Análises estatísticas em redes complexas: propriedades topológicas, críticas e dinâmicas

In this thesis, we address two issues of broad conceptual and practical relevance in the study of complex networks. The first is associated with the topological characterization of networks while the second relates to dynamical processes that occur on top of them. Regarding the first line of study, we initially designed a model for networks growth where preferential attachment includes: (i) connectivity and (ii) homophily (links between sites with similar characteristics are more likely). From this, we observe that the competition between these two aspects leads to a heterogeneous pattern of connections with the topological properties of the network showing quite interesting results. In particular, we emphasize that there is a region where the characteristics of sites play an important role not only for the rate at which they get links, but also for the number of connections which occur between sites with similar and dissimilar characteristics. Finally, we investigate the spread of epidemics on the network topology developed, whereas its dissemination follows the rules of the contact process. Using Monte Carlo simulations, we show that the competition between states (infected/healthy) sites, induces a transition between an active phase (presence of sick) and an inactive (no sick). In this context, we estimate the critical point of the transition phase through the cumulant Binder and ratio between moments of the order parameter. Then, using finite size scaling analysis, we determine the critical exponents associated with this transition

Utilizando mapas de conectividade fuzzy no desenvolvimento de algoritmos reparadores de imagens binárias 3D

A 3D binary image is considered well-composed if, and only if, the union of the faces shared by the foreground and background voxels of the image is a surface in R3. Wellcomposed images have some desirable topological properties, which allow us to simplify and optimize algorithms that are widely used in computer graphics, computer vision and image processing. These advantages have fostered the development of algorithms to repair bi-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) images that are not well-composed. These algorithms are known as repairing algorithms. In this dissertation, we propose two repairing algorithms, one randomized and one deterministic. Both algorithms are capable of making topological repairs in 3D binary images, producing well-composed images similar to the original images. The key idea behind both algorithms is to iteratively change the assigned color of some points in the input image from 0 (background)to 1 (foreground) until the image becomes well-composed. The points whose colors are changed by the algorithms are chosen according to their values in the fuzzy connectivity map resulting from the image segmentation process. The use of the fuzzy connectivity map ensures that a subset of points chosen by the algorithm at any given iteration is the one with the least affinity with the background among all possible choices

EIGENVALUES of FIBONACCI STOCHASTIC ADDING MACHINE

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Surface morphology and optical characterization of OC1 OC6-PPV films

We report optical and morphological properties of poly(2-methoxy-5-hexyloxy-p-phenylenevinylene) (OC1OC6-PPV) films processed by casting, spin-coating (SC) and Langmuir-Blodgett (LB) techniques. The absorption spectra are practically the same, with an absorption maximum at approximately at 500 nm. For the photoluminescence (PL) spectra at low temperature (T=10K), a small but significant difference was noted in the cast film, in comparison with the LB and SC films. The zero-phonon transition shifted from 609 nm for the LB film to 615 and 621 nm for the SC and cast films, respectively. At room temperature, the PL spectra are similar for all films, and blue shifted by ca. 25 nm in comparison with the spectra at low temperature due to thermal disorder. Using atomic force microscopy (AFM) we inferred that the distinctive behavior of the cast film, probably associated with structural defects, is related to the large thickness of this film. The surface roughness, which was surprisingly higher for the LB film, apparently played no role in the emission properties of OC1OC6-PPV films.

Fractals de Rauzy

We study arithmetical and topological properties of a class of Rauzy Fractals. In particular, we give a parametrization of the boundaries of these sets and show that they are quasi-disks.

Search for a narrow, spin-2 resonance decaying to a pair of Z bosons in the qq̄ℓ+ℓ- final state

Results are presented from a search for a narrow, spin-2 resonance decaying into a pair of Z bosons, with one Z-boson decaying into leptons (e+e- or μ+μ-) and the other into jets. An example of such a resonance is the Kaluza-Klein graviton, GKK, predicted in Randall-Sundrum models. The analysis is based on a 4.9 fb-1 sample of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 7 TeV, collected with the CMS detector at the LHC. Kinematic and topological properties including decay angular distributions are used to discriminate between signal and background. No evidence for a resonance is observed, and upper limits on the production cross sections times branching fractions are set. In two models that predict Z-boson spin correlations in graviton decays, graviton masses are excluded lower than a value which varies between 610 and 945 GeV, depending on the model and the strength of the graviton couplings. © 2012 CERN.

Tilings induced by a class of cubic Rauzy fractals

We study aperiodic and periodic tilings induced by the Rauzy fractal and its subtiles associated with beta-substitutions related to the polynomial x3-ax2-bx-1 for a≥b≥1. In particular, we compute the corresponding boundary graphs, describing the adjacencies in the tilings. These graphs are a valuable tool for more advanced studies of the topological properties of the Rauzy fractals. As an example, we show that the Rauzy fractals are not homeomorphic to a closed disc as soon as a≤2b-4. The methods presented in this paper may be used to obtain similar results for other classes of substitutions.© 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Teorema de Riemann-Roch e aplicações

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Propriedades topológicas dos conjuntos de Julia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Dinâmica de endomorfismos do plano complexo e conjuntos de Julia na esfera de Rieman

