Uma Simulação computacional do passeio aleatório simples

Em 1828 foi observado um fenômeno no microscópio em que se visualizava minúsculos grãos de pólen mergulhados em um líquido em repouso que mexiam-se de forma aleatória, desenhando um movimento desordenado. A questão era compreender este movimento. Após cerca de 80 anos, Einstein (1905) desenvolveu uma formulação matemática para explicar este fenômeno, tratado por movimento Browniano, teoria cada vez mais desenvolvida em muitas das áreas do conhecimento, inclusive recentemente em modelagem computacional. Objetiva-se pontuar os pressupostos básicos inerentes ao passeio aleatório simples considerando experimentos com e sem problema de valor de contorno para melhor compreensão ao no uso de algoritmos aplicados a problemas computacionais. Foram explicitadas as ferramentas necessárias para aplicação de modelos de simulação do passeio aleatório simples nas três primeiras dimensões do espaço. O interesse foi direcionado tanto para o passeio aleatório simples como para possíveis aplicações para o problema da ruína do jogador e a disseminação de vírus em rede de computadores. Foram desenvolvidos algoritmos do passeio aleatório simples unidimensional sem e com o problema do valor de contorno na plataforma R. Similarmente, implementados para os espaços bidimensionais e tridimensionais,possibilitando futuras aplicações para o problema da disseminação de vírus em rede de computadores e como motivação ao estudo da Equação do Calor, embora necessita um maior embasamento em conceitos da Física e Probabilidade para dar continuidade a tal aplicação.

Exoneração e limitação do dever de indenizar: entre riscos e equilíbrio

A presente dissertação tem por objetivo analisar a cláusula de não indenizar, expressão utilizada como gênero do qual são espécies a cláusula que exonera e a que limita o dever de indenizar, à luz do ordenamento jurídico brasileiro. O estudo se justifica em virtude da cada vez mais frequente utilização deste ajuste para regular negócios jurídicos e por não existir um marco legislativo a respeito da matéria. A controvérsia inicial diz respeito à validade da convenção, que é resultado da ponderação do direito de autorregular suas relações e o princípio da reparação integral. Os seus principais requisitos de validade são a inexistência de dolo do agente causador do dano e a não violação a normas de ordem pública. A convenção pode incidir sobre a obrigação principal, salvo quando esta for personalíssima ou quando a indenização for a única forma de o credor obter o resultado equivalente à prestação Para ser eficaz, a convenção deve, ainda, guardar relação de equilíbrio e proporcionalidade entre os riscos assumidos e o benefício daquele que se submete ao risco de não ter ou ter parcialmente reparado os danos que lhe foi causado. O inadimplemento, absoluto ou relativo, é basicamente o risco contratual ao qual se submetem todos os contratantes e, nesse contexto, a cláusula de não indenizar tem como função alterar a distribuição dos riscos já fixados pelo legislador. A negociação dos riscos submete-se a alguns limites, destacando-se a possibilidade de os riscos serem previstos, o respeito aos princípios da boa-fé objetiva e do equilíbrio contratual, bem como a necessidade de ultrapassar o juízo de merecimento de tutela (meritevolezza). Nos contratos de adesão, a cláusula pode ser prevista, desde que a obrigação que atinge não seja personalíssima ou que tenha a indenização como única forma de o credor obter o equivalente a prestação. Já nas relações de consumo, é possível a limitação do dever de indenizar nos vícios de produtos e serviços, desde que o consumidor seja pessoa jurídica e a situação seja justificável, o que ocorre quando há negociação entre as partes, o consumidor é beneficiado com uma expressa vantagem e é assistido por consultor jurídico que lhe aponte os riscos inerentes àquela convenção.

