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Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia Desde 2020 que o mundo enfrenta a Covid-19, uma doença respiratória infecciosa que se propaga através de aerossóis humanos, alterando os nossos hábitos e estilos de vida, criando impactos devastadores a níveis socioeconómicos que se prolongam mesmo após um possível fim da pandemia. Todas as alterações necessárias no nosso dia-a-dia para mitigar a propagação desta doença foram o resultado de investigação científica em diversas áreas do saber. O facto da propagação do SARS-Cov-2 estar associada à carga viral transmitida por aerossóis, a sua caracterização serve de definição e melhoramento das estratégias de proteção e planeamento do controlo da propagação do vírus mitigando o seu efeito pandémico. Porém, a informação sobre os tamanhos das partículas aerossóis está ainda dispersa pela literatura e a sua modelação é ambígua. A partir da caracterização dos aerossóis reportada na literatura, esta dissertação contribui com: um estudo da modelação das distribuições de gotas através do ajuste de funções matemáticas de densidade de probabilidade; e um novo método para aferir o ajuste baseado no conceito de entropia diferencial proveniente da teoria da informação. A entropia diferencial comprova que a melhor função para caracterizar e modelar as distribuições dos aerossóis é a função de distribuição Normal Logarítmica. Esse resultado mostra que o mecanismo de produção de aerossóis produzidos por humanos em diversas situações (tosse, espirro, falar, entre outras) é o resultado de uma constante taxa de crescimento da diversidade de tamanho de gotas, como expressão do sentido físico do desvio padrão da função de distribuição Normal Logarítmica. No caso dos aerossóis humanos, os resultados reportados na literatura evidenciam que o aumento dessa taxa de crescimento está correlacionado com um maior valor de diâmetro médio dos aerossóis produzidos e um maior grau de diversidade de gotas do spray. Os ajustes apresentados são uteis para os modelos de simulação numérica da dispersão de aerossóis. Since 2020, the world has faced Covid-19, an infectious respiratory disease that spreads through human aerosols, altering our habits and lifestyles, creating devastating impacts at socio-economic levels that extend even after a possible end to the pandemic. All the changes necessary in our daily life to mitigate the spread of this disease were the result of scientific research in several areas of knowledge. The fact that the spread of SARS-Cov-2 is associated with viral load transmitted by aerosols, its characterization serves as a definition and improvement of strategies for the protection and planning of the control of the spread of the virus, mitigating its chemical effect. However, the information on the sizes of aerosol particles is still dispersed throughout the literature and their modeling is ambiguous. From the characterization of aerosols reported in the literature, this dissertation contributes with a study of the modeling of droplet distributions through the adjustment of mathematical functions of probability density; and a new method to measure the adjustment based on the concept of differential entropy derived from information theory. Differential entropy proves that the best function to characterize and model aerosol distributions is the normal logarithmic distribution function. This result shows that the mechanism of production of aerosols produced by humans in various situations (cough, sneezing, talking, among others) is the result of a constant growth rate of the diversity of droplet size, as an expression of the physical sense of the standard deviation of the Normal Logarithmic distribution function. In the case of human aerosols, the results reported in the literature show that the increase in this growth rate is correlated with a higher average diameter value of the aerosols produced and a greater degree of diversity of spray drops. The adjustments presented are useful for numerical simulation models of aerosol dispersion.

Submitted by Jonathan Sousa de Almeida (jonathan.sousa@ufma.br) on 2022-10-18T11:07:31Z No. of bitstreams: 1 CAIOMAGNOAGUIARDECARVALHO.pdf: 874689 bytes, checksum: 40bf64143db20d5d05f9662c49892e31 (MD5) Made available in DSpace on 2022-10-18T11:07:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAIOMAGNOAGUIARDECARVALHO.pdf: 874689 bytes, checksum: 40bf64143db20d5d05f9662c49892e31 (MD5) Previous issue date: 2022-09-16 CAPES The ever-increasing pace of digital information production and consumption is not keeping up with current data storage and transmission offerings, i.e., we produce more digital content than we can store and communicate, and this race will apparently not be easily balanced. Data compression techniques have been developed to optimize storage and communication mechanisms so that information occupies the minimum amount of space in a file management system or the minimum amount of bandwidth in a communication channel. Such techniques are based on the Information Theory proposed by Shannon, in which the statistics of the signal to be compressed play a key role in the efficient representation of the information. Repetition and structure are characteristics fundamentally exploited by compression algorithms. However, sequences of uniformly distributed, independent and identically distributed (i.i.d) data break these two pillars that underlie statistical compression. It is also known that ideally the coded output of a compression algorithm is uniformly distributed, so to study the possibility of compressing uniform distributions is to open up the possibility of recursive compression. The present work aims to explore this possibility by looking at the compression problem outside the statistical field, but from the inherent redundancy of standard binary coding, proposed by the Concatenation algorithm and from the geometric perspective through the SVD-spherical method. The Concatenation algorithm takes advantage of the unused bit fractions in the standard binary representation, having its maximum performance when the alphabet size of the compressed data is 2 N + 1. The experiments were conducted on RAND Corporation data, which