Multifractal analysis of geomagnetic storm and solar flare indices and their class dependence

The multifractal properties of two indices of geomagnetic activity, D st (representative of low latitudes) and a p (representative of the global geomagnetic activity), with the solar X-ray brightness, X l , during the period from 1 March 1995 to 17 June 2003 are examined using multifractal detrended fluctuation analysis (MF-DFA). The h(q) curves of D st and a p in the MF-DFA are similar to each other, but they are different from that of X l , indicating that the scaling properties of X l are different from those of D st and a p . Hence, one should not predict the magnitude of magnetic storms directly from solar X-ray observations. However, a strong relationship exists between the classes of the solar X-ray irradiance (the classes being chosen to separate solar flares of class X-M, class C, and class B or less, including no flares) in hourly measurements and the geomagnetic disturbances (large to moderate, small, or quiet) seen in D st and a p during the active period. Each time series was converted into a symbolic sequence using three classes. The frequency, yielding the measure representations, of the substrings in the symbolic sequences then characterizes the pattern of space weather events. Using the MF-DFA method and traditional multifractal analysis, we calculate the h(q), D(q), and τ (q) curves of the measure representations. The τ (q) curves indicate that the measure representations of these three indices are multifractal. On the basis of this three-class clustering, we find that the h(q), D(q), and τ (q) curves of the measure representations of these three indices are similar to each other for positive values of q. Hence, a positive flare storm class dependence is reflected in the scaling exponents h(q) in the MF-DFA and the multifractal exponents D(q) and τ (q). This finding indicates that the use of the solar flare classes could improve the prediction of the D st classes.

