Splitting the fast and slow motions in molecular dynamics simulations based on the change of cold potential well bottom

Abstract. The atomic motion is coupled by the fast and slow components due to the high frequency vibration of atoms and the low frequency deformation of atomic lattice, respectively. A two-step approximate method was presented to determine the atomic slow motion. The first step is based on the change of the location of the cold potential well bottom and the second step is based on the average of the appropriate slow velocities of the surrounding atoms. The simple tensions of one-dimensional atoms and two-dimensional atoms were performed with the full molecular dynamics simulations. The conjugate gradient method was employed to determine the corresponding location of cold potential well bottom. Results show that our two-step approximate method is appropriate to determine the atomic slow motion under the low strain rate loading. This splitting method may be helpful to develop more efficient molecular modeling methods and simulations pertinent to realistic loading conditions of materials.

Part 1: Longitudinal static and dynamic effects in semiconductor lasers. Part II: Spectral characteristics of passively mode-locked quantum well lasers

In the first part of this thesis a study of the effect of the longitudinal distribution of optical intensity and electron density on the static and dynamic behavior of semiconductor lasers is performed. A static model for above threshold operation of a single mode laser, consisting of multiple active and passive sections, is developed by calculating the longitudinal optical intensity distribution and electron density distribution in a self-consistent manner. Feedback from an index and gain Bragg grating is included, as well as feedback from discrete reflections at interfaces and facets. Longitudinal spatial holeburning is analyzed by including the dependence of the gain and the refractive index on the electron density. The mechanisms of spatial holeburning in quarter wave shifted DFB lasers are analyzed. A new laser structure with a uniform optical intensity distribution is introduced and an implementation is simulated, resulting in a large reduction of the longitudinal spatial holeburning effect.

A dynamic small-signal model is then developed by including the optical intensity and electron density distribution, as well as the dependence of the grating coupling coefficients on the electron density. Expressions are derived for the intensity and frequency noise spectrum, the spontaneous emission rate into the lasing mode, the linewidth enhancement factor, and the AM and FM modulation response. Different chirp components are identified in the FM response, and a new adiabatic chirp component is discovered. This new adiabatic chirp component is caused by the nonuniform longitudinal distributions, and is found to dominate at low frequencies. Distributed feedback lasers with partial gain coupling are analyzed, and it is shown how the dependence of the grating coupling coefficients on the electron density can result in an enhancement of the differential gain with an associated enhancement in modulation bandwidth and a reduction in chirp.

In the second part, spectral characteristics of passively mode-locked two-section multiple quantum well laser coupled to an external cavity are studied. Broad-band wavelength tuning using an external grating is demonstrated for the first time in passively mode-locked semiconductor lasers. A record tuning range of 26 nm is measured, with pulse widths of typically a few picosecond and time-bandwidth products of more than 10 times the transform limit. It is then demonstrated that these large time-bandwidth products are due to a strong linear upchirp, by performing pulse compression by a factor of 15 to a record pulse widths as low 320 fs.

A model for pulse propagation through a saturable medium with self-phase-modulation, due to the a-parameter, is developed for quantum well material, including the frequency dependence of the gain medium. This model is used to simulate two-section devices coupled to an external cavity. When no self-phase-modulation is present, it is found that the pulses are asymmetric with a sharper rising edge, that the pulse tails have an exponential behavior, and that the transform limit is 0.3. Inclusion of self-phase-modulation results in a linear upchirp imprinted on the pulse after each round-trip. This linear upchirp is due to a combination of self-phase-modulation in a gain section and absorption of the leading edge of the pulse in the saturable absorber.

Enhancing Kerr nonlinearity in an asymmetric double quantum well via Fano interference

We investigate the enhancement of Kerr nonlinearity in an asymmetric GaAs double quantum well via Fano interference, which is caused by tunneling from the excited subband to the continuum. In our structure, owing to Fano interference, the Kerr nonlinearity can be enhanced by appropriately choosing the values of the detunings and the intensity of the pump field, while cancel the linear and nonlinear absorptions.