is uniform data produced by physical processes with alphabet size 10. The results showed that it is possible to obtain up to 12.5% compression on this set. A alta produção e consumo de informação digital em ritmo cada vez mais acelerado não acompanha as atuais ofertas de armazenamento e transmissão de dados, ou seja, produzimos mais conteúdo digital do que podemos armazenar e comunicar, e essa corrida aparentemente não será equilibrada facilmente. As técnicas de compressão de dados foram desenvolvidas afim de otimizar os mecanismos de armazenamento e comunicação de forma que a informação ocupe o mínimo de espaço em um sistema de gerenciamento de arquivos ou o mínimo de largura de banda em um canal de comunicação. Tais técnicas estão baseadas na Teoria da Informação proposta por Shannon, nas quais as estatísticas do sinal a ser comprimido desempenham papel fundamental na representação eficiente da informação. Repetição e estrutura são características fundamentalmente exploradas por algoritmos de compressão. Entretanto sequências de dados uniformemente distribuídos, independentes e identicamente distribuídos (i.i.d) rompem esses dois pilares que fundamentam a compressão estatística. É sabido também que idealmente a saída codificada de um algoritmo de compressão é uniformemente distribuída, portanto, estudar a possibilidade de compressão de distribuições uniformes é abrir a possibilidade de compressão recursiva. O presente trabalho tem como objetivo explorar essa possibilidade através da observação do problema da compressão fora do campo estatístico, mas a partir da redundância inerente da codificação binária padrão, proposta pelo algoritmo da Concatenação e da perspectiva geométrica através do método SVD-esfera-espiral. O algoritmo da Concatenação aproveita as frações de bits não utilizadas na representação binária padrão, tendo o seu desempenho máximo quando o tamanho do alfabeto dos dados comprimidos é 2 N + 1. Os experimentos foram conduzidos sobre os dados da RAND Corporation, os quais são dados uniformes produzidos por processos físicos com alfabeto de tamanho 10. Os resultados mostraram que é possível obter até 12,5% de compressão sobre esse conjunto.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2022-08-12T12:16:20Z No. of bitstreams: 1 Hellen P. de Souza.pdf: 17614205 bytes, checksum: fad3a57de63159b62f424a82016ebb2e (MD5) Made available in DSpace on 2022-08-12T12:16:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hellen P. de Souza.pdf: 17614205 bytes, checksum: fad3a57de63159b62f424a82016ebb2e (MD5) Previous issue date: 2022-02-25 CNPq Brazil in the last 10 years has a high potential for wind energy production, showing significant growth each year with the installation of new parks and an increase in installed power. In view of the power generation capacity, which makes it possible to generate wind important, how to carry out power which can generate the wind capacity important, as the factors that generate power may generate the wind important. In this sense, the projected wind speed forecast models, numerical weather forecast (NWP) models, many of the weather forecast models occur during generation. Others, such as statistical models and hybrids, perform analyzes based on data from a historical series. Wind power generation is used by many energy companies for the purpose of safety estimation and in this way guaranteeing the resource for the revenue company and the consumer to increase an energy source from source during a certain period of time. Many techniques were calculated with resources and working hours and with the same efficiency, working days and hours. This is an information theory based technique for a wind measurement database, generating new data with the same probability density function as the original set and using these virtual data as forecast scenarios. O Brasil nos últimos 10 anos tem um alto potencial de produção de energia eólica, mostrando crescimento significativo a cada ano com a instalação de novos parques e um aumento potência. Tendo em vista a capacidade de geração de energia, que possibilita a geração eólica importante, como realizar a energia que pode gerar a capacidade eólica importante, como o fatores que geram energia podem gerar o vento importante. Nesse sentido, a projeção modelos de previsão de velocidade do vento, modelos numéricos de previsão do tempo (NWP), muitos dos modelos de previsão do tempo ocorrem durante a geração. Outros, como modelos estatísticos e híbridos, realizam análises com base em dados de uma série histórica. Geração de energia eólica é usado por muitas empresas de energia para fins de estimativa de segurança e desta forma garantindo o recurso para a empresa de receita e o consumidor aumentar uma energia fonte da fonte durante um determinado período de tempo. Muitas técnicas foram calculadas com recursos e horas de trabalho e com a mesma eficiência, dias e horas de trabalho. este é uma técnica baseada em teoria da informação para um banco de dados de medição de vento, gerando novos dados com a mesma função de densidade de probabilidade que o conjunto original e usando estes dados virtuais como cenários de previsão.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2022-02-03T19:06:47Z No. of bitstreams: 1 Fernando Henrique Antunes de Araujo.pdf: 1280095 bytes, checksum: 020218ebd9e5f5c832dacbb1688773a5 (MD5) Made available in DSpace on 2022-02-03T19:06:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernando Henrique Antunes de Araujo.pdf: 1280095 bytes, checksum: 020218ebd9e5f5c832dacbb1688773a5 (MD5) Previous issue date: 2022-01-19 Agricultural commodities are considered perhaps the most important commodities, as any sharp rise in food prices has serious consequences for food security and well-being, especially in developing countries. In this paper we analyze the predictability of Brazilian agricultural commodity prices during the period after the 2007/2008 food crisis and we also analyze these prices in sliding windows in five of these commodities, observing the evolution of these prices over the period before, during and after 2007/2011 food crisis. We use the method based on the information theory Complexity / Entropy Causality Plane (CECP) which is shown successful in