Implementação paralela do algoritmo iterativo de busca do parâmetro de regularização ótimo para o funcional de Tikhonov no problema de restauração de imagens

O uso de técnicas com o funcional de Tikhonov em processamento de imagens tem sido amplamente usado nos últimos anos. A ideia básica nesse processo é modificar uma imagem inicial via equação de convolução e encontrar um parâmetro que minimize esse funcional afim de obter uma aproximação da imagem original. Porém, um problema típico neste método consiste na seleção do parâmetro de regularização adequado para o compromisso entre a acurácia e a estabilidade da solução. Um método desenvolvido por pesquisadores do IPRJ e UFRJ, atuantes na área de problemas inversos, consiste em minimizar um funcional de resíduos através do parâmetro de regularização de Tikhonov. Uma estratégia que emprega a busca iterativa deste parâmetro visando obter um valor mínimo para o funcional na iteração seguinte foi adotada recentemente em um algoritmo serial de restauração. Porém, o custo computacional é um fator problema encontrado ao empregar o método iterativo de busca. Com esta abordagem, neste trabalho é feita uma implementação em linguagem C++ que emprega técnicas de computação paralela usando MPI (Message Passing Interface) para a estratégia de minimização do funcional com o método de busca iterativa, reduzindo assim, o tempo de execução requerido pelo algoritmo. Uma versão modificada do método de Jacobi é considerada em duas versões do algoritmo, uma serial e outra em paralelo. Este algoritmo é adequado para implementação paralela por não possuir dependências de dados como de Gauss-Seidel que também é mostrado a convergir. Como indicador de desempenho para avaliação do algoritmo de restauração, além das medidas tradicionais, uma nova métrica que se baseia em critérios subjetivos denominada IWMSE (Information Weighted Mean Square Error) é empregada. Essas métricas foram introduzidas no programa serial de processamento de imagens e permitem fazer a análise da restauração a cada passo de iteração. Os resultados obtidos através das duas versões possibilitou verificar a aceleração e a eficiência da implementação paralela. A método de paralelismo apresentou resultados satisfatórios em um menor tempo de processamento e com desempenho aceitável.

Modelagem e simulação da propagação de ondas em barras não homogêneas envolvendo materiais elásticos não lineares.

O objetivo deste trabalho é tratar da simulação do fenômeno de propagação de ondas em uma haste heterogênea elástico, composta por dois materiais distintos (um linear e um não-linear), cada um deles com a sua própria velocidade de propagação da onda. Na interface entre estes materiais existe uma descontinuidade, um choque estacionário, devido ao salto das propriedades físicas. Empregando uma abordagem na configuração de referência, um sistema não-linear hiperbólico de equações diferenciais parciais, cujas incógnitas são a velocidade e a deformação, descrevendo a resposta dinâmica da haste heterogénea. A solução analítica completa do problema de Riemann associado são apresentados e discutidos.

Formulação supersimétrica de processos estocásticos com ruído multiplicativo

Os processos estocásticos com ruído branco multiplicativo são objeto de atenção constante em uma grande área da pesquisa científica. A variedade de prescrições possíveis para definir matematicamente estes processos oferece um obstáculo ao desenvolvimento de ferramentas gerais para seu tratamento. Na presente tese, estudamos propriedades de equilíbrio de processos markovianos com ruído branco multiplicativo. Para conseguirmos isto, definimos uma transformação de reversão temporal de tais processos levando em conta que a distribuição estacionária de probabilidade depende da prescrição. Deduzimos um formalismo funcional visando obter o funcional gerador das funções de correlação e resposta de um processo estocástico multiplicativo representado por uma equação de Langevin. Ao representar o processo estocástico neste formalismo (de Grassmann) funcional eludimos a necessidade de fixar uma prescrição particular. Neste contexto, analisamos as propriedades de equilíbrio e estudamos as simetrias ocultas do processo. Mostramos que, usando uma definição apropriada da distribuição de equilíbrio e considerando a transformação de reversão temporal adequada, as propriedades usuais de equilíbrio são satisfeitas para qualquer prescrição. Finalmente, apresentamos uma dedução detalhada da formulação supersimétrica covariante de um processo markoviano com ruído branco multiplicativo e estudamos algumas das relações impostas pelas funções de correlação através das identidades de Ward-Takahashi.

Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados

Neste trabalho estudamos o problema da segregação de impurezas substitucionais em sistemas nanoestruturados metálicos formados pela justaposição de camadas (multicamadas). Utilizamos o modelo de ligações fortes (tight-binding) com um orbital por sítio para calcular a estrutura eletrônica desses sistemas, considerando a rede cristalina cubica simples em duas direções de crescimento: (001) e (011). Devido à perda de simetria do sistema, escrevemos o hamiltoniano em termos de um vetor de onda k, paralelo ao plano, e um ındice l que denota um plano arbitrario do sistema. Primeiramente, calculamos a estrutura eletrônica do sistema considerando-o formado por átomos do tipo A e, posteriormente, investigamos as modificações nessa estrutura eletrônica ao introduzirmos uma impureza do tipo B em um plano arbitrário do sistema. Calculamos o potencial introduzido por esta impureza levando-se em conta a neutralidade de carga através da regra de soma de Friedel. Calculamos a variação da energia eletrônica total ΔEl como função da posição da impureza. Como substrato, consideramos sistemas com ocupações iguais a 0.94 e 0.54 elétrons por banda, o que dentro do modelo nos permite chamá-los de Nie Cr. As impurezas sao tambem metais de transição - Mn, Fee Co. Em todos os casos investigados, foi verificado que a variação de energia eletrônica total apresenta um comportamento oscilatorio em função da posição da impureza no sistema, desde o plano superficial, até vários planos interiores do sistema. Como resultado, verificamos a ocorrencia de planos mais favoráveis à localização da impureza. Ao considerarmos um número relativamente grande de planos, um caso em particular foi destacado pelo aparecimento de um batimentono comportamento oscilatório de ΔEl. Estudamos também o comportamento da variação da energia total, quando camadas (filmes) são crescidas sobre o substrato e uma impureza do mesmo tipo das camadas é colocada no substrato. Levamos em conta a diferença de tamanho entre os átomos do substrato e os átomos dos filmes. Analisamos ainda a influência da temperatura sobre o comportamento oscilatório da energia total, considerando a expansão de Sommerfeld.

Autopercepção do peso corporal e transtornos mentais comuns em funcionários de uma universidade no Rio de Janeiro: Estudo Pró-Saúde

Gênero, raça e transtornos mentais são variáveis importantes a serem consideradas em estudos que avaliam a autopercepção do peso corporal. Se, por um lado, a sociedade contemporânea se depara com um crescimento epidêmico do sobrepeso e da obesidade, por outro os paradigmas corporais construídos socialmente para homens e mulheres têm-se tornado com o passar dos anos mais rigorosos e inatingíveis, sendo relacionados não somente à saúde, mas também ao sucesso pessoal, profissional e afetivo. Desse modo, perceber-se fora desse padrão pode levar ao desenvolvimento de transtornos mentais comuns (TMC). Alguns grupos, entretanto, parecem ser menos vulneráveis a tais padrões como no caso de indivíduos da raça negra. No entanto, poucos estudos nacionais têm investigado essas questões. A presente tese avaliou a incidência de TMC segundo a autopercepção do peso corporal entre funcionários de uma universidade no Rio de Janeiro, assim como a concordância entre a autopercepção do peso corporal e o Índice de Massa Corporal (IMC) segundo raça nessa mesma população. O primeiro estudo avaliou dados da primeira onda de seguimento da coorte do estudo Pró-Saúde analisando através de modelos lineares generalizados os riscos relativos da associação entre o desenvolvimento de TMC e a autopercepção do peso corporal. O segundo avaliou a estrutura de concordância entre a autopercepção do peso corporal e o IMC segundo raça. Os resultados do primeiro artigo evidenciaram associação entre incidência de TMC e perceber-se acima do peso corporal (RR=1,42) no modelo ajustado por sexo. Na análise que avaliou a concordância entre o IMC e a autopercepção do peso corporal não foram observadas diferenças em relação à raça e a concordância variou de moderada a elevada em entre mulheres e homens, respectivamente.Em ambos os sexos, o padrão de concordância fora da diagonal principal indicou que categorias altas e baixas de IMC corresponderam às categorias extremas de percepção corporal. Entre as mulheres, entretanto, a concordância dentro da diagonal principal sugeriu um padrão de concordância possivelmente maior para as categorias extremas de autopercepção de peso e IMC. Não foram evidenciadas diferenças segundo raça, possivelmente, pelo fato das pressões sociais em relação à aquisição de peso ideal serem desenvolvidas, no Brasil, dentro de um contexto multiracial.