Third harmonic enhancement due to Fano interference in semiconductor quantum well

We investigate the emission spectra of the semiconductor quantum well for few-cycle and sub-cycle pulse exciting. We find that Fano interference may induce third harmonic enhancement. Third harmonic enhancement varies with the magnitude and duration of the incident pulse, and may be enhanced by approximately one order of magnitude for the low intensity region of the sub-cycle incident pulse exciting.

Carrier-envelope phase control of carrier-wave Rabi flopping in asymmetric semiparabolic quantum well

We investigate the carrier-wave Rabi flopping effects in an asymmetric semiparabolic semiconductor quantum well (QW) with few-cycle pulse. It is found that higher spectral components of few-cycle ultrashort pulses in the semiparabolic QW depend crucially on the carrier-envelope phase (CEP) of the few-cycle ultrashort pulses: continuum and distinct peaks can be achieved by controlling the CEP. Our results demonstrate that by adjusting the CEP of few-cycle ultrashort pulses, the intersubband dynamics in the asymmetric semiparabolic QW can be controlled in an ultrashort timescale with moderate laser intensity. (c) 2008 Optical Society of America.

Tunneling-induced large cross-phase modulation in an asymmetric quantum well

We propose an asymmetric double AlGaAs/GaAs quantum well structure with a common continuum to generate a large cross-phase modulation (XPM). It is found, owing to resonant tunneling, that a large XPM can be achieved with vanishing linear and two-photon absorptions. (c) 2007 Optical Society of America.

Efficient methods for empirical tests of behavioral economics theories in laboratory and field experiments

In the quest for a descriptive theory of decision-making, the rational actor model in economics imposes rather unrealistic expectations and abilities on human decision makers. The further we move from idealized scenarios, such as perfectly competitive markets, and ambitiously extend the reach of the theory to describe everyday decision making situations, the less sense these assumptions make. Behavioural economics has instead proposed models based on assumptions that are more psychologically realistic, with the aim of gaining more precision and descriptive power. Increased psychological realism, however, comes at the cost of a greater number of parameters and model complexity. Now there are a plethora of models, based on different assumptions, applicable in differing contextual settings, and selecting the right model to use tends to be an ad-hoc process. In this thesis, we develop optimal experimental design methods and evaluate different behavioral theories against evidence from lab and field experiments.

We look at evidence from controlled laboratory experiments. Subjects are presented with choices between monetary gambles or lotteries. Different decision-making theories evaluate the choices differently and would make distinct predictions about the subjects' choices. Theories whose predictions are inconsistent with the actual choices can be systematically eliminated. Behavioural theories can have multiple parameters requiring complex experimental designs with a very large number of possible choice tests. This imposes computational and economic constraints on using classical experimental design methods. We develop a methodology of adaptive tests: Bayesian Rapid Optimal Adaptive Designs (BROAD) that sequentially chooses the "most informative" test at each stage, and based on the response updates its posterior beliefs over the theories, which informs the next most informative test to run. BROAD utilizes the Equivalent Class Edge Cutting (EC²) criteria to select tests. We prove that the EC² criteria is adaptively submodular, which allows us to prove theoretical guarantees against the Bayes-optimal testing sequence even in the presence of noisy responses. In simulated ground-truth experiments, we find that the EC² criteria recovers the true hypotheses with significantly fewer tests than more widely used criteria such as Information Gain and Generalized Binary Search. We show, theoretically as well as experimentally, that surprisingly these popular criteria can perform poorly in the presence of noise, or subject errors. Furthermore, we use the adaptive submodular property of EC² to implement an accelerated greedy version of BROAD which leads to orders of magnitude speedup over other methods.

