagnetic spectrum is a scarce resource, being already fully occupied (or at least reserved for certain applications). Tra- ditional spectrum markets (where big monopolies dominate) and static spectrum management originated a paradoxal situation: the spectrum is occupied without actually being used! In one hand, with the global transition from analog to digital Television (TV), part of the spectrum previously licensed for TV is freed and geographically interleaved, originating the consequent Television White Spaces (TVWS); on the other hand, the direct communications between devices, commonly referred as Device-to-Device (D2D) communications, are attracting crescent attention by the scientific community and industry in order to overcome the scarcity problem and satisfy the increasing demand for extra capacity. As such, this thesis is divided in two main parts: (a) Spectrum market for TVWS: where a SWOT analysis for the use of TVWS is performed giving some highlights in the directions/actions that shall be followed so that its adoption becomes effective; and a tecno-economic evaluation study is done considering as a use-case a typical European city, showing the potential money savings that operators may reach if they adopt by the use of TVWS in a flexible market manner; (b) D2D communications: where a neighbor discovery technique for D2D communications is proposed in the single-cell scenario and further extended for the multi-cell case; and an interference mitigation algorithm based on the intelligent selection of Downlink (DL) or Uplink (UL) band for D2D communications underlaying cellular networks. A summary of the principal conclusions is as follows: (a) The TVWS defenders shall focus on the promotion of a real-time secondary spectrum market, where through the correct implementation of policies for protection ratios in the spectrum broker and geo-location database, incumbents are protected against interference; (b) It became evident that an operator would recover its investment around one year earlier if it chooses to deploy the network following a flexible spectrum market approach with an additional TVWS carrier, instead of the traditional market; (c) With the proposed neighbor discovery technique the time to detect all neighbors per Mobile Station (MS) is significantly reduced, letting more time for the actual data transmission; and the power of MS consumed during the discovery process is also reduced because the main processing is done at the Base Station (BS), while the MS needs to ensure that D2D communication is possible just before the session establishment; (d) Despite being a simple concept, band selection improves the gains of cellular communications and limits the gains of D2D communications, regardless the position within the cell where D2D communications happen, providing a trade-off between system performance and interference mitigation. / Nos Ãltimos anos, o acesso de banda larga atingiu um grande sucesso. Com isso, a indÃstria das telecomunicaÃÃes passou por importantes transformaÃÃes em termos de tecnologia, heterogeneidade, tipo de aplicaÃÃes e uso massivo (tsunami virtual de dados) em consequÃncia da introduÃÃo dos smartphones e tablets; ou atà mesmo na estrutura de mercado e os seus principais jogadores/atores. PorÃm, à sabido que o espectro electromagnÃtico à um recurso limitado, estando jà ocupado (ou pelo menos reservado para alguma aplicaÃÃo). O mercado tradicional de espectro (onde os grandes monopÃlios dominam) e o seu gerenciamento estÃtico contribuÃram para essa situaÃÃo paradoxal: o espectro està ocupado mas nÃo està sendo usado! Por um lado, com a transiÃÃo mundial da TelevisÃo (TV) analÃgica para a digital, parte do espectro anteriormente licenciado para a TV à libertado e geograficamente multiplexado para evitar a interferÃncia entre sinais de torres vizinhas, dando origem a ÂespaÃos em branco na frequÃncia da TV ou Television White Spaces (TVWS); por outro lado, as comunicaÃÃes diretas entre usuÃrios, designadas por comunicaÃÃes diretas Dispositivo-a-Dispositivo (D2D), està gerando um crescente interesse da comunidade cientÃfica e indÃstria, com vista a ultrapassar o problema da escassez de espectro e satisfazer a crescente demanda por capacidade extra. Assim, a tese està dividida em duas partes principais: (a) Mercado de espectro eletromagnÃtico para TVWS: onde à feita uma anÃlise SWOT para o uso dos TVWS, dando direÃÃes/aÃÃes a serem seguidas para que o seu uso se torne efetivo; e um estudo tecno-econÃmico considerando como cenÃrio uma tÃpica cidade Europeia, onde se mostram as possÃveis poupanÃas monetÃrias que os operadores conseguem obter ao optarem pelo uso dos TVWS num mercado flexÃvel; (b) ComunicaÃÃes D2D: onde uma tÃcnica de descoberta de vizinhos para comunicaÃÃes D2D à proposta, primeiro para uma Ãnica cÃlula e mais tarde estendida para o cenÃrio multi-celular; e um algoritmo de mitigaÃÃo de interferÃncia baseado na seleÃÃo inteligente da banda Ascendente (DL) ou Descendente (UL) a ser reusada pelas comunicaÃÃes D2D que acontecem na rede celular. Um sumÃrio das principais conclusÃes à o seguinte: (a) Os defensores dos TVWS devem-se focar na promoÃÃo do mercado secundÃrio de espectro electromagnÃtico, onde atravÃs da correta implementaÃÃo de politicas de proteÃÃo contra a interferÃncia no broker de espectro e na base de dados, os usuÃrios primÃrio sÃo protegidos contra a interferÃncia; (b) Um operador consegue recuperar o seu investimento aproximadamente um ano antes se ele optar pelo desenvolvimento da rede seguindo um mercado secundÃrio de espectro com a banda adicional de TVWS, em vez do mercado tradicional; (c) Com a tÃcnica proposta de descoberta de vizinhos, o tempo de descoberta por usuÃrio à significativamente reduzido; e a potÃncia consumida nesse processo à tambÃm ela reduzida porque o maior processamento à feito na EstaÃÃo RÃdio Base (BS), enquanto que o usuÃrio sà precisa de se certificar que a comunicaÃÃo direta à possÃvel; (d) A seleÃÃo de banda, embora seja um conceito simples, melhora os ganhos das comunicaÃÃes celulares e limita os das comunicaÃÃes D2D, providenciando um compromisso entre a performance do sistema e a mitigaÃÃo de interferÃncia.