Qual é o risco do consumo combinado de bebidas energéticas e etanol? Efeitos comportamentais em camundongos adolescentes

O uso combinado de etanol e bebidas energéticas tem aumentado entre adolescentes. Além disso, estudos epidemiológicos indicam que o co-uso aumenta a probabilidade de consumo abusivo e dependência de etanol. Apesar disso, pouco se sabe sobre as consequências neurocomportamentais da co-exposição no cérebro adolescente. Este estudo tem como objetivo avaliar o curso temporal dos efeitos agudos da exposição à bebida energética e/ou etanol na atividade motora e ansiedade no teste de campo aberto, como também, os efeitos agudos ou prolongados sobre aprendizagem/memória e coordenação motora em camundongos adolescentes. Camundongos Suíços foram divididos em 4 grupos: bebidas energéticas e etanol, bebida energética, etanol e água. Três estudos separados foram conduzidos para avaliar cada um dos objetivos específicos deste trabalho. No primeiro estudo, realizado em PN40, os animais receberam a administração de bebida energética (8 ml/kg) e/ou etanol (4 g/kg) por gavagem e após 55 minutos foram submetidos ao teste do campo aberto (sessão 1). Outras duas sessões foram realizadas em sequência usando a metade da dose inicial (sessão 2 e 3). Nos estudos 2 e 3, estudamos os efeitos agudos (PN40) e crônicos (exposição de PN30-40) sobre o teste de esquiva passiva (0,3 mA, 3 s) e sobre o desempenho no teste do cilíndro giratório (sessão de treinamento e após 1 e 3 horas da gavagem das drogas). Em ambos os casos, a dose de bebida energética (8 ml/kg) e/ou etanol (4 g/kg) foi administrada. No teste da esquiva passiva, as sessões de treino e retenção foram realizadas 1 e 24 horas após a administração da droga, respectivamente. No teste do Rotarod, cada sessão foi constituída por 5 tentativas em modelo de aceleramento contínuo (4 a 40 rpm/min em uma tentativa de 2 min). Os nossos dados indicam que a exposição concomitante a bebida energética potencializa o efeito de hiperatividade induzido pelo etanol, como também, gera uma resposta ansiogênica no teste do campo aberto. A exposição aguda ao etanol induz déficit de memória/aprendizagem que não é revertida pela BE. A co-exposição aguda a bebida energética e etanol prolongou incoordenação motora induzida pelo etanol. No entanto, a bebda energética reverteu o comprometimento da coordenação motora gerada pela exposição crônica de etanol em camundongos fêmeas. O presente estudo fornece evidência experimental de que bebida energética e etanol interagem durante a adolescência, resultando em padrões de comportamento que poderiam aumentar o risco de desenvolvimento de abuso ou dependência de etanol. Além disso, os dados indicaram que a exposição aguda à bebida energética não atenuou as consequências negativas geradas pela etanol no desempenho do motor e cognitivo.

Comunidade de mamíferos de médio e grande porte em um mosaico de fitofisionomias na Mata Atlântica no estado do Espírito Santo, Brasil

