FOG: função de objetivo genérico para roteamento e alocação de comprimentos de onda em redes ópticas com tráfego de demanda estática

Esta tese de doutorado propõe uma formulação matemática para simulação de roteamento e alocação de comprimentos de onda em redes ópticas, sem a inclusão de restrições que não são inerentes ao problema básico e com o objetivo de ser aplicável a qualquer tipo de rede óptica com tráfego de demanda estática. O estabelecimento de uma rota seguida da seleção de um comprimento de onda é um dos pontos chave para o bom funcionamento de uma rede óptica, pois influencia na forma como os recursos da rede serão gerenciados. Assim, o processo de roteamento e alocação de comprimentos de onda em redes ópticas, conhecido como RWA (Routing and Wavelength Assignment), necessita de soluções que busquem a sua otimização. Entretanto, a despeito dos inúmeros estudos com o objetivo de otimizar o processo RWA, observa-se que não há, a priori, nenhuma solução que possa levar a uma padronização do referido processo. Considerando que a padronização é desejável na consolidação do uso de qualquer tecnologia, a Tese descrita neste trabalho é uma Função de Objetivo Genérico (FOG) que trata do processo de roteamento e alocação de comprimentos de onda, visando estabelecer uma base a partir da qual seja possível desenvolver um padrão ou vários padrões para redes ópticas. A FOG foi testada, via simulação, no processo de alocação de comprimentos de onda do inglês, Wavelength Assignment e no processo RWA como um todo. Em ambos os casos, os testes foram realizados considerando redes opacas, trazendo resultados surpreendentes, considerando a simplicidade da solução para um problema não trivial.

Redução de ordem de modelos matemáticos lineares usando algoritmos genéticos

Nesta dissertação apresenta-se o problema de redução de ordem de modelos dinâmicos lineares, sob o ponto de vista de otimização via Algoritmos Genéticos. Uma função custo, obtida a partir da norma dos coeficientes do numerador da função de transferência do erro entre o modelo original e o reduzido, e minimizada por meio de um algoritmo genético, com consequente calculo dos parâmetros do modelo reduzido. O procedimento e aplicado em alguns exemplos que demonstram a validade da abordagem.

Imageamento multifoco de refletores sísmicos

A simulação de uma seção sísmica de afastamento-nulo (ZO) a partir de dados de cobertura múltipla para um meio 2-D, através do empilhamento, é um método de imageamento de reflexão sísmica muito utilizado, que permite reduzir a quantidade de dados e melhorar a relação sinal/ruído. Segundo Berkovitch et al. (1999) o método Multifoco está baseado na Teoria do Imageamento Homeomórfico e consiste em empilhar dados de cobertura múltipla com distribuição fonte-receptor arbitrária de acordo com uma nova correção de sobretempo, chamada Multifoco. Esta correção de sobretempo esta baseada numa aproximação esférica local da frente de onda focalizante na vizinhança da superfície da terra. Este método permite construir uma seção sísmica no domínio do tempo de afastamento nulo aumentando a relação sinal/ruído. A técnica Multifoco não necessita do conhecimento a priori de um macro-modelo de velocidades. Três parâmetros são usados para descrever a aproximação de tempo de trânsito, Multifoco, os quais são: 1) o ângulo de emergência do raio de afastamento nulo ou raio de reflexão normal (β₀), 2) a curvatura da frente de onda no Ponto de Incidência Normal (R_NIP) e 3) curvatura da frente de Onda Normal (R_N). Sendo também necessário a velocidade próximo a superfície da terra. Neste trabalho de tese aplico esta técnica de empilhamento Multifoco para dados de cobertura múltipla referidos a modelos de velocidade constante e modelo heterogêneos, com o objetivo de simular seções sísmicas afastamento-nulo. Neste caso, como se trata da solução de um problema direto, o macro-modelo de velocidades é considerado conhecido a priori. No contexto do problema inverso tem-se que os parâmetros R_NIP, R_N e β₀ podem ser determinados a partir da análise de coerência aplicada aos dados sísmicos de múltipla cobertura. Na solução deste problema a função objetivo, a ser otimizada, é definida pelo cálculo da máxima coerência existente entre os dados na superfície de empilhamento sísmico. Neste trabalho de tese nos discutimos a sensibilidade da aproximação do tempo de trânsito usado no empilhamento Multifoco, como uma função dos parâmetros R_NIP, R_N e β₀. Esta análise de sensibilidade é feita de três diferentes modos: 1) a primeira derivada da função objetivo, 2) a medida de coerência, denominada semelhança, e 3) a sensibilidade no Empilhamento Multifoco.