Multifractal characterisation and analysis of complex networks

Complex networks have been studied extensively due to their relevance to many real-world systems such as the world-wide web, the internet, biological and social systems. During the past two decades, studies of such networks in different fields have produced many significant results concerning their structures, topological properties, and dynamics. Three well-known properties of complex networks are scale-free degree distribution, small-world effect and self-similarity. The search for additional meaningful properties and the relationships among these properties is an active area of current research. This thesis investigates a newer aspect of complex networks, namely their multifractality, which is an extension of the concept of selfsimilarity. The first part of the thesis aims to confirm that the study of properties of complex networks can be expanded to a wider field including more complex weighted networks. Those real networks that have been shown to possess the self-similarity property in the existing literature are all unweighted networks. We use the proteinprotein interaction (PPI) networks as a key example to show that their weighted networks inherit the self-similarity from the original unweighted networks. Firstly, we confirm that the random sequential box-covering algorithm is an effective tool to compute the fractal dimension of complex networks. This is demonstrated on the Homo sapiens and E. coli PPI networks as well as their skeletons. Our results verify that the fractal dimension of the skeleton is smaller than that of the original network due to the shortest distance between nodes is larger in the skeleton, hence for a fixed box-size more boxes will be needed to cover the skeleton. Then we adopt the iterative scoring method to generate weighted PPI networks of five species, namely Homo sapiens, E. coli, yeast, C. elegans and Arabidopsis Thaliana. By using the random sequential box-covering algorithm, we calculate the fractal dimensions for both the original unweighted PPI networks and the generated weighted networks. The results show that self-similarity is still present in generated weighted PPI networks. This implication will be useful for our treatment of the networks in the third part of the thesis. The second part of the thesis aims to explore the multifractal behavior of different complex networks. Fractals such as the Cantor set, the Koch curve and the Sierspinski gasket are homogeneous since these fractals consist of a geometrical figure which repeats on an ever-reduced scale. Fractal analysis is a useful method for their study. However, real-world fractals are not homogeneous; there is rarely an identical motif repeated on all scales. Their singularity may vary on different subsets; implying that these objects are multifractal. Multifractal analysis is a useful way to systematically characterize the spatial heterogeneity of both theoretical and experimental fractal patterns. However, the tools for multifractal analysis of objects in Euclidean space are not suitable for complex networks. In this thesis, we propose a new box covering algorithm for multifractal analysis of complex networks. This algorithm is demonstrated in the computation of the generalized fractal dimensions of some theoretical networks, namely scale-free networks, small-world networks, random networks, and a kind of real networks, namely PPI networks of different species. Our main finding is the existence of multifractality in scale-free networks and PPI networks, while the multifractal behaviour is not confirmed for small-world networks and random networks. As another application, we generate gene interactions networks for patients and healthy people using the correlation coefficients between microarrays of different genes. Our results confirm the existence of multifractality in gene interactions networks. This multifractal analysis then provides a potentially useful tool for gene clustering and identification. The third part of the thesis aims to investigate the topological properties of networks constructed from time series. Characterizing complicated dynamics from time series is a fundamental problem of continuing interest in a wide variety of fields. Recent works indicate that complex network theory can be a powerful tool to analyse time series. Many existing methods for transforming time series into complex networks share a common feature: they define the connectivity of a complex network by the mutual proximity of different parts (e.g., individual states, state vectors, or cycles) of a single trajectory. In this thesis, we propose a new method to construct networks of time series: we define nodes by vectors of a certain length in the time series, and weight of edges between any two nodes by the Euclidean distance between the corresponding two vectors. We apply this method to build networks for fractional Brownian motions, whose long-range dependence is characterised by their Hurst exponent. We verify the validity of this method by showing that time series with stronger correlation, hence larger Hurst exponent, tend to have smaller fractal dimension, hence smoother sample paths. We then construct networks via the technique of horizontal visibility graph (HVG), which has been widely used recently. We confirm a known linear relationship between the Hurst exponent of fractional Brownian motion and the fractal dimension of the corresponding HVG network. In the first application, we apply our newly developed box-covering algorithm to calculate the generalized fractal dimensions of the HVG networks of fractional Brownian motions as well as those for binomial cascades and five bacterial genomes. The results confirm the monoscaling of fractional Brownian motion and the multifractality of the rest. As an additional application, we discuss the resilience of networks constructed from time series via two different approaches: visibility graph and horizontal visibility graph. Our finding is that the degree distribution of VG networks of fractional Brownian motions is scale-free (i.e., having a power law) meaning that one needs to destroy a large percentage of nodes before the network collapses into isolated parts; while for HVG networks of fractional Brownian motions, the degree distribution has exponential tails, implying that HVG networks would not survive the same kind of attack.

Fractal and multifractal properties of a family of fractal networks

In this work, we study the fractal and multifractal properties of a family of fractal networks introduced by Gallos et al (2007 Proc. Nat. Acad. Sci. USA 104 7746). In this fractal network model, there is a parameter e which is between 0 and 1, and allows for tuning the level of fractality in the network. Here we examine the multifractal behavior of these networks, the dependence relationship of the fractal dimension and the multifractal parameters on parameter e. First, we find that the empirical fractal dimensions of these networks obtained by our program coincide with the theoretical formula given by Song et al (2006 Nature Phys. 2 275). Then from the shape of the τ(q) and D(q) curves, we find the existence of multifractality in these networks. Last, we find that there exists a linear relationship between the average information dimension 〈D(1)〉 and the parameter e.

Multifractal analyses of daily rainfall time series in Pearl River basin of China

The multifractal properties of daily rainfall time series at the stations in Pearl River basin of China over periods of up to 45 years are examined using the universal multifractal approach based on the multiplicative cascade model and the multifractal detrended fluctuation analysis (MF-DFA). The results from these two kinds of multifractal analyses show that the daily rainfall time series in this basin have multifractal behavior in two different time scale ranges. It is found that the empirical multifractal moment function K(q)K(q) of the daily rainfall time series can be fitted very well by the universal multifractal model (UMM). The estimated values of the conservation parameter HH from UMM for these daily rainfall data are close to zero indicating that they correspond to conserved fields. After removing the seasonal trend in the rainfall data, the estimated values of the exponent h(2)h(2) from MF-DFA indicate that the daily rainfall time series in Pearl River basin exhibit no long-term correlations. It is also found that K(2)K(2) and elevation series are negatively correlated. It shows a relationship between topography and rainfall variability.