A Mata Atlântica é considerada como um dos cinco hotspots mais diversos, sendo um conjunto complexo de ecossistemas que abriga uma parcela significativa da diversidade biológica do Brasil. O Estado do Espírito Santo, localizado na região Sudeste, possuía quase 90% de sua superfície coberta por Mata Atlântica, entretanto com o processo de colonização portuguesa, ocupação do território e industrialização, restou apenas 8% da cobertura florestal original. Com toda a informação existente acerca das espécies neotropicais de mamíferos de médio e grande porte ainda há muitas lacunas no nosso conhecimento. Nesse sentido, esta dissertação foi desenvolvida em quatro capítulos com o objetivo de realizar um levantamento de dados de riqueza, composição, abundância, densidade populacional, período de atividade, distribuição e uso do hábitat por espécies de mamíferos de médio e grande porte, da Reserva Natural Vale (RNV), norte do Espírito Santo. Espera-se que as informações aqui geradas possam contribuir com o incremento no conhecimento da ecologia dos mamíferos neotropicais, bem como fornecer informações desse grupo para subsidiar as políticas e ações ambientais que visem à conservação da biodiversidade. Para este estudo foi realizado amostragens mensais no período de abril de 2013 até junho de 2014 na RNV, através de armadilhamento fotográfico (39 armadilhas fotográficas) e também transecções lineares Os registros obtidos nas39 armadilhas fotográficas resultaram em um total de 7.020 dias de monitoramento. Foram observadas 23245 fotos de 26 espécies de mamíferos de médio e grande porte. Uma maior riqueza e frequência de registros ocorreram nas armadilhas estabelecidas na região norte da RNV. A distância do recurso hídrico estava positivamente relacionada com a composição de mamíferos e a quantidade de registros de caça no presente estudo teve um efeito marginalmente negativo na frequência de registros nas regiões oeste e sul, onde apresentaram uma maior incidência de caça. Nossos resultados mostram que essas espécies não estão distribuídas uniformemente dentro da reserva, com a ocupação das mesmas tendo sido afetada por quatro principais covariáveis: (1) distância entre árvores; (2) distância da estrada; (3) distância do recurso hídrico mais próximo e (4) densidade de lianas por hectare. A detectabilidade das espécies que são consideradas cinegéticas foi afetada pelo histórico de registros de caça. A maioria das espécies registradas que tiveram uma probabilidade de ocupação alta são raras ou até mesmo localmente extintas em outras áreas de domínio da Mata Atlântica. Adicionalmente nossos dados confirmam que a RNV abriga uma fauna de mamíferos de médio e grande porte rica, incluindo grandes herbívoros, dispersores de sementes e alguns carnívoros. Embora o estudo tenha sido realizado em apenas uma área, vale lembrar que a RNV, juntamente com a ReBio Sooretama, formam o maior bloco de área protegida dentro do estado do Espírito Santo e também um dos maiores blocos de Mata de Tabuleiro. Assim, para a conservação das espécies que habitam a RNV, é preciso considerar não apenas a reserva isolada, mas todo o bloco Linhares-Sooretama, uma vez que estão conectados permitirão o incremento populacional e as trocas genéticas entre as populações. Somente desse modo será aumentada a probabilidade de sobrevivência e manutenção das espécies em longo prazo, das espécies de mamíferos de médio e grande porte

Análise do pênis de rato após administração crônica de esteróide anabólico androgênico

Esteróides Anabolizantes Androgênicos (EAA) têm sido usados por atletas com o objetivo de melhorar a massa muscular. O abuso de EAA está associado com distúrbios urogenitais, inclusive com disfunção erétil. Contudo as alterações morfológicas penianas decorrentes do uso de EAA não foram descritas. O objetivo é avaliar as alterações morfológicas do pênis de ratos púberes e adultos tratados cronicamente com doses supra-fisiológicas de EAA. No trabalho foram usados quarenta e oito ratos machos Wistar, divididos em quatro grupos: ratos controle, com 105 dias (C105) e com 65 dias de idade (C65) submetidos a injeção de veículo e ratos tratados, com 105 dias (T105) e com 65 dias de idade (T65), submetidos à injeção de decanoato de nandrolona na dose de 10 mg/Kg, uma vez por semana, durante oito semanas. Os ratos foram mortos, seus pênis foram coletados, fixados e processados de maneira rotineira para histologia. Cortes de 5m de espessura foram corados com Tricrômico de Masson, Vermelho de Picrosirius e analisados em microscopia de luz. As densidades de superfície do espaço sinusoidal, músculo liso e tecido conjuntivo do corpo cavernoso foram calculadas pelo método de contagem de pontos. A área do pênis, do corpo cavernoso (com e sem túnica albugínea) e da túnica albugínea foram medidos em cortes transversais. As médias dos grupos foram comparadas pelo teste t de Student. Em todos os casos, a significância foi fixada em um valor de probabilidade de 0,05. Nos resultados entre outras diferenças, destaca-se uma diminuição do corpo cavernoso sem túnica albugínea de 12,5% no grupo T105 e de 10,9% no grupo T65, em comparação com os seus controles. A densidade de superfície de músculo liso cavernoso apresentou uma diminuição de 5,6% e 12,9% nos grupos T65 e T105, comparando-se com os seus controles. O espaço sinusoidal aumentou em 17% no grupo T105 e diminuiu em 9,6% no grupo T65. Concluimos que o uso de altas doses de EAA promoveu mudanças estruturais no pênis dos ratos adultos, e estas podem estar envolvidas na disfunção erétil.