In this work the Point Charge Electrostatic Model (PCEM), the Simple Overlap Model (SOM) and the Method of Equivalents Nearest Neighbors (MENN) were applied to a well known series of oxides, namely, Gd2O3, Y2O3, Lu2O3, In2O3 and Sc2O3, all doped ion Eu3+ with the purpose of discussing the charge of interaction and some aspects of the crystal field effect. To this end, calculations were made of the crystal field and crystal field strength parameters and splitting of the 7F1 level of the luminescent ion. By using the luminescent site local structure, the PCEM, as expected, led to satisfactory results only from the qualitative point of view. With the SOM and the MENN it was possible to reproduce the experimental splitting of the 7F1 energy level and its sublevels, with physically acceptable charge factors. Only in some cases the NN charge has been greater than its valence. A discussion on the position of the charge of interaction also has been made. / Neste trabalho o Modelo Eletrostático de Cargas Pontuais, o Modelo de Recobrimento Simples e o Método dos Vizinhos Equivalentes foram aplicados a uma série bem conhecida de óxidos, a saber, Gd2O3, Y2O3, Lu2O3, In2O3 e Sc2O3, todos dopados com o íon Eu3+, com o objetivo de discutir a carga de interação e aspectos do efeito do campo cristalino. Para isso, foram feitos cálculos de parâmetros do campo cristalino, de parâmetro de força do campo cristalino, dos subníveis e desdobramento do nível 7F1 do íon luminescente. Usando a estrutura local do sitio luminescente, o modelo eletrostático, como esperado, levou a resultados satisfatórios apenas do ponto de vista qualitativo. Já com o modelo de recobrimento simples e com o método dos vizinhos equivalentes foi possível reproduzir o desdobramento experimental do nível de energia 7F1 e os seus subníveis, com fatores de carga fisicamente plausíveis. Em apenas alguns poucos casos a carga dos primeiros vizinhos foi maior que a valência respectiva. Também está feita uma discussão sobre a possível posição desta carga de interação.

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[pt] Atualmente os categorizadores de textos construídos por técnicas de aprendizagem de máquina têm alcançado bons resultados, tornando viável a categorização automática de textos. A proposição desse estudo foi a definição de vários modelos direcionados à categorização de pedidos de patente, no idioma português. Para esse ambiente foi proposto um comitê composto de 6 (seis) modelos, onde foram usadas várias técnicas. A base de dados foi constituída de 1157 (hum mil cento e cinquenta e sete) resumos de pedidos de patente, depositados no INPI, por depositantes nacionais, distribuídos em várias categorias. Dentre os vários modelos propostos para a etapa de processamento da categorização de textos, destacamos o desenvolvido para o Método 01, ou seja, o k-Nearest-Neighbor (k-NN), modelo também usado no ambiente de patentes, para o idioma inglês. Para os outros modelos, foram selecionados métodos que não os tradicionais para ambiente de patentes. Para quatro modelos, optou-se por algoritmos, onde as categorias são representadas por vetores centróides. Para um dos modelos, foi explorada a técnica do High Order Bit junto com o algoritmo k- NN, sendo o k todos os documentos de treinamento. Para a etapa de préprocessamento foram implementadas duas técnicas: os algoritmos de stemização de Porter; e o StemmerPortuguese; ambos com modificações do original. Foram também utilizados na etapa do pré-processamento: a retirada de stopwords; e o tratamento dos termos compostos. Para a etapa de indexação foi utilizada principalmente a técnica de pesagem dos termos intitulada: frequência de termos modificada versus frequência de documentos inversa TF -IDF . Para as medidas de similaridade ou medidas de distância destacamos: cosseno; Jaccard; DICE; Medida de Similaridade; HOB. Para a obtenção dos resultados foram usadas as técnicas de predição da relevância e do rank. Dos métodos implementados nesse trabalho, destacamos o k-NN tradicional, o qual apresentou bons resultados embora demande muito tempo computacional. / [en] Nowadays, the text s categorizers constructed based on learning techniques, had obtained good results and the automatic text categorization became viable. The purpose of this study was the definition of various models directed to text categorization of patent s application in Portuguese language. For this environment was proposed a committee composed of 6 (six) models, where were used various techniques. The text base was constituted of 1157 (one thousand one hundred fifty seven) abstracts of patent s applications, deposited in INPI, by national applicants, distributed in various categories. Among the various models proposed for the step of text categorization s processing, we emphasized the one devellopped for the 01 Method, the k-Nearest-Neighbor (k-NN), model also used in the English language patent s categorization environment. For the others models were selected methods, that are not traditional in the English language patent s environment. For four models, there were chosen for the algorithms, centroid vectors representing the categories. For one of the models, was explored the High Order Bit technique together with the k-NN algorithm, being the k all the training documents. For the pre-processing step, there were implemented two techniques: the Porter s stemization algorithm; and the StemmerPortuguese algorithm; both with modifications of the original. There were also used in the pre-processing step: the removal of the stopwards; and the treatment of the compound terms. For the indexing step there was used specially the modified documents term frequency versus documents term inverse frequency TF-IDF . For the similarity or distance measures there were used: cosine; Jaccard; DICE; Similarity Measure; HOB. For the results, there were used the relevance and the rank technique. Among the methods implemented in this work it was emphasized the traditional k-NN, which had obtained good results, although demands much computational time.