XVIII. mendeko aditz taula batzuk: Joanes Erauskinen eskuizkribua

Beatriz Fernández & Pello Salaburu (arg. / eds.)

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.

Manoel Antônio Esteves : um capitalista esquecido no Vale (1850 1879)

O estudo da correspondência possibilita uma análise de detalhes que, de outra maneira, escapariam à compreensão da historiografia. A proposta deste trabalho é fazer uma análise do comportamento de um cafeicultor do Vale do Paraíba Fluminense, Manoel Antônio Esteves que, de 1845 a 1879, manteve correspondência com diversos elementos e soube preservar este material. Entre cartas recebidas e enviadas, através da microanálise, podemos compreender um pouco da realidade do oitocentos brasileiro, com destaque especial para as questões familiares, a criação e manutenção de redes de sociabilidade, a cultura política de um período que marcou a região em foco. Cartas são documentos ainda pouco explorados pela historiografia, mas guardam informações capazes de produzir novas interpretações de uma época. Elas podem, aqui, revelar muito ainda sobre o longo século XIX no Brasil.

As cores do movimento negro: narrativas, identidade e reconhecimento no espaço público

Nesta tese analisamos os discursos e as práticas dos grupos e pessoas que compõem o movimento negro no processo de construção de uma identidade social no Brasil contemporâneo. O movimento negro brasileiro, a exemplo do que acontece com outros movimentos sociais gerados na modernidade ocidental, instrumentaliza um constructo de identidade social específica dentro do espaço público como forma de pleitear reparações pelos danos causados pela escravidão e ações de inclusão da população afrodescendente na sociedade como cidadãos com direitos iguais. Além de fontes bibliográficas, nossa metodologia se baseou na realização de entrevistas com militantes, participação em reuniões e eventos, análise de comentários postados em comunidades virtuais, de depoimentos de histórias de vida, bem como de publicações diversas associadas ao movimento negro. A análise das narrativas e práticas do movimento negro nos remeteu à pesquisa acerca da historiografia e das teorias sobre a escravidão no Brasil, sobre a inserção do negro na sociedade brasileira e, especialmente, sobre os elementos de formação identitária do militante negro. Concluímos indicando o caráter contraditório dos processos de formação identitária e das demandas políticas do movimento negro que se mobiliza a favor da igualdade de todos os cidadãos brasileiros sem discriminação racial, mas que, ao mesmo tempo, divide a população entre negros (nós, oprimidos, portanto aptos a receberem reparações) e brancos (eles, privilegiados), gerando parâmetros de inclusão de cunho racial contra os quais a luta contra o racismo historicamente se opôs. Se por um lado, o movimento negro coloca em cena a discussão sobre o preconceito racial no Brasil, tema fundamental para mudar a situação socioeconômica desfavorável da população negra, por outro lado, o radicalismo de suas ações afasta aqueles que não sejam totalmente favoráveis à sua visão de luta contra o racismo e a exclusão social. Os debates atuais opõem as lideranças e os simpatizantes do movimento negro favoráveis a políticas de inserção social pautadas por parâmetros raciais e aqueles que alertam para o perigo de leis raciais em um país miscigenado, defendendo que as políticas de inclusão devem ser edificadas por parâmetros socioeconômicos.

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.

Ensaio da Ferramenta DIA Diagnóstico e Informação do aluno

Apresentamos os resultados de nossa pesquisa para concepção, execuçãoo e avaliação de uma ferramenta adaptativa informatizada, denominada DIA, que permita tanto avaliar como fornecer feedback a estudantes sob uma perspectiva de avaliação formativa. Na primeira etapa, usamos os PCN: Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias (BRASIL, 1998) e as Matrizes Curriculares de Referência do Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais - INEP, para o Sistema de Avaliação para a Educação Básica- SAEB (BRASIL, 2005), para construir uma escala, em que os objetivos estão em ordem crescente, de acordo com o desenvolvimento vertical da construção do conhecimento em Matemática. Entrelaçamos os objetivos propostos para criar um Banco de Itens (BI), que foi usado em nossas simulações. Analisamos os resultados obtidos em nosso ensaio para avaliar o diálogo entre o BI e a escala sob a perspectiva de oferecer um diagnóstico de lacunas na construção do conhecimento matemático. Em nosso ensaio, simulamos o funcionamento da ferramenta DIA através de um teste adaptativo informatizado baseado na Teoria de Resposta ao Item (TRI). Também estamos interessados em determinar um perfil de um Banco de Itens, que seja capaz de forma significativa de dialogar com nossa escala através de TRI. A escala e o banco de itens a ela associado devem viabilizar um feedback construtivo que ajude os alunos a desenvolverem competências metacognitivas.