Contribuição à confiabilidade de estacas tipo raiz através de um estudo de provas de carga estáticas com aplicação da teoria bayesiana.

Atualmente, o assunto de segurança em fundações tem despertado a atenção de diversos pesquisadores. Muitos entendem ser ultrapassada a utilização, pura e simples, de fatores de segurança em obras geotécnicas. O tratamento determinístico nos projetos de fundações não corresponde às variações e incertezas geradas em todo o processo de investigação do subsolo e processo executivo da fundação, sendo ainda o projeto de fundações um fim de linha de uma longa fila de disciplinas que a precedem e que geram também incertezas nas informações de esforços de suas estruturas e solicitações nas fundações. Porém, são as fundações as primeiras a serem executadas em qualquer obra civil. Este aspecto tem levado à necessidade crescente de verificar também a probabilidade de ruína da fundação por meio da chamada análise de confiabilidade. Com o objetivo de contribuir com a discussão sobre o emprego da análise de confiabilidade, as orientações da norma e o aprimoramento de modelos de cálculo, esta dissertação apresenta, através da aplicação em um estudo de caso, os diferentes aspectos de segurança abordados em projetos de fundações. Procura-se destacar dois tipos básicos de incertezas: aquelas inerentes à variabilidade espacial das propriedades do solo e as decorrentes do modelo de cálculo. Nesta pesquisa são procedidas inicialmente as extrapolações das curvas das provas de carga, que resultarão nos valores da função de Verossimilhança, para a atualização por Bayes. Numa segunda etapa se procede à estimativa da capacidade de carga a priori por alguns métodos consagrados e amplamente utilizados no Brasil. A atualização da estimativa da capacidade de carga é, a seguir, realizada através da metodologia de Bayes, sendo esta uma aplicação de conceitos da probabilidade condicional. A ideia de se proceder a estas duas alternativas de análise à priori foi norteada por duas motivações distintas: i) contribuir para a prática, pelo procedimento de combinação de informações num caso real bem documentado, conforme proposto por Vrouwenvelder (1992) e ii) motivar discussão de opiniões polêmicas de engenheiros de fundações brasileiros em relação à adoção de um fator de segurança inferior a 2 no caso de provas de carga especificadas na fase de projeto.

Design brief: Fundamentos conceituais no processo criativo de inovação por design

Em projetos de inovação por design, a concepção detalhada e sistêmica do projeto amplia a probabilidade de êxito de modo a preservar e aumentar o retorno dos recursos investidos. Privilegia-se o desenvolvimento em etapas para ampliar a consciência do ecossistema e valores associados ao projeto. Deste modo, o processo é conduzido de modo mais adequado partindo do contexto e objetivos à sua especificação conceitual para execução. Um levantamento dos parâmetros, processos, atividades, formas de conexão e interação, ambiente, elementos do projeto e contexto semântico estruturam um percurso metodológico em módulos e ferramentas que refinam gradualmente a partir do objetivo inicialmente exposto ao projeto de inovação bem-sucedido.