Inversão de dados de sísmica de refração profunda a partir da curva tempo-distância

O trabalho em pauta tem como objetivo o modelamento da crosta, através da inversão de dados de refração sísmica profunda, segundo camadas planas horizontais lateralmente homogêneas, sobre um semi-espaço. O modelo direto é dado pela expressão analítica da curva tempo-distância como uma função que depende da distância fonte-estação e do vetor de parâmetros velocidades e espessuras de cada camada, calculado segundo as trajetórias do raio sísmico, regidas pela Lei de Snell. O cálculo dos tempos de chegada por este procedimento, exige a utilização de um modelo cujas velocidades sejam crescentes com a profundidade, de modo que a ocorrência das camadas de baixa velocidade (CBV) é contornada pela reparametrização do modelo, levando-se em conta o fato de que o topo da CBV funciona apenas como um refletor do raio sísmico, e não como refrator. A metodologia de inversão utilizada tem em vista não só a determinação das soluções possíveis, mas também a realização de uma análise sobre as causas responsáveis pela ambiguidade do problema. A região de pesquisa das prováveis soluções é vinculada segundo limites superiores e inferiores para cada parâmetro procurado, e pelo estabelecimento de limites superiores para os valores de distâncias críticas, calculadas a partir do vetor de parâmetros. O processo de inversão é feito utilizando-se uma técnica de otimização do ajuste de curvas através da busca direta no espaço dos parâmetros, denominado COMPLEX. Esta técnica apresenta a vantagem de poder ser utilizada com qualquer função objeto, e ser bastante prática na obtenção de múltiplas soluções do problema. Devido a curva tempo-distância corresponder ao caso de uma multi-função, o algoritmo foi adaptado de modo a minimizar simultaneamente várias funções objetos, com vínculos nos parâmetros. A inversão é feita de modo a se obter um conjunto de soluções representativas do universo existente. Por sua vez, a análise da ambiguidade é realizada pela análise fatorial modo-Q, através da qual é possível se caracterizar as propriedades comuns existentes no elenco das soluções analisadas. Os testes com dados sintéticos e reais foram feitos tendo como aproximação inicial ao processo de inversão, os valores de velocidades e espessuras calculados diretamente da interpretação visual do sismograma. Para a realização dos primeiros, utilizou-se sismogramas calculados pelo método da refletividade, segundo diferentes modelos. Por sua vez, os testes com dados reais foram realizados utilizando-se dados extraídos de um dos sismogramas coletados pelo projeto Lithospheric Seismic Profile in Britain (LISPB), na região norte da Grã-Bretanha. Em todos os testes foi verificado que a geometria do modelo possui um maior peso na ambiguidade do problema, enquanto os parâmetros físicos apresentam apenas suaves variações, no conjunto das soluções obtidas.