Pós-graduação em Matemática - IBILCE

Imageamento homeomórfico de refletores sísmicos

Neste trabalho é apresentada uma nova técnica para a realização do empilhamento sísmico, aplicada ao problema do imageamento de refletores fixos em um meio bidimensional, suavemente heterogêneo, isotrópico, a partir de dados de reflexão. Esta nova técnica chamada de imageamento homeomórfico tem como base a aproximação geométrica do raio e propriedades topológicas dos refletores. São utilizados, portanto, os conceitos de frente de onda, ângulo de incidência, raio de curvatura da frente de onda, cáustica e definição da trajetória do raio; de tal modo que a imagem obtida mantém relações de homeomorfismo com o objeto que se deseja imagear. O empilhamento sísmico é feito, nesta nova técnica de imageamento, aplicando-se uma correção local do tempo, ∆ t, ao tempo de trânsito, t, do raio que parte da fonte sísmica localizada em x_o, reflete-se em um ponto de reflexão, C_o, sendo registrado como uma reflexão primária em um geofone localizado em x_g, em relação ao tempo de referência t_o no sismograma, correspondente ao tempo de trânsito de um raio central. A fórmula utilizada nesta correção temporal tem como parâmetros o raio de curvatura R_o, o ângulo de emergência β_o da frente de onda, no instante em que a mesma atinge a superfície de observação, e a velocidade v_o considerada constante nas proximidades da linha sísmica. Considerando-se uma aproximação geométrica seguido um círculo para a frente de onda, pode-se estabelecer diferentes métodos de imageamento homeomórfico dependendo da configuração de processamento. Sendo assim tem-se: 1) Método Elemento de Fonte (Receptor) Comum (EF(R)C). Utiliza-se uma configuração onde se tem um conjunto de sismogramas relacionado com uma única fonte (receptor), e considera-se uma frente de onda real (de reflexão); 2) Método Elemento de Reflexão Comum (ERC). Utiliza-se uma configuração onde um conjunto de sismogramas é relacionado com um único ponto de reflexão, e considera-se uma frente de onda hipoteticamente originada neste ponto; 3) Método Elemento de Evoluta Comum (EEC). Utiliza-se uma configuração onde cada sismograma está relacionado com um par de fonte e geofone coincidentemente posicionados na linha sísmica, e considera-se uma frente de onda hipoteticamente originada no centro de curvatura do refletor. Em cada um desses métodos tem-se como resultados uma seção sísmica empilhada, u(x_o, t_o); e outras duas seções denominadas de radiusgrama, R_o (x_o, t_o), e angulograma, β_o(x_o, t_o), onde estão os valores de raios de curvatura e ângulos de emergência da frente de onda considerada no instante em que a mesma atinge a superfície de observação, respectivamente. No caso do método denominado elemento refletor comum (ERC), a seção sísmica resultante do empilhamento corresponde a seção afastamento nulo. Pode-se mostrar que o sinal sísmico não sofre efeitos de alongamento como consequência da correção temporal, nem tão pouco apresenta problemas de dispersão de pontos de reflexão como consequência da inclinação do refletor, ao contrário do que acontece com as técnicas de empilhamento que tem por base a correção NMO. Além disto, por não necessitar de um macro modelo de velocidades a técnica de imageamento homeomórfico, de um modo geral, pode também ser aplicada a modelos heterogêneos, sem perder o rigor em sua formulação. Aqui também são apresentados exemplos de aplicação dos métodos elemento de fonte comum (EFC) (KEYDAR, 1993), e elemento refletor comum (ERC) (STEENTOFT, 1993), ambos os casos com dados sintéticos. No primeiro caso, (EFC), onde o empilhamento é feito tendo como referência um raio central arbitrário, pode-se observar um alto nível de exatidão no imageamento obtido, além do que é dada uma interpretação para as seções de radiusgrama e angulograma, de modo a se caracterizar aspectos geométricos do model geofísico em questão. No segundo caso, (ERC), o método é aplicado a série de dados Marmousi, gerados pelo método das diferenças finitas, e o resultado é comparado com aquele obtido por métodos convecionais (NMO/DMO) aplicados aos mesmos dados. Como consequência, observa-se que através do método ERC pode-se melhor detectar a continuidade de refletores, enquanto que através dos métodos convencionais caracterizam-se melhor a ocorrência de difrações. Por sua vez, as seções de radiusgrama e angulograma, no método (ERC), apresentam um baixo poder de resolução nas regiões do modelo onde se tem um alto grau de complexidade das estruturas. Finalmente, apresenta-se uma formulação unificada que abrange os diferentes métodos de imageamento homeomórfico citados anteriormente, e também situações mais gerais onde a frente de onda não se aproxima a um círculo, mas a uma curva quadrática qualquer.

Construção, caracterização global e local de redes biológicas

A Biologia Sistêmica visa a compreensão da vida através de modelos integrativos que enfatizem as interações entre os diferentes agentes biológicos. O objetivo é buscar por leis universais, não nas partes componentes dos sistemas mas sim nos padrões de interação dos elementos constituintes. As redes complexas biológicas são uma poderosa abstração matemática que permite a representação de grandes volumes de dados e a posterior formulação de hipóteses biológicas. Nesta tese apresentamos as redes biológicas integradas que incluem interações oriundas do metabolismo, interação física de proteínas e regulação. Discutimos sua construção e ferramentas para sua análise global e local. Apresentamos também resultados do uso de ferramentas de aprendizado de máquina que nos permitem compreender a relação entre propriedades topológicas e a essencialidade gênica e a previsão de genes mórbidos e alvos para drogas em humanos

Observation of the Associated Production of a Single Top Quark - and a W Boson in pp Collisions at root s=8 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

STOCHASTIC ADDING MACHINE AND 2-DIMENSIONAL JULIA SETS

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A class of cubic Rauzy fractals

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)