We use BROAD to perform two experiments. First, we compare the main classes of theories for decision-making under risk, namely: expected value, prospect theory, constant relative risk aversion (CRRA) and moments models. Subjects are given an initial endowment, and sequentially presented choices between two lotteries, with the possibility of losses. The lotteries are selected using BROAD, and 57 subjects from Caltech and UCLA are incentivized by randomly realizing one of the lotteries chosen. Aggregate posterior probabilities over the theories show limited evidence in favour of CRRA and moments' models. Classifying the subjects into types showed that most subjects are described by prospect theory, followed by expected value. Adaptive experimental design raises the possibility that subjects could engage in strategic manipulation, i.e. subjects could mask their true preferences and choose differently in order to obtain more favourable tests in later rounds thereby increasing their payoffs. We pay close attention to this problem; strategic manipulation is ruled out since it is infeasible in practice, and also since we do not find any signatures of it in our data.

In the second experiment, we compare the main theories of time preference: exponential discounting, hyperbolic discounting, "present bias" models: quasi-hyperbolic (α, β) discounting and fixed cost discounting, and generalized-hyperbolic discounting. 40 subjects from UCLA were given choices between 2 options: a smaller but more immediate payoff versus a larger but later payoff. We found very limited evidence for present bias models and hyperbolic discounting, and most subjects were classified as generalized hyperbolic discounting types, followed by exponential discounting.

In these models the passage of time is linear. We instead consider a psychological model where the perception of time is subjective. We prove that when the biological (subjective) time is positively dependent, it gives rise to hyperbolic discounting and temporal choice inconsistency.

We also test the predictions of behavioral theories in the "wild". We pay attention to prospect theory, which emerged as the dominant theory in our lab experiments of risky choice. Loss aversion and reference dependence predicts that consumers will behave in a uniquely distinct way than the standard rational model predicts. Specifically, loss aversion predicts that when an item is being offered at a discount, the demand for it will be greater than that explained by its price elasticity. Even more importantly, when the item is no longer discounted, demand for its close substitute would increase excessively. We tested this prediction using a discrete choice model with loss-averse utility function on data from a large eCommerce retailer. Not only did we identify loss aversion, but we also found that the effect decreased with consumers' experience. We outline the policy implications that consumer loss aversion entails, and strategies for competitive pricing.

In future work, BROAD can be widely applicable for testing different behavioural models, e.g. in social preference and game theory, and in different contextual settings. Additional measurements beyond choice data, including biological measurements such as skin conductance, can be used to more rapidly eliminate hypothesis and speed up model comparison. Discrete choice models also provide a framework for testing behavioural models with field data, and encourage combined lab-field experiments.

O agravamento do risco no contrato de seguro

Este trabalho objetivou demonstrar o que é e quais os requisitos adotados pela doutrina e pela jurisprudência para que seja aplicado o instituto do agravamento do risco (previsto nos artigos 768 e 769 do Código Civil) nos contratos de seguro, e quais os seus efeitos jurídicos. Para tanto, examinou-se o contrato de seguro buscando revelar a dimensão coletiva que este tipo negocial possui por excelência, em detrimento de parte da doutrina ainda restrita a uma leitura atomística e individualista deste contrato. Partiu-se, ainda, da premissa de que a boa-fé (seja na sua acepção objetiva ou subjetiva) é qualificada no contrato de seguro, eis que este tipo contratual é todo sob ela estruturado. O princípio da boa-fé é uma via de mão dupla que cria deveres para ambas as partes, cujas declarações e comportamentos serão fundamentais para a delimitação do objeto do seguro e para o alcance da função social desse tipo contratual. A boa-fé estará, ainda, incisivamente presente e modelando a relação obrigacional do seguro em todas as fases contratuais: antes da conclusão do contrato, na apresentação da proposta do contrato; durante a relação obrigacional, nas declarações necessárias sobre eventuais alterações no risco (tais como o seu agravamento), e, ainda, na fase pós-contratual, sempre considerando a natureza comunitária do seguro. Passou-se, também, por algumas questões polêmicas envolvendo a utilização de determinadas cláusulas no seguro, tidas como contrárias à boa-fé, a exemplo da cláusula perfil, cuja validade deve ser avaliada no caso concreto, e possui íntima relação com o agravamento do risco.