Métodos de otimização global aplicados na busca dos parâmetros SRC

O método de empilhamento por Superfície de Reflexão Comum (SRC) produz seções simuladas de afastamento nulo (AN) por meio do somatório de eventos sísmicos dos dados de cobertura múltipla contidos nas superfícies de empilhamento. Este método não depende do modelo de velocidade do meio, apenas requer o conhecimento a priori da velocidade próxima a superfície. A simulação de seções AN por este método de empilhamento utiliza uma aproximação hiperbólica de segunda ordem do tempo de trânsito de raios paraxiais para definir a superfície de empilhamento ou operador de empilhamento SRC. Para meios 2D este operador depende de três atributos cinemáticos de duas ondas hipotéticas (ondas PIN e N), observados no ponto de emergência do raio central com incidência normal, que são: o ângulo de emergência do raio central com fonte-receptor nulo (β₀) , o raio de curvatura da onda ponto de incidência normal (R_PIN) e o raio de curvatura da onda normal (R_N). Portanto, o problema de otimização no método SRC consiste na determinação, a partir dos dados sísmicos, dos três parâmetros (β₀, R_PIN, R_N) ótimos associados a cada ponto de amostragem da seção AN a ser simulada. A determinação simultânea destes parâmetros pode ser realizada por meio de processos de busca global (ou otimização global) multidimensional, utilizando como função objetivo algum critério de coerência. O problema de otimização no método SRC é muito importante para o bom desempenho no que diz respeito a qualidade dos resultados e principalmente ao custo computacional, comparado com os métodos tradicionalmente utilizados na indústria sísmica. Existem várias estratégias de busca para determinar estes parâmetros baseados em buscas sistemáticas e usando algoritmos de otimização, podendo estimar apenas um parâmetro de cada vez, ou dois ou os três parâmetros simultaneamente. Levando em conta a estratégia de busca por meio da aplicação de otimização global, estes três parâmetros podem ser estimados através de dois procedimentos: no primeiro caso os três parâmetros podem ser estimados simultaneamente e no segundo caso inicialmente podem ser determinados simultaneamente dois parâmetros (β₀, R_PIN) e posteriormente o terceiro parâmetro (R_N) usando os valores dos dois parâmetros já conhecidos. Neste trabalho apresenta-se a aplicação e comparação de quatro algoritmos de otimização global para encontrar os parâmetros SRC ótimos, estes são: Simulated Annealing (SA), Very Fast Simulated Annealing (VFSA), Differential Evolution (DE) e Controlled Rando Search - 2 (CRS2). Como resultados importantes são apresentados a aplicação de cada método de otimização e a comparação entre os métodos quanto a eficácia, eficiência e confiabilidade para determinar os melhores parâmetros SRC. Posteriormente, aplicando as estratégias de busca global para a determinação destes parâmetros, por meio do método de otimização VFSA que teve o melhor desempenho foi realizado o empilhamento SRC a partir dos dados Marmousi, isto é, foi realizado um empilhamento SRC usando dois parâmetros (β₀, R_PIN) estimados por busca global e outro empilhamento SRC usando os três parâmetros (β₀, R_PIN, R_N) também estimados por busca global.

Enriquecimento alimentar e cognitivo para o bem-estar em cativeiro

Quando colocamos um animal em cativeiro, limitamos suas ações, assumindo o controle de boa parte das variáveis que atuam sobre um ambiente restrito. Essas variáveis, apesar de suprirem as necessidades básicas dos animais, tem o potencial de ser extremamente previsíveis e, por conseguinte, estressantes. Enriquecimento ambiental pode ser um dos mais importantes avanços na área de saúde animal em cativeiro nos últimos tempos, elevando os parâmetros psicológicos e fisiológicos de bem-estar, suprimidos pelo cativeiro. O principal objetivo deste trabalho foi criar e verificar a efetividade de um equipamento de enriquecimento ambiental denominado “roleta”, com a função de minimizar os efeitos danosos do cativeiro a dois macacos-prego, ao aumentar o tempo dedicado às atividades de forrageamento, aproximando seu orçamento de atividades àquele pertinente aos animais em vida livre. As observações foram realizadas pelo método de amostragem instantânea, em cinco etapas: 1) pré-intervenção, 2) D5, 3) D10, 4) D15 e 5) pós-intervenção, sendo, posteriormente, comparadas longitudinalmente. Os dados demonstram a efetividade da roleta como item enriquecedor do ambiente, uma vez que a frequência de comportamentos associados à exploração e deslocamento sofreu incremento ao longo das intervenções – com exceção à D10, que oportunamente será reavaliada – mantendo-se frequência média de forrageamento próxima ao esperado em animais de vida livre (Rímoli, 2001) ainda nas observações pós-intervenção, em detrimento da frequência de comportamentos considerados anormais ou estereotipados.

