A generalized Hausdorff dimension for functions and sets

Let E be a compact subset of the n-dimensional unit cube, 1_n, and let C be a collection of convex bodies, all of positive n-dimensional Lebesgue measure, such that C contains bodies with arbitrarily small measure. The dimension of E with respect to the covering class C is defined to be the number

d_C(E) = sup(β:H_{β, C}(E) > 0),

where H_{β, C} is the outer measure

inf(Ʃm(C_i)^β:UC_i Ↄ E, C_i ϵ C) .

Only the one and two-dimensional cases are studied. Moreover, the covering classes considered are those consisting of intervals and rectangles, parallel to the coordinate axes, and those closed under translations. A covering class is identified with a set of points in the left-open portion, 1’_n, of 1_n, whose closure intersects 1_n - 1’_n. For n = 2, the outer measure H_{β, C} is adopted in place of the usual:

Inf(Ʃ(diam. (C_i))^β: UC_i Ↄ E, C_i ϵ C),

for the purpose of studying the influence of the shape of the covering sets on the dimension d_C(E).

If E is a closed set in 1₁, let M(E) be the class of all non-decreasing functions μ(x), supported on E with μ(x) = 0, x ≤ 0 and μ(x) = 1, x ≥ 1. Define for each μ ϵ M(E),

d_C(μ) = lim/c → inf/0 log ∆μ(c)/log c , (c ϵ C)

where ∆μ(c) = v/x (μ(x+c) – μ(x)). It is shown that

d_C(E) = sup (d_C(μ):μ ϵ M(E)).

This notion of dimension is extended to a certain class Ӻ of sub-additive functions, and the problem of studying the behavior of d_C(E) as a function of the covering class C is reduced to the study of d_C(f) where f ϵ Ӻ. Specifically, the set of points in 1₁,

(*) {d_B(F), d_C(f)): f ϵ Ӻ}

is characterized by a comparison of the relative positions of the points of B and C. A region of the form (*) is always closed and doubly-starred with respect to the points (0, 0) and (1, 1). Conversely, given any closed region in 1₂, doubly-starred with respect to (0, 0) and (1, 1), there are covering classes B and C such that (*) is exactly that region. All of the results are shown to apply to the dimension of closed sets E. Similar results can be obtained when a finite number of covering classes are considered.

In two dimensions, the notion of dimension is extended to the class M, of functions f(x, y), non-decreasing in x and y, supported on 1₂ with f(x, y) = 0 for x · y = 0 and f(1, 1) = 1, by the formula

d_C(f) = lim/s · t → inf/0 log ∆f(s, t)/log s · t , (s, t) ϵ C

where

∆f(s, t) = V/x, y (f(x+s, y+t) – f(x+s, y) – f(x, y+t) + f(x, t)).

A characterization of the equivalence d_C1(f) = d_C2(f) for all f ϵ M, is given by comparison of the gaps in the sets of products s · t and quotients s/t, (s, t) ϵ C_i (I = 1, 2).

Caracterização espaço-temporal de plumas de sedimentos por sensoriamento remoto: um estudo de caso na foz do rio Paraíba do Sul.

Sedimentos em suspensão representam um dos principais fatores que afetam a qualidade dos sistemas aquáticos no mundo; influenciam os processos geomórficos de construção da paisagem e podem indicar problemas de erosão e perda de solo na bacia hidrográfica contribuinte. O seu monitoramento espacial e temporal é fundamental nas atividades de gestão ambiental de áreas costeiras. Nesse sentido, a hipótese básica desta pesquisa é que o padrão espacial e temporal de plumas de sedimentos costeiras associado ao regime hidrológico do rio pode ser caracterizado a partir de imagens orbitais de média resolução espacial. Para comprová-la, elegeu-se a foz do rio Paraíba do Sul como área de estudo para definição e teste metodológico, e formulou-se como principal objetivo mapear qualitativamente a pluma costeira deste rio a partir de imagens Landsat 5 e CBERS-2, ao longo do período compreendido entre 1985 e 2007. As datas avaliadas foram criteriosamente definidas através de três estratégias de análise, totalizando cinqüenta imagens. Pesquisa bibliográfica e avaliação da resposta espectral da feição de interesse nas imagens selecionadas consistiram nas etapas principais da definição da metodologia. As plumas foram então identificadas, mapeadas e extraídas; posteriormente, suas características espaciais e temporais foram analisadas por intermédio de sistemas de informação geográfica e avaliadas em conjunto com dados históricos de vazão. Os resultados indicam que a banda do vermelho forneceu uma melhor discriminação interna da pluma, sendo, portanto, utilizada como base para as análises realizadas neste trabalho. Com exceção do procedimento de correção atmosférica, a metodologia proposta consiste na utilização de técnicas simples de processamento digital de imagens, baseadas na integração de técnicas semi-automáticas e de análise visual. A avaliação do padrão dos sedimentos e dos mapas temáticos qualitativos de concentração de sedimentos em suspensão indica a forte diferenciação existente entre cenários representativos de épocas de cheia e seca do rio. Análises espaciais do comportamento da pluma contribuem ainda para um maior conhecimento do espaço geográfico, fornecendo subsídios aos mais variados setores do planejamento e gestão ambiental.