analyzing the efficiency and predictability of financial markets and Entropy-Fisher's Information plane (FI). By estimating information quantifiers, a permutation entropy, statistical complexity and Fisher information we associate each commodity with its CECP and FI position and compare its efficiency (predictability) using the deviation of a random process. The coffee market showed greater efficiency (less predictability) while the pork market showed less efficiency (greater predictability). When we analyzed 5 commodities between the periods (1996-2018), we observed a temporal evolution of the efficiency index derived from Shannon's entropy and Fisher's information measure, we saw that the coffee and soybean price series present high and stable efficiency. For the entire period analyzed, the efficiency of the sugar market shows a constant increase, while the efficiency of cattle and cotton, first decreases (until the crisis) and then increases in the post-crisis period. In the case of sugar, live cattle and cotton, it is possible to observe the period of the food crisis (2007-2011), while for coffee and soy these measures were not able to capture differences in predictability and disorder in them, which we classify as commodities which did not suffer distortions in their price series during this period. As commodities agrícolas são consideradas, talvez, as commodities mais importantes, já que qualquer aumento abrupto no preço dos alimentos tem sérias consequências na segurança alimentar e no bem-estar, especialmente nos países em desenvolvimento. Neste trabalho analisamos a previsibilidade dos preços das commodities agrícolas brasileiras durante o período após a crise alimentar de 2007/2008 e também analisamos esses preços em janelas móveis deslizantes em cinco dessas commodities (algodão, açúcar, soja, café e boi gordo), observando a evolução desses preços ao longo do período antes, durante e após crise alimentar de 2007/2011. Utilizamos o método baseado na teoria da informação Plano de causalidade de Complexidade / Entropia (CECP) que demonstrou ser bem sucedido na análise da eficiência e previsibilidade do mercado e o Plano de entropia-informação de Fisher (FI). Ao estimar os quantificadores de informação, a entropia de permutação e a complexidade estatística, associamos a cada mercadoria a posição no CECP e no FI e comparamos sua eficiência (previsibilidade) usando o desvio de um processo aleatório. O mercado de café apresentou maior eficiência (menor previsibilidade) enquanto o mercado de carne suína apresentou menor eficiência (maior previsibilidade). Quando analisamos 5 commodities entre o período (1996-2018), observamos a evolução temporal do índice de eficiência derivado da entropia de Shannon e da medida de informação de Fisher, vimos que as séries de preços do café e da soja apresentam alta e estável eficiência informacional para todo o período analisado, a eficiência do mercado açucareiro apresenta aumento constante, enquanto a eficiência do boi gordo e do algodão, o mercado diminui primeiro (até a crise) e depois aumenta no período pós-crise. No caso do açúcar, boi gordo e algodão é possível observar o período da crise alimentar (2007-2011), enquanto que para o café e soja essas medidas não foram capazes de captar diferença de previsibilidade e desordem nas mesmas, o que classificamos como commodities que não sofreram distorções nesse período em suas séries de preços.

Orientador: Sueli Irene Rodrigues Costa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica Resumo: Esta dissertação é composta por três contribuições, que têm em comum a utilização de ferramentas de geometria e/ou estatística em aplicações a comunicações e aprendizado. A primeira trata da construção de códigos esféricos a partir de um procedimento recursivo que se baseia em folheações de esferas dadas pela fibração de Hopf. Na segunda, propomos um método de compressão vetorial com perdas, formado por um quantizador adaptável aos dados, seguido de compressão dos índices de quantização com um algoritmo de árvores de contexto. A terceira consiste em usar uma função perda baseada na distância de Fisher-Rao da variedade de distribuições discretas para o treinamento de redes neurais, particularmente sob ruído de rótulo Abstract: This dissertation is composed of three contributions, which have in common the use of tools from geometry and/or statistics in applications to communications and learning. The first of them concerns the construction of spherical codes from a recursive procedure based on the sphere foliations given by the Hopf fibration. In the second one, we propose a method for lossy vector compression, formed by a data-adapted quantiser, followed by compression of the quantisation indices with a context-tree algorithm. The third consists in using a loss function based on the Fisher-Rao distance in the manifold of discrete distributions for training neural networks, particularly under label noise Mestrado Matemática Aplicada Mestre em Matemática Aplicada CNPQ 131387/2021-9 FAPESP 2021/04516-8

Orientador: Romis Ribeiro de Faissol Attux Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A teoria de aprendizagem profunda por restrição de informação, IBDL (do inglês, Information Bottleneck theory of Deep Learning), afirma que uma rede neural artificial profunda (DNN), através dos conceitos da teoria da informação, pode ser interpretada como uma cadeia de Markov, e, através da desigualdade de processamento de informação (DPI) pode-se analisar a representação latente formada na rede ao longo do processo de treinamento, através da informação mútua destas camadas utilizando o plano de informação (IP). Esta tese tem como objetivo investigar a aplicação desta teoria em problemas de regressão, uma vez que a literatura presente até o momento se faz escassa em aplicações desta natureza. Para tal, estabelecemos uma tarefa de regressão formalizada através do problema de separação de fontes supervisionada, onde buscamos a reconstrução dos sinais de fonte. Para desenvolver a análise do problema é necessária a estimação das medidas de informação como entropia e informação mútua, este processo é realizado utilizando o estimador discreto, que se baseia na estimação através de distribuições de