Um problema inverso em dois passos para estimação de perfis de temperatura na atmosfera com nuvens a partir de medidas de radiância feitas por satélite

Esta tese tem por objetivo propor uma metodologia para recuperação de perfis verticais de temperatura na atmosfera com nuvens a partir de medidas de radiância feitas por satélite, usando redes neurais artificiais. Perfis verticais de temperatura são importantes condições iniciais para modelos de previsão de tempo, e são usualmente obtidos a partir de medidas de radiâncias feitas por satélites na faixa do infravermelho. No entanto, quando estas medidas são feitas na presença de nuvens, não é possível, com as técnicas atuais, efetuar a recuperação deste perfil. É uma perda significativa de informação, pois, em média, 20% dos pixels das imagens acusam presença de nuvens. Nesta tese, este problema é resolvido como um problema inverso em dois passos: o primeiro passo consiste na determinação da radiância que atinge a base da nuvem a partir da radiância medida pelos satélites; o segundo passo consiste na determinação do perfil vertical de temperaturas a partir da informação de radiância fornecida pelo primeiro passo. São apresentadas reconstruções do perfil de temperatura para quatro casos testes. Os resultados obtidos mostram que a metodologia adotada produz resultados satisfatórios e tem grande potencial de uso, permitindo incorporar informações sobre uma região mais ampla do globo e, consequentemente, melhorar os modelos de previsão do tempo.

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.

Redução de dimensionalidade em equilíbrio de fases fluidas

Atualmente, existem modelos matemáticos capazes de preverem acuradamente as relações entre propriedades de estado; e esta tarefa é extremamente importante no contexto da Engenharia Química, uma vez que estes modelos podem ser empregados para avaliar a performance de processos químicos. Ademais, eles são de fundamental importância para a simulação de reservatórios de petróleo e processos de separação. Estes modelos são conhecidos como equações de estado, e podem ser usados em problemas de equilíbrios de fases, principalmente em equilíbrios líquido-vapor. Recentemente, um teorema matemático foi formulado (Teorema de Redução), fornecendo as condições para a redução de dimensionalidade de problemas de equilíbrios de fases para misturas multicomponentes descritas por equações de estado cúbicas e regras de mistura e combinação clássicas. Este teorema mostra como para uma classe bem definidade de modelos termodinâmicos (equações de estado cúbicas e regras de mistura clássicas), pode-se reduzir a dimensão de vários problemas de equilíbrios de fases. Este método é muito vantajoso para misturas com muitos componentes, promovendo uma redução significativa no tempo de computação e produzindo resultados acurados. Neste trabalho, apresentamos alguns experimentos numéricos com misturas-testes usando a técnica de redução para obter pressões de ponto de orvalho sob especificação de temperaturas.

Noite fantástica: um percurso pelos estudos críticos e historiográficos sobre a obra Noite na taverna, de Álvares de Azevedo

Diversos críticos enfatizaram a vertente de Noite na taverna, de Álvares de Azevedo, obra que se consagrou, portanto, como uma narrativa pertencente ao gênero fantástico, apesar de não corresponder plenamente à concepção do gênero desenvolvida por Tzvetan Todorov, em Introdução à literatura fantástica subsídio fundamental para os estudos da ficção insólita. "Fantástica"!, "sobrenatural", "de horror", "tétrica", "sombria", "macabra", "monstruosa", "dantesca", "simbolista avant la lettre", "gótica", "satanista", "byroniana" são alguns dos termos empregados pela crítica nos principais estudos publicados acerca da obra. Trata-se de uma multiplicidade de classificações que, no entanto, não a caracterizam adequadamente e só demonstram a dificuldade de definir-lhe o gênero. Refletindo sobre tais aspectos e partindo dos principais estudos críticos produzidos sobre a obra desde sua primeira edição, consideramos a pertinência de a classificarmos como integrante do gênero fantástico. Procura-se ainda, após minuciosa leitura destes estudos, identificar os momentos da história e da crítica literária brasileira em que Noite na taverna foi classificada com termos que a associaram a uma forma de literatura incomum no Brasil nacionalista do século XIX.