Diffraction properties of ultrashort pulsed beams with arbitrary temporal profiles studied with a volume holographic grating

Using modified two- dimensional coupled- wave theory, the diffraction properties of ultrashort pulsed beams with arbitrary temporal profiles are studied with a volume holographic grating. Analytical expressions for the profiles of the transmitted and diffracted beams are obtained. It is shown that the Bragg selectivity bandwidth of the volume grating can be influenced by the geometry parameter. Numerical results are illustrated for three different temporal profiles. For different temporal profiles, the ratios of the diffraction bandwidths to input bandwidths are discussed.

Measuring temporal fluctuation on femtosecond scale in a random medium

We report an observation of femtosecond optical fluctuations of transmitted light when a coherent femtosecond pulse propagates through a random medium. They are a result of random interference among scattered waves coming from different trajectories in the time domain. Temporal fluctuations are measured by using cross-correlated frequency optical gating. It is shown that a femtosecond pulse will be broadened and distorted in pulse shape while it is propagating in random medium. The real and imaginary components of transmitted electric field are also distorted severely. The average of the fluctuated transmission pulses yields a smooth profile, probability functions show good agreement with Gaussian distribution. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Incremental Control Synthesis for Robotics in the Presence of Temporal Logic Specifications

This thesis presents methods for incrementally constructing controllers in the presence of uncertainty and nonlinear dynamics. The basic setting is motion planning subject to temporal logic specifications. Broadly, two categories of problems are treated. The first is reactive formal synthesis when so-called discrete abstractions are available. The fragment of linear-time temporal logic (LTL) known as GR(1) is used to express assumptions about an adversarial environment and requirements of the controller. Two problems of changes to a specification are posed that concern the two major aspects of GR(1): safety and liveness. Algorithms providing incremental updates to strategies are presented as solutions. In support of these, an annotation of strategies is developed that facilitates repeated modifications. A variety of properties are proven about it, including necessity of existence and sufficiency for a strategy to be winning. The second category of problems considered is non-reactive (open-loop) synthesis in the absence of a discrete abstraction. Instead, the presented stochastic optimization methods directly construct a control input sequence that achieves low cost and satisfies a LTL formula. Several relaxations are considered as heuristics to address the rarity of sampling trajectories that satisfy an LTL formula and demonstrated to improve convergence rates for Dubins car and single-integrators subject to a recurrence task.

Tendência temporal do índice de massa corporal em alistados do Brasil (1980-2005)