A Responsabilidade Civil do Advogado sob a perspectiva civil-constitucional

A responsabilidade civil do advogado é um tema que merece destaque sob a perspectiva civil constitucional. A abrangência dessa relação jurídica pelo Código de Defesa do Consumidor e a natureza negocial multiforme da relação estabelecida entre o advogado e o cliente, cuja normativa deve ser estabecida tendo em vista o caso concreto, são pontos de destaque desse trabalho, assim como a aplicabilidade do consentimento informado. Nessa toada, pretende-se conferir o enfoque funcional a partir da releitura das classificações tradicionais da responsabilidade civil em contratual, extracontratual, subjetiva, objetiva e entre as obrigações de meio e resultado para em seguida, analisarmos das hipóteses mais frequentes de responsabilização, quais sejam: a perda de uma chance, o abuso do direito processual e a reversão de liminares revertidas ao final do processo. Por fim, dentre as tendências de prevenção e precaução de danos da responsabilidade civil, revela-se a formalização de seguros de responsabilidade profissional para advogados.

BLOG: da Internet à sala de aula

Os diários de escrita íntima constituem tipo de texto do domínio confessional. Apresentam narrativas pessoais com características específicas ao gênero, como datação, marcas de subjetividade, escrita informal e coloquialidade. Durante muitos anos, eram escritos em cadernos e guardados a sete chaves por seus autores para que não fossem lidos por outras pessoas. Por volta dos anos 80, surgiram as agendas de adolescentes. Aproveitando o modelo pré-definido industrialmente, as agendas eram preenchidas dia a dia, como um diário, mas com a novidade do acréscimo de elementos semióticos, como fotos, papéis de bala, recortes de revistas, entre outros. Além disso, traziam como diferencial a presença de um leitor participativo: os textos eram compartilhados com amigos, e bilhetes e comentários eram escritos nas páginas das agendas. Com o advento da Internet, o diário e a agenda se fundem no blog que aproveita os recursos do suporte virtual para tornar o gênero interativo, hipertextual e multimídia, acentuando o processo de leitura e de escrita nos jovens produtores de blogs. Paralelamente, a escrita se torna grande ferramenta de comunicação no ambiente virtual, adquirindo características peculiares em função da rapidez na comunicação e da economia de digitação. A partir da teoria de Bakthin sobre gêneros do discurso e do conceito de gêneros digitais de Marcuschi, a pesquisa apresenta como objeto perceber e elencar categorias pertinentes aos gêneros diário e blog para analisá-las e compará-las, na intenção de mapear um possível percurso dos diários aos blogs de adolescentes, discutindo o contraste público-privado na escrita íntima, bem como suas principais marcas linguísticas, percebendo vantagens e desvantagens de sua utilização como ferramenta auxiliar no processo de aprendizagem da escrita e da leitura de Língua Portuguesa. A pesquisa foi motivada pela discussão de que a escrita digital pode prejudicar o desenvolvimento da produção textual de jovens em formação, o que não se confirmou, visto que a estrutura sintática da língua se mantém, e que a variação acontece apenas no nível vocabular, não interferindo na comunicação. Os resultados apontam para a utilização de blogs na educação como complementação do material pedagógico e como incentivo à leitura, à escrita, à construção da argumentação e do posicionamento crítico, aproximando a escola da vida cotidiana dos estudantes

Tratamento Homeopático: buscando estratégias para avaliação de seus resultados e efetividade