Underlying scaling relationships between solar activity and geomagnetic activity revealed by multifractal analyses

his paper identifies some scaling relationships between solar activity and geomagnetic activity. We examine the scaling properties of hourly data for two geomagnetic indices (ap and AE), two solar indices (solar X-rays Xl and solar flux F10.7), and two inner heliospheric indices (ion density Ni and flow speed Vs) over the period 1995–2001 by the universal multifractal approach and the traditional multifractal analysis. We found that the universal multifractal model (UMM) provides a good fit to the empirical K(q) and τ(q) curves of these time series. The estimated values of the Lévy index α in the UMM indicate that multifractality exists in the time series for ap, AE, Xl, and Ni, while those for F10.7 and Vs are monofractal. The estimated values of the nonconservation parameter H of this model confirm that these time series are conservative which indicate that the mean value of the process is constant for varying resolution. Additionally, the multifractal K(q) and τ(q) curves, and the estimated values of the sparseness parameter C1 of the UMM indicate that there are three pairs of indices displaying similar scaling properties, namely ap and Xl, AE and Ni, and F10.7 and Vs. The similarity in the scaling properties of pairs (ap,Xl) and (AE,Ni) suggests that ap and Xl, AE and Ni are better correlated—in terms of scaling—than previous thought, respectively. But our results still cannot be used to advance forecasting of ap and AE by Xl and Ni, respectively, due to some reasons

Multifractal analysis, a method to investigate the morphology of materials

Using the multifractal formalism, we discuss the results obtained to characterized the morphology of polymer alloys and granular discontinuous metallic thin films. In the first case we have found a correlation between the multifractality and the mechanical properties of the alloys. In the second case, we have found that it is possible to measure the differences between the morphology of thin films induced by a growth process on a subtrate and that of percolation clusters of the classical theory of percolation.

A tecnologia da informação como suporte à gestão do conhecimento no planejamento estratégico da Câmara dos Deputados

O uso da tecnologia da informação tem contribuído de forma efetiva para a mudança em direção a uma economia baseada no conhecimento, ao possibilitar a transmissão e o acesso rápido a um enorme volume de informações. Tendo como referencial teórico a Gestão do Conhecimento, o Planejamento Estratégico e a Tecnologia da Informação, o objetivo principal da pesquisa foi avaliar como a TI tem contribuído para as ações relacionadas à Gestão do Conhecimento na Câmara dos Deputados. Definiu-se como escopo a análise das recomendações apresentadas em função da aplicação da metodologia de avaliação do conhecimento organizacional - OKA, confrontada com as ações definidas no planejamento estratégico institucional e a contribuição advinda da tecnologia da informação. Neste escopo, o estudo pretende responder às seguintes questões de pesquisa: a) como o planejamento estratégico da Câmara contempla as recomendações da avaliação realizada com a metodologia OKA?; b) como as soluções de tecnologia da informação estão sendo utilizadas para contribuir de forma efetiva nos projetos relacionados à Gestão do Conhecimento?; c) que outras ações relacionadas à TI poderiam contribuir para a implementação da Gestão do Conhecimento na Câmara dos Deputados? Os dados encontrados revelaram que a instituição endereçou ações em seu planejamento estratégico para atender a maioria das recomendações da avaliação OKA e tem envidado esforços em resolver, inicialmente, as questões estruturais relacionadas aos recursos humanos, amadurecimento dos seus processos, e ambiente tecnológico. O estudo conclui, em consonância com o referencial teórico, sobre a importância da tecnologia da informação para alavancar o compartilhamento e a colaboração, transformando sistematicamente o conhecimento individual em conhecimento da instituição.