probabilidade obtidas por meio de histogramas (discretização – binning), um método simples, extremamente eficiente computacionalmente e que vem sendo utilizado com certa frequência pelos trabalhos da área. Através dos resultados observados nos planos de informação e das projeções latentes da rede, estabelecemos algumas relações sobre o fenômeno de compressão e expansão da informação mútua que descreve tais representações segundo a teoria IBDL. Além disto, analisamos o impacto das não-linearidades utilizadas em redes profundas na dinâmica de treinamento da rede e na formação destas representações. Os resultados indicam que as redes neurais quando aplicadas em problemas de regressão, seguem as relações estabelecidas pela DPI segundo a formulação do IBDL, bem como apresentaram convergem para os limites teóricos também estabelecidos na formulação do problema. Associamos esta convergência à forma como a rede neural opera em termos de capacidade de processamento, utilizando uma parcela ou a totalidade da capacidade disponível de sua estrutura: esse comportamento influencia na formação da representação latente criada durante o processo de treinamento em conjunto com as não linearidades utilizadas. Por fim, constatamos a viabilidade do estudo das redes neurais aplicadas a problemas de regressão utilizando os conceitos estabelecidos na literatura sobre a teoria IBDL, largamente aplicada a problemas de classificação até o presente momento. Dessa forma, este trabalho contribui para o enriquecimento da discussão a respeito da intepretação de redes neurais através da teoria da informação Abstract: The Information Bottleneck theory of Deep Learning (IBDL) states that a deep neural network (DNN), through the concepts of information theory, generates a successive Markov chain and through de data processing inequality (DPI) the training process of a neural networks and the latent representation formed can be analyzed through the information plane (IP). This thesis aims to investigate the application of the IBDL on regression problems. For this task we formalized the regression problem as a supervised source separation where the objective is to reconstruct one of the sources signals. To develop the analyses, it is necessary to quantify information measures as entropy and mutual information, for that we use the binning method for discretization of the continuous random variables, a simple and efficient method widely applied in the resent literature about this subject. Through the observed results in the information plane and the inner neurons projection we stablish some relationships about the phenomenon of compression and expansion of the mutual information that describes the latent representation of the deep networks, and the impact of nonlinearities commonly used in deep learning on the dynamics of network training. The results indicate that the neural networks follow the relationships stablished by the DPI as well converge to the theoretical limits. We associate this convergence to the way the neural network operates in terms of processing capacity, using a portion or all the available capacity, this behavior associated with the nonlinearities influences the formation of the latent representation created during the training process. Finally, we verify the feasibility of the extension and application of the IBDL method, widely applied in classification problems to regression problems Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica CNPQ 158180/2019-4

Agradecimentos: We acknowledge the John Templeton Foundation via the Grant Q-CAUSAL No. 61084, the Serrapilheira Institute (Grant No. Serra-1708-15763), the Brazilian National Council for Scientific and Technological Development (CNPq) via the National Institute for Science and Technology on Quantum Information (INCT-IQ), Grants Nos. 307295/2020-6 and 406574/2018-9, the Brazilian agencies MCTIC and MEC, the São Paulo Research Foundation FAPESP (Grant No. 2018/07258-7). This work was supported by the UK Engineering and Physical Sciences Research Council (Grant Nos. EP/N002962/1 and EP/T001011/1). F.G. acknowledges studentship funding from EPSRC under Grant No. EP/L015110/1 Abstract: Efficient distributed computing offers a scalable strategy for solving resource-demanding tasks, such as parallel computation and circuit optimisation. Crucially, the communication overhead introduced by the allotment process should be minimised-a key motivation behind the communication complexity problem (CCP). Quantum resources are well-suited to this task, offering clear strategies that can outperform classical counterparts. Furthermore, the connection between quantum CCPs and non-locality provides an information-theoretic insight into fundamental quantum mechanics. Here we connect quantum CCPs with a generalised non-locality framework-beyond Bell's paradigmatic theorem-by incorporating the underlying causal structure, which governs the distributed task, into a so-called non-local hidden-variable model. We prove that a new class of communication complexity tasks can be associated with Bell-like inequalities, whose violation is both necessary and sufficient for a quantum gain. We experimentally implement a multipartite CCP akin to the guess-your-neighbour-input scenario, and demonstrate a quantum advantage when multipartite Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states are shared among three users CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Aberto