Invasionsoft: a web-enabled tool for invasive species colonization predictions

Predicting and averting the spread of invasive species is a core focus of resource managers in all ecosystems. Patterns of invasion are difficult to forecast, compounded by a lack of user-friendly species distribution model (SDM) tools to help managers focus control efforts. This paper presents a web-based cellular automata hybrid modeling tool developed to study the invasion pattern of lionfish (Pterois volitans/miles) in the western Atlantic and is a natural extension our previous lionfish study. Our goal is to make publically available this hybrid SDM tool and demonstrate both a test case (P. volitans/miles) and a use case (Caulerpa taxifolia). The software derived from the model, titled Invasionsoft, is unique in its ability to examine multiple default or user-defined parameters, their relation to invasion patterns, and is presented in a rich web browser-based GUI with integrated results viewer. The beta version is not species-specific and includes a default parameter set that is tailored to the marine habitat. Invasionsoft is provided as copyright protected freeware at http://www.invasionsoft.com.

Noise suppression in monolithically integrated Michelson interferometer

A novel monolithically integrated Michelson interferometer using intersecting twin-contact semiconductor optical amplifiers is proposed and implemented whereby the two arms are gain imbalanced to give enhanced noise suppression. Experimental OSNR improvements of 8.4 dB for pulses with durations 8 ps and by default ER of 14 dB are demonstrated for low driving currents of between 25 and 30 mA. This is believed to be the smallest Michelson interferometer to date.

Review of size- and age-dependence in batch spawning: implications for stock assessment of fish species exhibiting indeterminate fecundity

Most assessments of fish stocks use some measure of the reproductive potential of a population, such as spawning biomass. However, the correlation between spawning biomass and reproductive potential is not always strong, and it likely is weakest in the tropics and subtropics, where species tend to exhibit indeterminate fecundity and release eggs in batches over a protracted spawning season. In such cases, computing annual reproductive output requires estimates of batch fecundity and the annual number of batches—the latter subject to spawning frequency and duration of spawning season. Batch fecundity is commonly measured by age (or size), but these other variables are not. Without the relevant data, the annual number of batches is assumed to be invariant across age. We reviewed the literature and found that this default assumption lacks empirical support because both spawning duration and spawning frequency generally increase with age or size. We demonstrate effects of this assumption on measures of reproductive value and spawning potential ratio, a metric commonly used to gauge stock status. Model applications showed substantial sensitivity to age dependence in the annual number of batches. If the annual number of batches increases with age but is incorrectly assumed to be constant, stock assessment models would tend to overestimate the biological reference points used for setting harvest rates. This study underscores the need to better understand the age- or size-dependent contrast in the annual number of batches, and we conclude that, for species without evidence to support invariance, the default assumption should be replaced with one that accounts for age- or size-dependence.

Scientific assessment of hypoxia in U.S. coastal waters

The occurrence of hypoxia, or low dissolved oxygen, is increasing in coastal waters worldwide and represents a significant threat to the health and economy of our Nation’s coasts and Great Lakes. This trend is exemplified most dramatically off the coast of Louisiana and Texas, where the second largest eutrophication-related hypoxic zone in the world is associated with the nutrient pollutant load discharged by the Mississippi and Atchafalaya Rivers. Aquatic organisms require adequate dissolved oxygen to survive. The term “dead zone” is often used in reference to the absence of life (other than bacteria) from habitats that are devoid of oxygen. The inability to escape low oxygen areas makes immobile species, such as oysters and mussels, particularly vulnerable to hypoxia. These organisms can become stressed and may die due to hypoxia, resulting in significant impacts on marine food webs and the economy. Mobile organisms can flee the affected area when dissolved oxygen becomes too low. Nevertheless, fish kills can result from hypoxia, especially when the concentration of dissolved oxygen drops rapidly. New research is clarifying when hypoxia will cause fish kills as opposed to triggering avoidance behavior by fish. Further, new studies are better illustrating how habitat loss associated with hypoxia avoidance can impose ecological and economic costs, such as reduced growth in commercially harvested species and loss of biodiversity, habitat, and biomass. Transient or “diel-cycling” hypoxia, where conditions cycle from supersaturation of oxygen late in the afternoon to hypoxia or anoxia near dawn, most often occurs in shallow, eutrophic systems (e.g., nursery ground habitats) and may have pervasive impacts on living resources because of both its location and frequency of occurrence.