Tecnologias não-invasivas de cuidado de enfermagem obstétrica no suporte físico à parturiente: critérios e efeitos esperados

Este estudo buscou identificar os critérios utilizados pelas enfermeiras obstétricas para empregar as tecnologias não-invasivas de cuidado no suporte físico à parturiente e quais são seus efeitos esperados. Para tanto, se realizou uma pesquisa quantitativa exploratória do tipo survey, que abordou as práticas/cuidados fornecidas pelas enfermeiras obstétrica durante a assistência ás parturientes que tinham relação com o suporte físico. Estas foram agrupadas em: suporte relacionado ao ambiente; suporte ao posicionamento (livre movimentação e adoção de posturas verticais, deambulação, movimentos pélvicos, posição de cócoras, e posição de quatro apoios); suporte aos estímulos táteis (massagens, compressas frias/mornas, banho morno de aspersão e imersão); e suporte energético (oferta de alimento). Para tanto, utilizou-se um questionário, que foi disponibilizado via internet, após a criação de um domínio e web site próprio para tal finalidade. A população-alvo constituiu-se de enfermeiras obstétricas que atuam no cuidado da parturiente em território nacional, sendo que estas foram convidadas a participar, entre os meses de julho e setembro de 2009, através de e-mails survey individuais ou coletivos. Participaram do estudo120 profissionais, sendo que 45,8% foram excluídos automaticamente pelo sistema, pois não possuíam os critérios de inclusão. Dos participantes elegíveis (65), 33,8% responderam somente o teste de elegibilidade, 4,6% responderam parcialmente e 61,6% responderam completamente o questionário. Os resultados demonstraram que alguns aspectos relacionados ao conceito ainda encontram-se pouco compreendidos pelas profissionais da área, entretanto este não é um entrave para que práticas/cuidados relacionados a esta nova terminologia sejam utilizadas durante a assistência à parturiente. De acordo com os objetivos propostos, conseguiu-se determinar os critérios e efeitos esperados pelas enfermeiras obstétricas ao utilizarem as tecnologias não-invasivas de cuidado estudadas, entretanto também se evidenciou brechas no conhecimento científico. Assim conclui-se que as enfermeiras obstétricas utilizam práticas/cuidados relacionadas as tecnologias não-invasivas de cuidado de enfermagem obstétrica no suporte físico à parturiente, pautadas em critérios e efeitos esperados que em sua maioria possuem bases científicas que os comprove. Considera-se que a utilização destas são uma ferramenta importante para a desmedicalização do processo de parto e consequentemente, para a diminuição dos índices de morbimortalidade materna e neonatall. Portanto, é necessário estimular à assistência ao parto por enfermeiras obstétricas, de modo a suplantar o modelo de assistência tecnocrático, ainda hegemônico no país.

Metodologia para avaliação ambiental de bacias hidrográficas com uso de sistemas de suporte à decisão espacial e do indicador pegada ecológica

No atual contexto ambiental é grande a demanda por informações consistentes que subsidiem o planejamento territorial, permitindo realizar avaliações ambientais e desta forma, subsidiar os setores público e privado. Essa demanda pode ser satisfeita com a integração de informações em um sistema, com propriedades e funções de processamento, possibilitando sua utilização em ambiente integrado. Assim, nesta dissertação é proposta uma metodologia para a avaliação ambiental de bacias hidrográficas que atua desde a escolha de indicadores e definição dos pesos de sua contribuição, até a execução de avaliações e espacialização de resultados em ambiente SIG. Esta metodologia é composta por duas fases distintas: avaliação da vulnerabilidade ambiental da bacia hidrográfica a partir do uso de sistemas de suporte à decisão espacial, e, avaliação da sustentabilidade da bacia através do cálculo do indicador Pegada Ecológica. Na primeira fase são adotados sistemas de suporte à decisão, bases de conhecimento, SIG e uma ferramenta que integra estes resultados permitindo a geração de avaliações, análises e/ou cenários prospectivos. Na segunda fase, a sustentabilidade da bacia é retratada a partir do cálculo da pegada ecológica que consiste na contabilização da área que uma população necessita para produzir os recursos consumidos e absorver os resíduos gerados. A comparação entre áreas mais vulneráveis e menos sustentáveis, pode nortear projetos de recuperação e conservação ambiental.