With the emergency of information and communication technologies (ICT), the dynamic of human relations has been changed in a drastic way, specially, on the relationship around the State and the Government bodies. This research put the highlights on – questioning about – the role of the Cyberspace in the political and social dynamics; or better: its intents identify the media features about Web as a landmark to that transformations. And for this, relocate the Marshall McLuhan issue: “the medium is the message”. It presents itself as a theoretic and exploratory research, from the specific literature incursions with a bibliographical disposition, to analyze the media concept such as a ground for the particular informational environment. So, as an attainment or research results is expected to formulate a conceptual schema to answer those questions about the role of Cyberspace in the dynamic between State and Society, from the Information Science frameworks and related knowledge areas. La aparición de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), ha cambiado drásticamente la dinámica de las relaciones del ser humano con sus instituciones, en particular, su relación con el Estado y sus instancias políticas. Este trabajo investiga el papel del Ciberespacio en las dinámicas sociopolíticas, a través del análisis de las características mediáticas de la Red como punto de referencia para dichas transformaciones. Para ello, vuelve a poner a la orden del día la tesis de Marshall McLuhan: "el medio es el mensaje". Además, se presenta como una investigación teórico-exploratoria de carácter bibliográfico, a partir de incursiones en la literatura, con el objetivo de examinar el concepto de medio de comunicación como fundamento para la construcción de un entorno informativo. Como resultado, se espera evidenciar un mosaico conceptual que devele puntos importantes sobre la actuación del Ciberespacio en la dinámica entre el Estado y la sociedad, a partir de los aportes teóricos aportados por el área de Ciencias de la Información y disciplinas afines. A emergência das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), tem alterado de maneira drástica a dinâmica das relações humanas com suas instituições, em especial, seu relacionamento com o Estado e suas instâncias políticas. Este trabalho investiga o papel do Ciberespaço na dinâmica sociopolítica, por meio da análise das características mediáticas da Web como ponto de referência para tais transformações. E, para tanto, recoloca na ordem do dia a tese de Marshall McLuhan, como questão: “o meio é a mensagem”. No mais, esta apresenta-se como uma pesquisa teórico-exploratória de caráter bibliográfico, a partir de incursões na literatura, com o objetivo de examinar o conceito de media como fundamento para a construção de um ambiente informacional. Como resultado, espera-se evidenciar um mosaico conceitual que desvende pontos importantes sobre o desempenho do Ciberespaço na dinâmica entre Estado e sociedade, a partir dos aportes teóricos trazidos pela área da Ciência da Informação e disciplinas relacionadas.

Orientador: Laymert Garcia dos Santos Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciencias Humanas Resumo: A tese central deste trabalho é que a aceitação pública despertada pelo Projeto Genoma Humano só se explica pelo uso político e retórico de um determinismo genético crescentemente irreconciliável com os resultados empíricos da pesquisa genômica atual. A complexidade verificada no genoma humano e em suas interações com o meio desautoriza a manutenção de uma noção simples e unidirecional de causalidade, contrariamente ao pressuposto na idéia de gene como único portador de informação, esteio da doutrina do determinismo genético. Um complexo de metáforas informacionais e/ou lingüísticas continuo vivo nos textos publicados por biólogos moleculares na literatura científica, notadamente nos artigos veiculados nos periódicos de alto impacto Nature e Science de 15 e 16 fevereiro de 2001, respectivamente. Tais metáforas inspiram um tipo de discurso ambíguo que modula nuances variadas de retórica determinista, conforme se dirija aos próprios pares ou ao público leigo" O campo da genômica ainda está longe de rejeitar a conjunção problemática das noções de gene pré-formacionista e de gene como recurso desenvo/vimenta/ na base da metáfora do gene como informação. Essa fusão inspirada pela terminologia cibernética propicia uma versão asséptica de gene, distanciada da natureza, puramente sintática, móvel e virtual o bastante para circular desimpedida nos circuitos de produção de valor como recurso genético passível de garimpagem e de patenteamento. Críticos dã tecnociência devem desafiar o campo da genômica a reformular drasticamente as metáforas que dão suporte a seu programa hegemônico de pesquisa Abstract: The central thesis of this work is that the public support generated for the Human Genome Project and the hype surrounding it can be explained only by the political and rhetorical uses of genetic determinism, a notion which increasingly cannot be reconciled with the empirical results of on-going genomic research. The complexity that has been uncovered in the human genome and in its interactions with the environment implies that a simple and unidirectional notion of causality cannot be maintained, contrary to a presupposition of the idea of the gene as the sole carrier of iliformation, an idea that contributes to sustain the doctrine of genetic determinism. A complex of informational and/or linguistic metaphors lives on in the texts published by molecular biologists in the scientific press, most notably in the issues published February 15thand 16thof 2001 ofthe high impact journals Nature and Science, respectively. These metaphors generate an ambiguous type of discourse that modulates various nuances of deterministic rhetoric, depending on whether it addresses peers or the lay publico The field of genomics is still a long way ITom rejecting the questionable conflation of the notions of gene as preformation and gene as developmental resource which underpins the metaphor of gene as information. This conflation inspired by cybernetics terminology enables an aseptic version of the gene, separated ITom nature, portable and virtual enough to flow unimpeded through the channels ofvalue production as genetic resource suitable for mining and patenting. Critics of technoscience should challenge the field of genomics to drastically reshape the metaphors which have supported its hegemonic research agenda Doutorado Doutor em Ciências Sociais