Problemas inversos em processos difusivos com retenção

Um Estudo para a solução numérica do modelo de difusão com retenção, proposta por Bevilacqua et al. (2011), é apresentado, bem como uma formulação implícita para o problema inverso para a estimativa dos parâmetros envolvidos na formulação matemática do modelo. Através de um estudo minucioso da análise de sensibilidade e do cálculo do coeficiente de correlação de Pearson, são identificadas as chances de se obter sucesso na solução do problema inverso através do método determinístico de Levenberg-Marquardt e dos métodos estocásticos Algoritmo de Colisão de Partículas (Particle Collision Algorithm - PCA) e Evolução Diferencial (Differential Evolution - DE). São apresentados os resultados obtidos através destes três métodos de otimização para três casos de conjunto de parâmetros. Foi observada uma forte correlação entre dois destes três parâmetros, o que dificultou a estimativa simultânea dos mesmos. Porém, foi obtido sucesso nas estimativas individuais de cada parâmetro. Foram obtidos bons resultados para os fatores que multiplicam os termos diferenciais da equação que modela o fenômeno de difusão com retenção.

Simulação de escoamentos incompressíveis empregando o método Smoothed Particle Hydrodynamics utilizando algoritmos iterativos na determinação do campo de pressões

Nesse trabalho, foi desenvolvido um simulador numérico (C/C++) para a resolução de escoamentos de fluidos newtonianos incompressíveis, baseado no método de partículas Lagrangiano, livre de malhas, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Tradicionalmente, duas estratégias são utilizadas na determinação do campo de pressões de forma a garantir-se a condição de incompressibilidade do fluido. A primeira delas é a formulação chamada Weak Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics (WCSPH), onde uma equação de estado para um fluido quase-incompressível é utilizada na determinação do campo de pressões. A segunda, emprega o Método da Projeção e o campo de pressões é obtido mediante a resolução de uma equação de Poisson. No estudo aqui desenvolvido, propõe-se três métodos iterativos, baseados noMétodo da Projeção, para o cálculo do campo de pressões, Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH). A fim de validar os métodos iterativos e o código computacional, foram simulados dois problemas unidimensionais: os escoamentos de Couette entre duas placas planas paralelas infinitas e de Poiseuille em um duto infinito e foram usadas condições de contorno do tipo periódicas e partículas fantasmas. Um problema bidimensional, o escoamento no interior de uma cavidade com a parede superior posta em movimento, também foi considerado. Na resolução deste problema foi utilizado o reposicionamento periódico de partículas e partículas fantasmas.

