A fully-nonlocal energy-based formulation and high-performance realization of the quasicontinuum method

The quasicontinuum (QC) method was introduced to coarse-grain crystalline atomic ensembles in order to bridge the scales from individual atoms to the micro- and mesoscales. Though many QC formulations have been proposed with varying characteristics and capabilities, a crucial cornerstone of all QC techniques is the concept of summation rules, which attempt to efficiently approximate the total Hamiltonian of a crystalline atomic ensemble by a weighted sum over a small subset of atoms. In this work we propose a novel, fully-nonlocal, energy-based formulation of the QC method with support for legacy and new summation rules through a general energy-sampling scheme. Our formulation does not conceptually differentiate between atomistic and coarse-grained regions and thus allows for seamless bridging without domain-coupling interfaces. Within this structure, we introduce a new class of summation rules which leverage the affine kinematics of this QC formulation to most accurately integrate thermodynamic quantities of interest. By comparing this new class of summation rules to commonly-employed rules through analysis of energy and spurious force errors, we find that the new rules produce no residual or spurious force artifacts in the large-element limit under arbitrary affine deformation, while allowing us to seamlessly bridge to full atomistics. We verify that the new summation rules exhibit significantly smaller force artifacts and energy approximation errors than all comparable previous summation rules through a comprehensive suite of examples with spatially non-uniform QC discretizations in two and three dimensions. Due to the unique structure of these summation rules, we also use the new formulation to study scenarios with large regions of free surface, a class of problems previously out of reach of the QC method. Lastly, we present the key components of a high-performance, distributed-memory realization of the new method, including a novel algorithm for supporting unparalleled levels of deformation. Overall, this new formulation and implementation allows us to efficiently perform simulations containing an unprecedented number of degrees of freedom with low approximation error.

Letras, ideias e culturas políticas: os escritos de Nabuco de Araújo (1843-1876)

A presente tese foi elaborada a partir do legado documental de José Thomaz Nabuco de Araújo (1813-1878), constituído de textos impressos, manuscritos políticos, cartas e bilhetes produzidos especialmente nas décadas de cinquenta e sessenta do oitocentos e conservados no Instituto Histórico e Geográfico Brasileiro. Político e homem de letras, frequentou bibliotecas e livrarias daquelas décadas, quando teve contato com obras e tendências do pensamento europeu. Os livros da biblioteca da Faculdade de Direito de Recife, onde se formou bacharel juntamente com outros burocratas de sua geração em 1835, marcaram o início de práticas de leitura e escrita voltadas para a apropriação do conteúdo e construção intencional de ideias políticas expressas no decorrer de sua rica e complexa trajetória como senador e ministro da justiça em gabinetes de diferentes siglas partidárias. O personagem fez uso das linguagens e matrizes do pensamento jusnaturalista, utitilarista, liberal e do humanismo cívico ao protagonizar importantes debates diretamente relacionados à prática da cidadania no Segundo Reinado, com destaque para temas como emancipação dos escravos, a participação civil de estrangeiros no Brasil, a liberdade de imprensa, a descentralização, reformas eleitorais e a missão dos partidos políticos. Nesse sentido, a temporalidade das ideias presentes no discurso evidenciaram não só os aspectos perenes, como também transitórios do pensamento de Nabuco de Araújo. Certas transformações e permanências são perceptíveis no final da década de 1850, ocasião em que o Gabinete da Conciliação deixou de existir e deu passagem, já em 1862, à Liga Progressista, uma aliança entre conservadores moderados e antigos liberais do Império. O estudo sobre o processo de emancipação gradativa dos escravos, especialmente no ano de 1871, ocasião em que o político pertenceu ao Movimento Centro Liberal, também constitui oportunidade ímpar para verificar a introdução de termos como pessoa nos escritos do personagem. Guiado por seus próprios interesses, ou por interesses do Governo e do seu partido, Nabuco de Araújo contribuiu para a formulação de novos conceitos e práticas e, portanto, exerceu influência na configuração da cultura política imperial, junto a seus pares. O referencial teórico fundamentado em autores da História das Ideias, especialmente Quentin Skinner, e nos estudos de produção de texto de Robert Darnton possibilitaram o entendimento dos limites e intersecções entre o liberalismo e o conservadorismo político no Segundo Reinado, além de desencadear certo revisionismo histórico da obra Um Estadista do Império, biografia póstuma de José Thomaz Nabuco de Araújo, elaborada por seu filho Joaquim Nabuco.