Face à crescente procura por outras modalidades terapêuticas que abordam o ser humano de forma holística e a introdução das mesmas no SUS, torna-se muito importante a avaliação da efetividade e segurança dessas formas de cuidado. A Homeopatia faz parte deste conjunto de terapêuticas e, para sua avaliação, pode existir a necessidade de se valer de múltiplos instrumentos para abarcar os vários aspectos de uma resposta integral ao tratamento. Este trabalho teve como objetivo identificar e elaborar categorias de análises e instrumentos que permitam avaliar e mensurar a efetividade deste tratamento, bem como testá-los, considerando-se as características desta racionalidade. Foram levantados, na literatura nacional e internacional, trabalhos sobre efetividade do tratamento homeopático, em busca da definição do estado da arte mas também dos principais problemas, limitações e possibilidades dessas avaliações tendo em vista seu resultado integral. Finda esta etapa, a pesquisa destinou-se a elaboração, proposição e testagem de uma metodologia considerada mais adequada a avaliar o tratamento homeopático nesta perspectiva. Um estudo observacional foi realizado em serviço público homeopático no município de Juiz de Fora, com tratamento individualizado, no qual foi utilizada uma estratégia de avaliação composta por três componentes: (1) avaliação de qualidade de vida pelo instrumento SF-36; (2) análises em busca de objetivar e quantificar queixas clínicas e outros atributos de natureza subjetiva (sensação de bem-estar, sono, estado cognitivo e memória, vida sexual, sensação de felicidade) por meio da utilização de uma escala visual analógica (EVA), na mensuração da intensidade e de opções fechadas, a exemplo do SF-36, na estimativa da frequência desses aspectos e (3) entrevistas qualitativas por intermédio de questionário semiestruturado, com a finalidade de abordar questões relacionadas a biopatografia e mudança da atitude vital (como pacientes enfrentam os problemas do cotidiano, fatores deflagradores das queixas, como se sentem e como reagem, além de indagar seus projetos de vida e felicidade). A aplicação do questionário SF-36 apresentou algumas dificuldades de compreensão pelos participantes, talvez devido à baixa escolaridade dos entrevistados, mas mostrou-se útil à pesquisa, embora demonstre limitações na avaliação do aspecto integral do resultado da terapêutica analisada. O acompanhamento das queixas clínicas, sensação de bem-estar, sono e estado cognitivo e memória foram captados e mensurados de forma satisfatória tanto pela EVA (intensidade dos sintomas) quanto pelas respostas fechadas para medir a frequência. Situações como as avaliações da biopatografia e da sexualidade foram insuficientes para serem adequadamente avaliadas pelo pesquisador e o paciente somente. A participação do médico assistente poderia contribuir nestes casos. Questões mais abrangentes na avaliação da mudança na atitude vital, como reação diante de fatores desequilibrantes e projeto de vida e felicidade, necessitam de metodologia qualitativa até que se possa avançar nas pesquisas à espera de soluções futuras. A combinação dessas estratégias em estudos controlados, randomizados, com amostras de magnitude satisfatória, preferencialmente em rede e que explicitem as condições nas quais o atendimento homeopático ocorreu e como se chegou a cada prescrição, podem ter utilidade para a avaliação da efetividade da dimensão integral do tratamento homeopático.

IQAFAL - Índice Fuzzy de Qualidade de Água para Ambiente Lótico.