Teoria de controle ótimo com aplicações a sistemas biológicos

Neste trabalho apresentamos as etapas para a utilização do método da Programação Dinâmica, ou Princípio de Otimização de Bellman, para aplicações de controle ótimo. Investigamos a noção de funções de controle de Lyapunov (FCL) e sua relação com a estabilidade de sistemas autônomos com controle. Uma função de controle de Lyapunov deverá satisfazer a equação de Hamilton-Jacobi-Bellman (H-J-B). Usando esse fato, se uma função de controle de Lyapunov é conhecida, será então possível determinar a lei de realimentação ótima; isto é, a lei de controle que torna o sistema globalmente assintóticamente controlável a um estado de equilíbrio. Como aplicação, apresentamos uma modelagem matemática adequada a um problema de controle ótimo de certos sistemas biológicos. Este trabalho conta também com um breve histórico sobre o desenvolvimento da Teoria de Controle de forma a ilustrar a importância, o progresso e a aplicação das técnicas de controle em diferentes áreas ao longo do tempo.

O cérebro criminógeno na antropologia criminal do século XIX: um estudo sobre a etiologia do crime a partir da medicalização da sociedade

O presente trabalho se dedica a realizar uma incursão na história do pensamento criminológico a fim de contribuir para um mapeamento das justificativas do surgimento de certas normas penais, algumas ainda em vigor, e o mapeamento das razões da edificação de muitas instituições jurídicas e administrativas, algumas ainda em funcionamento. A análise tradicional da biografia da Criminologia costuma, todavia, omitir certas ideias que deveriam ser integradas ao percurso da sua vertente científica. Vários são os autores que apontam para a origem da trajetória cientificista criminológica na Europa do fim do século XIX. No entanto, quando se aprofunda na identificação das raízes das referências positivistas na implicação Medicina-Pessoa-Sociedade da era moderna e sua influência na seara criminológica, percebesse que uma tímida Criminologia já estava nascendo no início do século XIX com os estudos sobre a fisiologia cerebral. Em meio a um processo político amplo de fortalecimento do Estado e da burguesia, dá-se a formação de um aparato médico-jurídico, pelo qual se demonstra a tentativa de reconhecimento da autoridade médica para além dos limites legítimos da atividade. Preocupa-se, portanto, em chamar a atenção para o movimento de medicalização do criminoso por uma leitura histórica do impacto do cientificismo cerebral na esfera criminal. O material desenvolvido pela Frenologia e, depois, pela Antropologia Criminal, é emblemático dessa onda cientificista do século XIX, na qual as pesquisas cerebrais imprimem a visão sobre a etiologia do crime a partir de seus marcadores biológicos. Mais particularmente, atenta-se para a recepção das teorias de Franz Joseph Gall e de Cesare Lombroso sobre o cérebro (do) criminoso na criminologia do século XIX, através da discussão da noção de livre arbítrio, do debate sobre retribuição versus tratamento, bem como das propostas de medidas preventivas em caso de tendências à violência e das políticas públicas voltadas para o cerceamento de direitos em nome de uma suposta defesa social.

Métodos espectrais aplicados à relatividade numérica: determinação dos dados iniciais

Neste trabalho aplicamos métodos espectrais para a determinação da configuração inicial de três espaços-tempos contendo buracos negros. Para isto apresentamos primeiro a foliação do espaço-tempo em hipersuperfícies tridimensionais espaciais parametrizadas pela função temporal t. Este processo é chamado de decomposição 3+1 [2] [5]. O resultado deste processo são dois conjuntos de equações classificadas em equações de vínculo e evolução [4]. As equações de vínculo podem ser divididas em vínculos Hamiltoniano e dos momentos. Para a obtenção dos dados iniciais dos problemas estudados aqui, apenas a equação de vínculo Hamiltoniano será resolvida numericamente, pois as equações de vínculo dos momentos possuem solução analítica nestes casos. Uma pequena descrição dos métodos espectrais é apresentada, destacando-se os método de Galerkin, método pseudoespectral ou de colocação e método de Tau, que são empregados na resolução das equações de vínculo Hamiltoniano dos problemas estudados. Verificamos que os resultados obtidos neste trabalho superam aqueles produzidos por Kidder e Finn [15], devido a uma escolha diferente das funções de base, que aqui satisfazem uma das condições de contorno.