Informações georreferenciadas no suporte a decisão em arqueologia brasileira: proposta para uma carta arqueológica digital.

O desenvolvimento do projeto consistiu na modelagem da informação para gestão em arqueologia numa base de dados convergente de informação, caracterizada por um ambiente cartográfico digital, integrando mapas temáticos e base de dados alfanumérica num modelo protótipo e interativo para ajudar a integrar as informações na gestão em arqueologia, permitindo o registro, armazenamento e visualização da informação arqueológica correlacionada a mapas temáticos.

Dimensionamiento geométrico y resistente de manipulador paralelo XY.

[ES]Se trata de diseñar, programar, fabricar y montar un manipulador paralelo de 5 pares de revolución, que sirva para el atrape y posterior desplazamiento de objetos pequeños en un área de trabajo determinado. Este proyecto se centra exclusivamente en el análisis cinemático, resistente y posterior optimización del diseño del mecanismo de barras del manipulador.

A utilização da informação contábil no suporte ao controle: o caso das Agências Reguladoras Federais

Esta pesquisa aborda a aplicação da Teoria da Agência, a relação estabelecida entre as agências reguladoras e as entidades que exploram os serviços públicos sob sua tutela. A Teoria baseia-se na premissa de que a existência de separação entre a titularidade (propriedade) e o controle conduz à existência de conflitos de interesses entre as partes, e que uma das formas de se evitar esses conflitos é o estabelecimento de controles. Assim, haja vista a prerrogativa conferida pela lei a tais entidades, procurou-se verificar neste estudo o grau de regulação contábil empregado pelas agências reguladoras federais no desempenho de suas atribuições legais, que perpassam o controle de atividades econômicas específicas. Realizou-se estudo de casos de natureza exploratória em que se utilizou a fonte primária dos poderes das agências, a lei e os instrumentos de delegação de serviços públicos, visando verificar as características do sistema de controle por elas estabelecido. Os resultados obtidos apontam enormes distorções qualitativas e quantitativas na forma como as agências utilizam a informação contábil enquanto instrumento de controle. As contribuições desse estudo alcançam não apenas a comunidade científica e as agências, mas toda a sociedade, haja vista que as decisões das agências impactam diretamente o bem estar de toda a coletividade, sem exceções. Para a comunidade contábil, especialmente, o estudo aponta para um novo, pujante e praticamente inexplorado mercado de trabalho: a contabilidade regulatória.

Medição de espessura de filmes eletrodepositados em suporte metálico por EDXRF

Esse trabalho apresenta a técnica de fluorescência de raios X por dispersão de energia (EDXRF) para calcular a espessura de filmes metálicos finos por ser de custo relativamente baixo, não destrutiva e que permite também uma análise qualitativa e até quantitativa dos elementos do revestimento. As espessuras do Níquel, Zinco e Cromo sobre aço, foram calculadas utilizando cinco procedimentos diferentes e todas as relações matemáticas obtidas foram baseadas na lei de atenuação de Beer-Lambert, que relaciona as intensidades Kα e/ou Kβ e as relações específicas do material (coeficiente de atenuação, μm). Os resultados experimentais para as espessuras do Zinco e Níquel, utilizando somente a intensidade Kα, apresentaram valores próximos dos valores estimados. Quando foi considerada a razão Kα/Kβ, os resultados experimentais divergiram bastante do estimado. Para calcular a espessura do Cromo foi necessário utilizar um método em que as camadas são calculadas separadamente, pois o revestimento de Cromo é composto por múltiplas camadas (Cromo, Cobre e Níquel), Os resultados para a espessura do Cromo foram satisfatórios.