Apesar da crescente prevalência da obesidade em países desenvolvidos e em desenvolvimento, há pouca evidência da associação com fatores ambientais. Objetivos: Investigar a evolução temporal do IMC em jovens alistados do sexo masculino de 18 anos no Brasil entre 1980 e 2005; identificar pontos específicos de maior variância na série temporal e comparar pontos específicos no tempo, a evolução temporal do IMC com as mudanças socioeconômicas no Brasil. Métodos: O presente estudo explorou uma série temporal de 26 anos em homens brasileiros que se alistaram no período de 1980 a 2005. A amostra compreendeu cerca de 35-40% de todos os jovens brasileiros de 18 anos de idade. O peso corporal e a estatura foram obtidos no momento do exame médico durante o alistamento militar. Todas as mensurações antropométricas foram realizadas por pessoal especializado e treinado. As prevalências do sobrepeso e da obesidade foram calculadas com intervalos de confiança de 95%. Com a finalidade de testar a presença de heterocedasticidade na série do IMC, realizou-se o teste de Multiplicador de Lagrange (LM). Para os pontos no tempo, com oscilações acima da média do IMC, variáveis dummies foram testadas utilizando-se o modelo ARCH (Autoregressivo de Heterocedasticidade Condicionada), com um nível de significância de p <0,05. Para aqueles pontos no tempo com oscilações acima da média do IMC (anos de 1985, 1994 e 2000), variáveis dummy foram incluídos sob a hipótese foi de que a taxa de crescimento do IMC não fosse a mesma ao longo da série temporal. Para as possíveis explicações para os aumentos bruscos na curva do IMC, foram consideradas as alterações nos principais indicadores econômicos do Brasil (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada). Os fatores econômicos analisados foram: taxa de inflação anual, produção de alimentos, pobreza (%), o consumo de refrigerantes e o rendimento médio anual. Resultados: A prevalência de sobrepeso também passou de 4,5%, em 1980, para 12,5%, em 2005, um aumento de 2,6 vezes, enquanto a prevalência de obesidade aumentou de 0,5%, em 1980, para 1,9%, em 2005, um aumento de quase 300%, mas por comparação internacional estão abaixo da média. Particularmente em 1985-6 e 1994-5, houve um aumento acentuado e significativo do IMC. Em 1985-6, a média do IMC aumentou de 21,4 kg/m2 para 21,5 kg/m2 e, em 1994-5, a média do IMC médio aumentou de 21,7 kg/m2 para 21,9 kg/m2. Nesses dois pontos (1985-1986 e 1994-1995) ocorreram logo após duas grandes mudanças políticas econômicas que aumentaram o poder de compra da população. Em 1985-6, as mudanças foram principalmente relacionadas a fatores econômicos, tais como: a redução do nível de desigualdade social; aumento da renda familiar; redução da pobreza; o controle da inflação; aumento do tempo assistindo televisão e aumento do consumo de alimentos. Em 1994-5, além das mudanças no poder de compra, houve uma modificação na atividade física obrigatória nas escolas. Conclusão: O presente estudo mostrou um aumento abrupto da obesidade na população de homens jovens no Brasil em duas ocasiões durante esta série temporal (anos de 1985-6 e 1994-5), quando uma possível redução no gasto calórico e aumento do consumo de alimentos da população foram observados.

Temporal-space-transforming pulse-shaping system with a knife-edge apparatus for a high-energy laser facility

For the first time to our knowledge, in a high-energy laser facility with an output energy of 454.37 J, by using a temporal-space-transforming pulse-shaping system with our own design of a knife-edge apparatus, we obtained a quasi-square laser pulse. (c) 2005 Optical Society of America.

Variação temporal de uma comunidade fitoplanctônica do reservatório de APM-Manso através de modelagem ecológica tridimensional.

A ecologia de reservatórios, que são ecossistemas complexos, dinâmicos e artificiais, vem assumindo destaque no Brasil. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade da aplicação, no reservatório de APM-Manso, de um modelo ecológico tridimensional em estudos sobre a dinâmica fitoplanctônica, simulando a variação temporal do fitoplâncton para cenários distintos de carga de nutrientes. O modelo CAEDYM foi acoplado ao ELCOM e simulação foi realizada em duas etapas: uma hidrodinâmica e outra ecológica. Escolheu-se para as simulações o período de cinco meses, a partir de 1 de setembro de 2005. Foram construídos dois cenários de simulação, o primeiro contendo os valores reais de carga de nutrientes dos principais rios contribuintes medidos em campo, e o segundo com redução na carga nutricional destes rios, simulando um possível processo de substituição de áreas florestadas por áreas de pastagem na bacia do rio Manso. A comunidade fitoplanctônica simulada apresentou rápidas respostas à disponibilidade nutricional do ambiente, e os resultados obtidos corroboraram com diversas teorias sobre as estratégias adaptativas e sobre as dinâmicas algais. Dentre as classes simuladas, Bacillariophyceae e Cryptophyceae se mostraram mais sensíveis às reduções de carga, enquanto Chrolophyceae e Cyanophyceae, apesar de terem suas biomassas reduzidas, sofreram menos com o impacto, sugerindo estarem mais adaptadas à limitação de nutrientes. Os picos chuvosos influenciaram positivamente as taxas de crescimento das Bacillariophyceae apenas no Cenário 1, uma vez que a limitação por nutrientes foi mais decisiva para esta classe no Cenário 2. Observou-se em ambas as simulações uma tendência de substituição na dominância de Cyanophyceae por Chlorophyceae.

Optimization of Pulse Temporal Contrast in Optical Parametric Chirped Pulse Amplification

In optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA), the degradation of temporal contrast of the compressed signal pulse mainly results from spectral clipping in the grating stretcher with finite size of the optics, parametric fluorescence (PF) and the spectral variations transferred from temporal fluctuation of the pump pulse. The temporal contrast of the recompressed amplified pulse in the OPCPA system is studied numerically and a number of solutions are considered and optimized to achieve the highest temporal contrast.