Reconhecimento de padrão na biodisponibilidade do ferro utilizando o Algoritmo Fuzzy C-Means

Este trabalho apresenta um método para reconhecimento do padrão na biodisponibilidade do ferro, através da interação com substâncias que auxiliam a absorção como vitamina C e vitamina A e nutrientes inibidores como cálcio, fitato, oxalato, tanino e cafeína. Os dados foram obtidos através de inquérito alimentar, almoço e jantar, em crianças de 2 a 5 anos da única Creche Municipal de Paraty-RJ entre 2007 e 2008. A Análise de Componentes Principais (ACP) foi aplicada na seleção dos nutrientes e utilizou-se o Algoritmo Fuzzy C-Means (FCM) para criar os agrupamentos classificados de acordo com a biodisponibilidade do ferro. Uma análise de sensibilidade foi desenvolvida na tentativa de buscar quantidades limítrofes de cálcio a serem consumidas nas refeições. A ACP mostrou que no almoço os nutrientes que explicavam melhor a variabilidade do modelo foram ferro, vitamina C, fitato e oxalato, enquanto no jantar o cálcio se mostrou eficaz na determinação da variabilidade do modelo devido ao elevado consumo de leite e derivados. Para o almoço, a aplicação do FCM na interação dos nutrientes, notou-se que a ingestão de vitamina C foi determinante na classificação dos grupos. No jantar, a classificação de grupos foi determinada pela quantidade de ferro heme na interação com o cálcio. Na análise de sensibilidade realizada no almoço e no jantar, duas iterações do algoritmo determinaram a interferência total do cálcio na biodisponibilidade do ferro.

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.

Conhecimentos pedagógicos como orientação para a "missão docente": a formação na Escola Normal de Niterói na Primeira República (1893-1915)

A dissertação analisa a política de formação docente oferecida pela Escola Normal de Niterói entre 1893 e 1915. O projeto de institucionalização da escolarização de professores representou momento de transformações significativas na profissão, então associada aos ideais de progresso e modernidade republicanos, com destaque para a circulação e apropriação de teorias pedagógicas. Buscou-se conhecer o lugar de tais teorias e dos saberes na formação institucional de professores, visando compreender, em que medida, as representações sobre a missão docente se fez presente nos discursos dos Presidentes de Estado no período. Com esse objetivo, analisamos as reformas de ensino e as frequentes inserções e retiradas de disciplinas escolares, em meio aos intensos debates na esfera governamental sobre o que ensinar ao povo e aos professores. Almejava-se um saber que fosse capaz de ampliar a visão do cidadão brasileiro, modificar seus hábitos e inseri-lo na modernidade, aspectos que condiziam com a construção de um espírito republicano. Para compreender o funcionamento e a contribuição dessa escola para a história da educação fluminense, analisamos a legislação educacional, os programas e as disciplinas, e também alguns exames de admissão e finais dos alunos. Foram utilizadas as mensagens dos presidentes do Estado (1892 a 1918), as leis que reformaram ou regulamentaram a instrução pública (1893, 1895, 1900, 1912 e 1915), em particular a Escola Normal de Niterói, os exames de admissão (1901 a 1908), os exames finais dos alunos (1897 a 1911) e um diário de Geografia (1915). Tais documentos foram analisados à luz de extensa historiografia sobre a formação docente e permitiram conhecer práticas escolares da instituição. As leis que modificaram os programas tentaram imprimir um caráter mais científico ao curso e muito se discutiu sobre a questão prática. Para tanto, as disciplinas tencionavam articular a teoria à experiência corroborando a aptidão do professor. A aprendizagem era verificada por meio de exames finais, que sucediam as sabatinas e as provas. Examinar era um dispositivo de poder que comparava e excluía e não apenas mensurava o conhecimento. Investigar a formação de professores nos levou a olhar as articulações históricas e as relações de forças que a constituíram. A pesquisa documental sugere a necessidade de ampliarmos a visão sobre a formação docente na Primeira República, tendo em vista que houve esforços em se organizar a instrução pública, sobretudo, no que concerne à Escola Normal de Niterói.