Análise da função diastólica em mulheres medicadas com antraciclínicos no tratamento do câncer de mama

O Câncer de mama é um dos problemas de saúde pública mais importantes em nosso país. São estimados, para 2010, 49.400 novos casos de câncer de mama no Brasil, com um risco estimado de 51 casos a cada 100 mil mulheres. A estratégia de tratamento das pacientes com tumores de mama pode passar pelo uso de quimioterapia. A doxorrubicina é uma das drogas mais ativas para o câncer de mama, pertencendo ao grupo das antraciclinas. A família das antraciclinas apresenta como efeito colateral dano ao miocárdio que pode chegar a 36% dependendo da dose utilizada. O efeito sobre o miocárdio costuma ocorrer mais comumente durante ou logo após o último ciclo de quimioterapia podendo, entretanto ocorrer após vários anos do último ciclo de quimioterapia. O objetivo deste estudo foi analisar as alterações da função diastólica ventricular esquerda em mulheres usuárias de antraciclínicos no tratamento do câncer de mama. Realizamos um estudo prospectivo, em uma coorte de mulheres entre 18 e 69 anos, com câncer de mama e indicação de quimioterapia com doxorrubicina. Acompanhamos por período não inferior a 18 meses um grupo de 38 pacientes que cumpriram os critérios de elegibilidade. A dose de doxorrubicina utilizada variou de 50 a 60 mg/m/SC. Todos os pacientes são do sexo feminino, e portadores do tipo histológico carcinoma ductal infiltrante. Duas pacientes faleceram durante o estudo, de causa não cardíaca. Em nossa avaliação, ao final do estudo observamos que os parâmetros: dimensões do átrio esquerdo, dimensões do ventrículo esquerdo na diástole, dimensões do ventrículo esquerdo na sístole, velocidade da onda E, relação da fase de enchimento rápido pela sístole atrial, velocidade diastólica tardia do anel mitral, velocidade diastólica precoce do anel mitral, tempo de desaceleração e a relação da velocidade de enchimento rápido precoce de VE pela velocidade diastólica precoce do anel mitral demonstraram serem parâmetros de grande utilidade para seguimento da lesão cardíaca por antraciclínicos. Já o que não ocorreu com: a fração de encurtamento, fração de ejeção, volume do AE, volume do AE corrigido pela superfície corporal, velocidade diastólica tardia, tempo de relaxamento isovolumétrico, velocidade sistólica do anel mitral, que não apresentaram alterações significativas neste estudo. A análise da função diastólica utilizando o ecocardiograma mostrou ser um método eficaz, que em conjunto com a da função sistólica possibilita detectar precocemente o possível dano miocárdico, oriundo ao uso da quimioterapia com antraciclínicos, favorecendo uma intervenção terapêutica precoce e adequada.

Comparação do Gasto energético de repouso obtido pela calorimetria indireta com as equações de predição em pacientes idosos em tratamento crônico de hemodiálise

Assim como na população geral, as necessidades energéticas diárias dos pacientes em tratamento crônico de hemodiálise (HD) podem ser calculadas multiplicando-se o gasto energético de repouso (GER) pelo nível de atividade física. Até o momento, não há estudos que avaliaram se as equações de predição são precisas para se estimar o GER de idosos em HD. O objetivo do presente estudo foi avaliar a concordância entre o GER obtido pela calorimetria indireta e as equações de predição de Harris&Benedict, Schofield e a proposta pelo documento da Organização Mundial de Saúde de 1985 (FAO 1985) nos pacientes idosos em HD. Tratou-se de um estudo transversal, onde foi avaliado o GER de 57 pacientes idosos não institucionalizados (> 60anos) em tratamento crônico de HD mensurado pela calorimetria indireta e comparado com as equações de predição de Harris&Benedict, Schofield e FAO 1985.A concordância entre o GER medido e as equações foi realizada pelo coeficiente de correlação intraclasse e pela análise de Bland-Altman. Neste estudo pode-se observar que o GER estimado pelas 3 equações foi significantemente maior do que o obtido pela calorimetria indireta. Um grau de reprodutibilidade moderado foi observado entre a calorimetria indireta e as equações. A superestimação foi o principal erro observado, sendo presente na metade dos pacientes. A subestimação foi vista em aproximadamente em 10 % dos pacientes. Com base nesses achados podemos concluir que as 3 equações tiveram uma performance similar ao estimar o GER. E estas podem ser utilizadas para calcular o GER de idosos em HD, na medida em que os nutricionistas reconheçam seus possíveis erros, principalmente quando as equações de predição subestimam o GER medido.