A divulgação de informação sobre qualidade das águas para um público não especialista é fundamental para subsidiar ações políticas e institucionais de gestão dos ambientes aquáticos. Para tanto, índices de qualidade de água têm sido propostos por serem capazes de sintetizar em um único valor ou categoria a informação normalmente descrita a partir de um conjunto extenso de variáveis químicas, físicas e biológicas de qualidade de água. A maioria das metodologias propostas para o desenvolvimento de índices de qualidade de água é baseada no conhecimento de especialistas quanto à escolha das variáveis a serem utilizadas, a ponderação da importância relativa de cada variável e métodos utilizados para agregar os dados das variáveis em um único valor. Este trabalho propõe um novo índice de qualidade de água, baseado em lógica nebulosa e direcionado para o ambiente lótico. Esse índice, o IQAFAL, foi desenvolvido com a colaboração de especialistas com ampla e comprovada experiência na área de qualidade de água. A essência do desenvolvimento de um índice, usando-se lógica nebulosa, está na capacidade dessa metodologia representar, de forma mais eficiente e clara, os limites dos intervalos de variação dos parâmetros de qualidade de água para um conjunto de categorias subjetivas, quando esses limites não são bem definidos ou são imprecisos. O índice proposto neste trabalho foi desenvolvido com base no conhecimento dos especialistas em qualidade de água do Instituto Estadual do Ambiente - INEA e aplicado aos dados de qualidade de água do Rio Paraíba do Sul, obtidos pelo INEA, nos anos de 2002 a 2009. Os resultados do IQAFAL mostraram que esse índice foi capaz de sintetizar a qualidade da água deste trecho do Rio Paraíba do Sul correspondendo satisfatoriamente às avaliações de qualidade de água descritas nos relatórios disponíveis. Verificou-se também que com essa metodologia foi possível evitar que a influência de uma variável em condições críticas fosse atenuada pela influência das outras variáveis em condições favoráveis produzindo um resultado indesejável no índice final.

Essays in revealed preference theory and behavioral economics

Time, risk, and attention are all integral to economic decision making. The aim of this work is to understand those key components of decision making using a variety of approaches: providing axiomatic characterizations to investigate time discounting, generating measures of visual attention to infer consumers' intentions, and examining data from unique field settings.

Chapter 2, co-authored with Federico Echenique and Kota Saito, presents the first revealed-preference characterizations of exponentially-discounted utility model and its generalizations. My characterizations provide non-parametric revealed-preference tests. I apply the tests to data from a recent experiment, and find that the axiomatization delivers new insights on a dataset that had been analyzed by traditional parametric methods.

Chapter 3, co-authored with Min Jeong Kang and Colin Camerer, investigates whether "pre-choice" measures of visual attention improve in prediction of consumers' purchase intentions. We measure participants' visual attention using eyetracking or mousetracking while they make hypothetical as well as real purchase decisions. I find that different patterns of visual attention are associated with hypothetical and real decisions. I then demonstrate that including information on visual attention improves prediction of purchase decisions when attention is measured with mousetracking.

Chapter 4 investigates individuals' attitudes towards risk in a high-stakes environment using data from a TV game show, Jeopardy!. I first quantify players' subjective beliefs about answering questions correctly. Using those beliefs in estimation, I find that the representative player is risk averse. I then find that trailing players tend to wager more than "folk" strategies that are known among the community of contestants and fans, and this tendency is related to their confidence. I also find gender differences: male players take more risk than female players, and even more so when they are competing against two other male players.

Chapter 5, co-authored with Colin Camerer, investigates the dynamics of the favorite-longshot bias (FLB) using data on horse race betting from an online exchange that allows bettors to trade "in-play." I find that probabilistic forecasts implied by market prices before start of the races are well-calibrated, but the degree of FLB increases significantly as the events approach toward the end.

El efecto placebo en productos artísticos; el caso de la poesía

[ES] Esta investigación aporta evidencias concluyentes de que existe el efecto placebo en la valoración de un producto artístico, en este caso un poema. Tras la aplicación de diferentes metodologías y testando divergentes poemas, los resultados indican que el nombre del autor influye significativamente en la valoración subjetiva que se hace de la obra. De este modo, esta investigación da respuesta a la pregunta: ¿puede una pieza literaria ser evaluada de manera diferente en función de la persona que firma esa creación? Los resultados de este estudio ciertamente muestran ese efecto: un poema es evaluado de manera significativamente más favorable cuando el que lo lee cree que esa obra está firmada por un gran artista, en contraposición a que ese poema fuera anónimo. O lo que es lo mismo, el nombre de marca condiciona la percepción del producto. Sin embargo, el efecto placebo se debilita cuando el estímulo es evaluado por personas con alta experiencia con el producto. Las implicaciones para el marketing y para el sector editorial son discutidas finalmente.