Orientador: João Marcos Travassos Romano Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: O problema de separação cega de fontes (BSS - Blind Source Separation) vem despertando o interesse de um número crescente de pesquisadores. Esse destaque é devido, em grande parte, à formulação abrangente do problema, que torna possível o uso das técnicas desenvolvidas no contexto de BSS nas mais diversas áreas de aplicação. O presente trabalho tem como objetivo propor novos métodos de solução do problema de separação cega de fontes, nos casos de mistura convolutiva e mistura não-linear. Para o primeiro caso propomos um método baseado em predição não-linear, cujo intuito é eliminar o caráter convolutivo da mistura e, dessa forma, separar os sinais utilizando ferramentas bem estabelecidas no contexto de misturas lineares sem memória. No contexto de misturas não-lineares, propomos uma nova metodologia para separação de sinais em um modelo específico de mistura denominado modelo com não-linearidade posterior (PNL - Post Nonlinear ). Com o intuito de minimizar problemas de convergência para mínimos locais no processo de adaptação do sistema separador, o método proposto emprega um algoritmo evolutivo como ferramenta de otimização, e utiliza um estimador de entropia baseado em estatísticas de ordem para avaliar a função custo. A eficácia de ambos os métodos é verificada através de simulações em diferentes cenários Abstract: The problem of blind source separation (BSS) has attracted the attention of agrowing number of researchers, mostly due to its potential applications in a significant number of different areas. The objective of the present work is to propose new methods to solve the problem of BSS in the cases of convolutive mixtures and nonlinear mixtures. For the first case, we propose a new method based on nonlinear prediction filters. The nonlinear structure is employed to eliminate the convolutive character of the mixture, hence converting the problem into an instantaneous mixture, to which several well established tools may be used to recover the sources. In the context of nonlinear mixtures, we present a new methodology for signal separation in the so-called post-nonlinear mixing models (PNL). In order to avoid convergence to local minima, the proposed method uses an evolutionary algorithm to perform the optimization of the separating system. In addition to that, we employ an entropy estimator based on order-statistics to evaluate the cost function. The effectiveness of both methods is assessed through simulations in different scenarios Doutorado Telecomunicações e Telemática Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Jacques Marie Edme Vielliard Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Artes Resumo: Baseando-se em estudos sobre o repertório vocal da espécie Turdus rufiventris (Aves, Passeriformes, Turdinae), o objetivo nesta pesquisa é elaborar um método para classificação semi-automática de notas (unidades contínuas de som) baseado em cálculos de correlação aplicados a imagens, cuja técnica é conhecida como "Template Matching". Como se trata de imagens espectrográficas, o método foi chamado de SITM ("SpectrographicImage Template Matching").Essa técnica de comparação de imagens está sendo incorporada como tIIIiaforma compacta de análise bioacústica, facilitando o cálculo de parâmetros relacionados à teoria da comunicação.A avaliação de desempenho do SITM foi realizada com a utilização de gravações do canto de três indivíduos da espécie T. rufiventris obtidas na natureza, e depositadas no Arquivo Sonoro Neotropical (ASN) da Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP. Os resultados demonstraram que o SITM reconhece corretamente, com uma confiança de 96%, de 77% a 97% das notas do indivíduo 08, de 64% a 82% das notas do indivíduo 15 e de 74% a 97% das notas do indivíduo 26. Esses resultados apresentaram intervalos de confiança significativos, entretanto não o suficiente para que o SITM possa ser utilizado.em laboratório. Como os erros ocorridos no processo da pesquisa podem ser corrigidos no futuro, o' SITM pode se tomar um método muito eficaz. Otimizando o algoritmo de classificação e utilizando-se novos recursos é possível criar um software científicomodernona área de bioacústica Abstract: Based on studies of vocal repertoire of the Rufous-bellied Thrush Turdus rufiveniris (Aves, Passerifonnes, Turdinae), the objective in this research is to elaborate a method for semi-automatic c1assification of the songs notes (continuous units of sound). This research is based on calculations of correlation applied to images; through the technique know as Template Matching. As it deals with spectrographic images, the method was called SITM (Spectrographic Image Template Matching). This technique of comparison of images is begging incorporated into a compact fonn of bioacustic anaIysis, faciIitating the calculation of parameters related to the theory of communication. The evaluation of perfonnance of SITM was carried out using songs of three individuaIs of T. rufiventris, recorded in the wild and deposited in the Neotropical Sound Archive (ASN) of the State University of Campinas (UNICAMP), Brazil. The results had demonstrated that SITM recognizes correct1y,with a 96% confidence, 77 to 97% of the notes of individual 08, 64' to 82% of the notes of individual 15 and 74 to 97% of the notes of individual 26. These results are that occurred in this process can be corrected in the future, when SITM can become a very efficient method. Optimizing the c1assificationalgorithm and using new tools, it will be possible to create modem scientific software in the biocustic area Mestrado Mestre em Multimeios

Orientador: Rui Fragassi Souza Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Esta tese trata da comunicação quântica, interferométrica e polarimétrica, em redes ópticas. Inicialmente usa-se a discretização de modos contínuos e o operador de.Pegg­Barnett para a obtenção das funções densidade de probabilidade, do número de fótons e da fase, de um estado coerente, a partir da envoltória do campo. Estas são calculadas numericamente em uma simulação do tipo Monte Carlo. O método é usado na simulação do protocolo quanto-criptográfico BB84 em um interferômetro a fibra óptica. Em seguida, propomos um equalizador óptico, estrutura fisica e algoritmo de equalização, para corrigir a variação da polarização devido à propagação na fibra óptica. Defrnimos, também, o grau de pureza para estados quânticos e encontramos sua relação com os conceitos mais comuns da teoria quântica da informação, como entropia quântica, fidelidade e informação mútua. Completamos descrevendo os estados quânticos entrelaçados e as medidas de