Shock / boundary-layer interaction control using three-dimensional bumps for transonic wings

Three-dimensional bumps have been developed and investigated, aiming at the two major objectives of shock-wave / boundary-layer interaction control, i.e. drag reduction and suppression of separation, simultaneously. An experimental investigation has been conducted for a default rounded bump in channel now at University of Cambridge and a computational study has been performed for a spanwise series of rounded bumps mounted on a transonic aerofoil at University of Stuttgart. Observed in both cases are wave drag reduction owing to A-shock structures produced by three-dimensional surface bumps and mild control effects on the boundary layer. The effects of rough surface and tall extension have been investigated as well as several geometric variations and multiple bump configurations. A double configuration of narrow rounded bumps has been found to best perform amongst the tested, considerably reducing wave drag through a well-established A-shock structure with little viscous penalty and thus achieving substantial overall drag reduction. Counter-rotating streamwise vortex pairs have been produced by some configurations as a result of local flow separation, but they have been observed to be confined in relatively narrow wake regions, expected to be beneficial in suppressing large-scale separation under off-design condition despite increase of viscous drag. On the whole a large potential of three-dimensional control with discrete rounded bumps has been demonstrated both experimentally and numerically, and experimental investigation of bumps fitted on a transonic aerofoil or wing is suggested toward practical application.

Model based learning of sigma points in unscented Kalman filtering

The unscented Kalman filter (UKF) is a widely used method in control and time series applications. The UKF suffers from arbitrary parameters necessary for a step known as sigma point placement, causing it to perform poorly in nonlinear problems. We show how to treat sigma point placement in a UKF as a learning problem in a model based view. We demonstrate that learning to place the sigma points correctly from data can make sigma point collapse much less likely. Learning can result in a significant increase in predictive performance over default settings of the parameters in the UKF and other filters designed to avoid the problems of the UKF, such as the GP-ADF. At the same time, we maintain a lower computational complexity than the other methods. We call our method UKF-L. ©2010 IEEE.

Model based learning of sigma points in unscented Kalman filtering

The unscented Kalman filter (UKF) is a widely used method in control and time series applications. The UKF suffers from arbitrary parameters necessary for sigma point placement, potentially causing it to perform poorly in nonlinear problems. We show how to treat sigma point placement in a UKF as a learning problem in a model based view. We demonstrate that learning to place the sigma points correctly from data can make sigma point collapse much less likely. Learning can result in a significant increase in predictive performance over default settings of the parameters in the UKF and other filters designed to avoid the problems of the UKF, such as the GP-ADF. At the same time, we maintain a lower computational complexity than the other methods. We call our method UKF-L. © 2011 Elsevier B.V.

Fault-tolerant model predictive control of a wind turbine benchmark

This paper aims to solve the fault tolerant control problem of a wind turbine benchmark. A hierarchical controller with model predictive pre-compensators, a global model predictive controller and a supervisory controller is proposed. In the model predictive pre-compensator, an extended Kalman Filter is designed to estimate the system states and various fault parameters. Based on the estimation, a group of model predictive controllers are designed to compensate the fault effects for each component of the wind turbine. The global MPC is used to schedule the operation of the components and exploit potential system-level redundancies. Extensive simulations of various fault conditions show that the proposed controller has small transients when faults occur and uses smoother and smaller generator torque and pitch angle inputs than the default controller. This paper shows that MPC can be a good candidate for fault tolerant controllers, especially the one with an adaptive internal model combined with a parameter estimation and update mechanism, such as an extended Kalman Filter. © 2012 IFAC.