Modelagem e simulação do escoamento imiscível em meios porosos fractais descritos pela equação de Kozeny-Carman Generalizada

O presente trabalho trata do escoamento bifásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, onde os fluidos são considerados imiscíveis. Os meios porosos são modelados pela equação de Kozeny-Carman Generalizada (KCG), a qual relaciona a porosidade com a permeabilidade do meio através de uma nova lei de potência. Esta equação proposta por nós é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura e, portanto, é de uso mais geral. O simulador numérico desenvolvido aqui emprega métodos de diferenças finitas. A evolução temporal é baseada em um esquema de separação de operadores que segue a estratégia clássica chamada de IMPES. Assim, o campo de pressão é calculado implicitamente, enquanto que a equação da saturação da fase molhante é resolvida explicitamente em cada nível de tempo. O método de otimização denominado de DFSANE é utilizado para resolver a equação da pressão. Enfatizamos que o DFSANE nunca foi usado antes no contexto de simulação de reservatórios. Portanto, o seu uso aqui é sem precedentes. Para minimizar difusões numéricas, a equação da saturação é discretizada por um esquema do tipo "upwind", comumente empregado em simuladores numéricos para a recuperação de petróleo, o qual é resolvido explicitamente pelo método Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados das simulações são bastante satisfatórios. De fato, tais resultados mostram que o modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heterogêneos, cujas características permitem a captura de fenômenos físicos que, geralmente, são de difícil acesso para muitos simuladores em diferenças finitas clássicas, como o chamado fenômeno de dedilhamento, que ocorre quando a razão de mobilidade (entre as fases fluidas) assume valores adversos. Em todas as simulações apresentadas aqui, consideramos que o problema imiscível é bidimensional, sendo, portanto, o meio poroso caracterizado por campos de permeabilidade e de porosidade definidos em regiões Euclideanas. No entanto, a teoria abordada neste trabalho não impõe restrições para sua aplicação aos problemas tridimensionais.

Escritas de viagem, escritas da história: estratégias de legitimação de Rocha Pombo no campo intelectual

Analisar a viagem que Rocha Pombo realizou aos estados do norte do Brasil como uma estratégia de legitimação no campo intelectual é o horizonte do presente trabalho. Defende-se que a travessia realizada aos estados do norte do país representou um momento excepcional na trajetória profissional do viajante, influenciando a revisão de sua escrita historiográfica, no movimento de luta por legitimação como autor de livros de História no campo intelectual. Da viagem, o intelectual paranaense trouxe capital simbólico e cultural fundamental para a escrita de seus livros de cunho histórico, consagrando-se como autoridade para falar de temas relacionados à história. A viagem modificou a maneira como o intelectual paranaense passou a escrever seus livros de história, sobretudo no que tange ao lugar dos estados do dito norte do Brasil, bem como, em livros de história regional. A excursão por diferentes estados foi interpretada como uma ação reveladora de redes de sociabilidade, apoio, prestígio, no movimento construído pelo intelectual em busca de projeção, visibilidade e distinção frente aos concorrentes do campo. Se muitos foram os viajantes que percorreram o Brasil, defende-se que uma das singularidades do viajar na experiência de Rocha Pombo foi motivação em relação à ampliação do mercado consumidor e leitor das obras do autor, publicadas por diferentes editores. A excursão de um autor auxilia no entendimento das tensões e competições do mercado editorial no período, com especial atenção ao público escolar. A travessia realizada por Rocha Pombo pelo Brasil afora permite vislumbrar a existência de diferentes experiências de instrução pelo país, evidenciando a circulação de livros didáticos e de práticas e concepções de educação no período, para além da esfera da capital tida como lócus intelectual e vitrine do progresso e da modernidade. A análise do registro e da prática da viagem em Rocha Pombo o circunscreve no movimento coletivo de diferentes sujeitos e debates acerca da necessidade de projetos de educação para o povo, na constituição de um país que se pretendia grande, encontrando na diversidade a constituição enquanto povo e nação.