Environmental sensitivity index (ESI) mapping of oil spill in the amazon coastal zone: the PIATAM Mar project

A importância do monitoramento ambiental é medida pelos vários casos de derramamentos de óleo ocorridos no mundo durante as últimas três décadas. Isto tem incentivado as empresas e órgãos do governo envolvidos na prevenção e combate a estes acidentes a aperfeiçoarem cada vez mais os métodos, tanto preventivos como corretivos, para a minimização dos danos gerados por acidentes com derramamento de óleo. Este trabalho objetiva contextualizar de forma histórica como os acidentes com derramamento de óleo propiciaram o desenvolvimento de pesquisa tecnológica a partir de parcerias entre empresas de petróleo, agências de governo, universidades e institutos de pesquisa no Brasil, em especial na zona costeira Amazônica. Como resultado, índices de sensibilidade ambiental ao derramamento de óleo (ISA) foram definidos especialmente para a Amazônia costeira, onde processos fluviais e marinhos se encontram na foz do maior rio do mundo, o rio Amazonas. Perspectivas de pesquisa e respostas de emergência a acidentes são apresentadas, a fim de se conservar a diversidade socioambiental da mais importante região tropical do planeta.

O trabalho escravo contemporâneo como fator de descumprimento da função social da propriedade rural

Pretende-se analisar o descumprimento da função social da propriedade rural vinculada à redução de trabalhadores à condição análoga a de escravos, tendo em vista que a Constituição Federal de 1988 elegeu a dignidade da pessoa humana como fundamento do Estado Democrático de Direito, bem como trouxe no rol dos requisitos para o cumprimento da função social da propriedade rural, art. 186, a observância das disposições que regulam as relações de trabalho e a exploração que favoreça o bem estar dos proprietários e dos trabalhadores. A função social da propriedade rural é vista neste estudo como elemento inerente ao atual conceito de direito de propriedade. Ao considerarmos a função social da propriedade como estrutural ao direito de propriedade, isto é, o direito de propriedade agrária existe para cumprir uma função necessária à sociedade, a inobservância desta sócio-funcionalidade leva à própria extinção do direito em questão, fato este que na prática retira do Estado a obrigação de proteger a condição de proprietário do descumpridor. Neste sentido, a desconstituição do direito de propriedade sobre as terras onde ocorra o trabalho escravo contemporâneo, seria uma proposta à reconstrução da dogmática do direito de propriedade rural. Nestes termos, a abordagem tem por objetivo, a partir da Carta Republicana de 1988, a releitura de valores, conformadores do conteúdo do direito de propriedade e da dignidade da pessoa humana. O capítulo I retrata o trabalho escravo contemporâneo e sua relação com as atividades produtivas na região amazônica. O Capítulo II analisa o Trabalho Escravo Contemporâneo como prática criminalizada no Art. 149 do CPB, bem como a mudança de paradigma com a alteração da redação da legislação ocorrida em 2003. O capítulo III aborda o método sistemático de interpretação constitucional sob o enfoque axiológico teleológico. O capítulo IV evidencia a dignidade humana como diretriz e norma constitucional, principal valor violado na prática do trabalho escravo contemporâneo. Por fim, o capítulo V revela os fundamentos do direito de propriedade a partir da atual hermenêutica constitucional, diferenciando-o de seu padrão individualista, o que leva a breve exposição sobre a diferença entre desapropriação e desconstituição do direito de propriedade rural pela prática do trabalho escravo contemporâneo.