Representação social da confiança

Esta tese focaliza como tema principal a representação social da confiança. Qual a importância da confiança para a sociedade contemporânea, para as organizações de produção e para as relações interpessoais. A fundamentação teórica é a Teoria das Representações Sociais tomada em sua equação: representação = figura/significado. A metodologia da pesquisa consistiu na realização de grupos focais e na expressão imagética e verbal da confiança. A análise dos textos visuais conjuntamente com os verbais possibilitou uma percepção bastante acurada desta representação social.

Modelagem matemática da transferência de calor numa placa plana sob o efeito de uma fonte pontual externa de radiação térmica.

Este trabalho apresenta uma modelagem matemática para o processo de aquecimento de um corpo exposto a uma fonte pontual de radiação térmica. O resultado original que permite a solução exata de uma equação diferencial parcial não linear a partir de uma seqüência de problemas lineares também é apresentado. Gráficos gerados com resultados obtidos pelo método de diferenças finitas ilustram a solução do problema proposto.

Em nome das UPPs: uma análise das representações midiáticas sobre a ocupação da favela da Rocinha

Nessa dissertação procede-se à análise das narrativas do jornal O Globo durante a ocupação da favela da Rocinha pelas forças oficiais, em novembro de 2011. Pretende-se identificar as representações veiculadas pela mídia nesse especial momento da vida da cidade, que convive com a implantação do projeto das Unidades de Polícia Pacificadora UPPs e a expectativa de recepcionar, nos próximos anos, dois megaeventos esportivos internacionais: a Copa do Mundo (2014) e as Olimpíadas (2016). O mote da pesquisa foi, através da análise das representações sobre o processo de ocupação, descobrir pistas que permitissem pensar o impacto dessa medida sobre a cidade e seus habitantes. Foi possível perceber que, diferentemente do que ocorria nas últimas décadas, a violência urbana não se apresentou como questão de grande interesse para o jornal, aparecendo apenas incidentalmente como eventos pontuais em um contexto predominantemente pacífico. Prevaleceu o discurso otimista em relação à cidade e seu futuro. Nesse sentido, diversas matérias registraram o sucesso da operação policial, comemorando a substituição da política policial de confronto pelas ações de inteligência, fator que teria permitido a retomada do morro sem que um tiro sequer fosse disparado. Ênfase especial foi dada às UPPs, sistematicamente representadas de forma positiva pelo jornal, moradores, empresários e especialistas, que apontariam o projeto como fator responsável pela onda de esperança e otimismo que envolve a cidade. As UPPs seriam, ainda, o elemento que permitiria, aos cariocas, ressignificar as favelas da cidade, afastando a aura de violência a elas associadas, fazendo desaparecer o medo que esses espaços da cidade historicamente causam na população em geral, integrando as favelas na cidade formal. O processo de pacificação das favelas do Rio de Janeiro, personificado nas UPPs, seria a ponte que permitiria, à cidade, se redescobrir, se reinventar, recuperando a alegria e a auto-estima, deixando para trás as décadas de pessimismo e desesperança. Observou-se, assim, que durante o período pesquisado, a dinâmica das narrativas rompeu com o padrão anterior de representação de cidade violenta, privilegiando o discurso da cidade pacificada, embora com episódios violentos pontuais.