entrelaçamento. Por fim, apresentamos o ressonador não-linear a fibra, RNL, o acoplador não-linear a fibra, ANL, e o efeito de birrefringência em fibra no regime não-linear. Em particular, mostramos a possibilidade de controle e sincronização de RNLs usando controladores nebulosos, bem com a possibilidade de variação da curva de transmissividade do ANL com a variação do perfil da constante de acoplamento. Aproveitamos as características destes dispositivos em comunicações quânticas Abstract: This thesis deals with interferometric and polarimetric quantum communication in optical networks. We span from quantum optics till set ups of optical communications systems using non-linear optical devices, inc1uding the math behind the quantum information theory. We start using continuous mode discretization and the Pegg-Bamett phase operator in a method to obtain both the photon number and the phase probability density functions, of a coherent state, from the electric field envelope. Then, we apply the method in a simulation of the quantum-cryptographic protocol BB84, in a lossy and dispersive fibre interferometer. In continuation, an optical equaliser, with its structure and equalisation algorithm, is proposed in order to correct the scrambled polarisation due to the propagation in the fibre. After this, we define the degree of purity for quantum states, in a two-dimensional Hibert space, and we find out its relationship with the quantum entropy. Then, we attack the most common quantum information concepts as quantum distinguishability, fidelity and mutual information using the degree of purity. At last, we describe the quantum entanglement and the most common measure entanglement. Finally, we show, using numerical simulations, the behaviour of a non-linear fiber resonator, RNL, of a non-linear fibre coupler, ANL, and of the fibre birefringence effect in non-linear regime. In particular, we demonstrate the possibility of control and synchronization of RNLs with fuzzy controllers, as well as the possibility of changing the transmissivity curve of an ANL with the variation of its coupler coefficient profile. We apply those non-linear devices in quantum communications systems Doutorado Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Reginaldo Palazzo Jr., Trajano Pires da Nobrega Neto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Neste trabalho apresentamos extensões de construções de códigos cíclicos (via anéis de grupo), códigos de Hamming, códigos Reed-Solomon, códigos BCH e códigos alternantes sobre anéis comutativos finitos locais com identidade sob a métrica de Hamming e códigos BCH sobre anéis de inteiros finitos locais sob a métrica de Lee. Os códigos de Hamming, Reed-Solomon, BCH e alternantes são construídos em termos de suas matrizes verificação de paridade e a derivação dos códigos BCH e dos códigos alternantes é baseada na fatoração de XS - 1 sobre o grupo das unidades de uma extensão apropriada do anel finito. Também, apresentamos processos de decodificação eficientes para os códigos de Hamming, Reed-Solomon, BCH e alternantes sob a métrica de Hamming e um algoritmo de decodificação alternativo para os códigos BCH sob a métrica de Lee. Os algoritmos de decodificação para os códigos Reed-Solomon, BCH e alternantes são baseados no algoritmo de Berlekamp-Massey modificado Abstract: In this research we present extensions of constructions of cyclic codes (via group rings), Hamming codes, Reed-Solomon codes, BCH codes and alternant codes over arbitrary local finite rings for the Hamming metric, and BCH codes over local finite integer rings for the Lee metric. Hamming codes, Reed-Solomon codes, BCH codes and alternant codes are constructed in terms of their parity-check matrices and the derivation of BCH codes and alternant codes are based on the factorization of XS -1 over the unit ring of an appropriate extension of the finite ring. We present efficient decoding procedure for the Hamming codes, Reed-Solomon codes, BCH codes and alternant codes for the Hamming metric and an alternative decoding procedure for the BCH codes for the Lee metric. The algorithms for the Reed-Solomon codes, BCH codes and alternant codes are based on the modified Berlekamp-Massey algorithm Doutorado Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador : Renato Baldini Filho Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Doutorado

Orientadores: Trajano Pires da Nobrega Neto, Reginaldo Palazzo Junior Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Neste trabalho, apresentamos novos resultados ao descrever reticulados gera­dos a partir da representação geométrica de ideais de corpos de números abelianos. O principal parâmetro pesquisado é a densidade de centro dos reticulados consi­derados. Deste modo, estendemos a famI1ia de Craig, no sentido de que existe uma contribuição para cada dimensão. São apresentados reticulados eficientes para o canal Rayleigh com desvanecimento e ligações entre os reticulados estudados e códigos BCH são estabelecidas Abstract: In this work we present new results in describing algebraic lattices generated from geometric representation of ideals in abelian number fields. The main parameter in this research is the center density of the considered lattices. This way, we extend the Craig's family in the sense that there is a contribution to each dimension. Efficient lattices to the Rayleigh fading channel are presented and some links between the studied lattices and BCH codes are established. Doutorado Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Silvio Ferraz Mello Filho Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Artes Resumo: A presente Tese é resultado de pesquisas realizadas desde 2008. Em 2010 foi concluído Mestrado junto ao Programa de Pós-Graduação em Música da UNICAMP, cujo tema principal foram as reflexões de Gérard Grisey acerca do tempo musical, apresentadas segundos as ideias e conceitos registrados pelo próprio compositor em seus escritos. Após a imersão no seu pensamento composicional viu-se necessário verificar como ele traduziu em música tais estruturas. Assim, o objetivo principal do presente trabalho é averiguar como o compositor construiu suas estruturas musicais, procurando as ressonâncias com sua produção teórica. Para isso foram escolhidas três peças de distintas fases composicionais de Grisey: Tempus ex machina (1979), Talea (1986) e Vortex Temporum (1994-96). Outro objetivo foi encontrar elementos do processo criativo do compositor que tivessem sido influenciados por teorias vigentes na década de 1970, especialmente a Teoria da Informação. A metodologia consistiu no estudo de bibliografia especializada, e na quantificação e análise dos principais elementos estruturais das peças escolhidas. Como resultados podem-se destacar: 1) elaboração de ferramenta de análise segundo taxa de entropia e informação; 2) identificação das estruturas fundamentais das três peças analisadas; 3) composição de peças originais a partir do estudo conceitual. Após o estudo detalhado das três peças verificou-se que as mesmas técnicas de manipulação dos materiais são preservadas ao decorrer da obra do compositor. A novidade se restringe especialmente à maneira como ele organizou formalmente os processos de transformação, atitude motivada pela necessidade de introduzir maior imprevisibilidade em sua música Abstract: This thesis is the result of a research conducted since 2008. In 2010 was completed a Master Degree at UNICAMP, whose main theme was Gérard Grisey's reflections on musical time, presented according to ideas and concepts by the composer himself in his writings. After immersion in his compositional thinking it became necessary to check how he translated into music such structures. Thus, the main objective of this work is to investigate how the composer has built his musical structures, looking for resonances with his theoretical production. For this three pieces from Grisey¿s distinct compositional phases were chosen: Tempus ex machina (1979), Talea (1986) e Vortex Temporum (1994-96). Another objective was to find elements of the composer¿s creative process that had been influenced by prevailing theories in the 1970s, especially information theory. The methodology consisted in the study of relevant literature, and, quantification and analysis of the major structural elements of the chosen pieces. The results that can be highlighted are: 1) the development of an analysis tool by rate of entropy and information, 2) identification of the fundamental structures of the three pieces analyzed, 3) composition of original pieces based on the conceptual study. After the detailed study of the three parts it was found that the same techniques for handling the materials were preserved throughout the work of the composer. The novelty is restricted especially the way he formally organized the processes of transformation, attitude motivated by the need to introduce greater unpredictability in their music Doutorado Processos Criativos Doutor em Música

Orientadores: Sueli Irene Rodrigues Costa, João Eloir Strapasson Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica Resumo: O conteúdo desta tese reside na interface entre Matemática Discreta (particularmente reticulados) e Teoria da Informação. Dividimos as contribuições originais do trabalho em quatro capítulos, de modo que os dois primeiros são relativos a resultados teóricos acerca de duas importantes classes de reticulados (os reticulados q-ários e os reticulados projeção), e os dois últimos referem-se a aplicações em codificação contínua fonte-canal. Nos primeiros capítulos, exibimos resultados sobre decodificação de reticulados q-ários e sobre ladrilhamentos associados a códigos corretores de erros perfeitos na norma l_p. No que tange a reticulados projeção, nossas contribuições incluem o estudo de sequências de projeção de um dado reticulado n-dimensional convergindo para qualquer reticulado k-dimensional fixado, k < n, incluindo uma análise de convergência de tais sequências. Esses novos resultados relativos a projeções estendem e aprimoram recentes trabalhos no tema e são elementos de base para as aplicações consideradas no restante da tese. Nos dois últimos capítulos, consideramos o problema de transmitir uma fonte com alfabeto contínuo através de um canal gaussiano no caso em que a dimensão da fonte, k, é menor que a dimensão do canal, n. Para fontes unidimensionais, exibimos códigos baseados em curvas na superfície de toros planares com performance significativamente superior aos propostos anteriormente na literatura no que diz respeito ao erro quadrático médio atingido. Para k > 1, mostramos como aplicar projeções de reticulados para obter códigos cujo erro quadrático médio possui decaimento ótimo com respeito à relação sinal-ruído do canal (chamados de assintoticamente ótimos). Através de técnicas provenientes da bela teoria de dissecção de poliedros, apresentamos as primeiras construções de códigos assintoticamente ótimos para fontes com dimensão maior do que 1 Abstract: The contents of this thesis lie in the interface between Discrete Mathematics (particularly lattices) and Information Theory. The original contributions of this work are organized so that the first two chapters are devoted to theoretical results on q-ary and projection lattices, whereas the last ones are related to the construction of continuous source-channel codes. In the first chapters, we exhibit results on decoding q-ary lattices and on finding tilings associated to perfect error-correcting codes in the l_p norm. Regarding projection lattices, our contributions include the study of sequences of projections of a given n-dimensional lattice converging to any k-dimensional target lattice, as well as a convergence analysis of such sequences. These new results on projections extend and improve recent works on the topic and serve as building blocks for the applications to be developed throughout the last part of the thesis. In the last two chapters, we consider the problem of constructing mappings for the transmission of a continuous alphabet source over a Gaussian channel, when the channel dimension, n, is strictly greater than the source dimension, k. For one-dimensional sources, we exhibit codes based on curves on flat tori with performance significantly superior to the previous proposals in the literature with respect to the mean squared error achieved. For k > 1, we show how to apply projections of lattices to obtain codes whose mean squared error decays optimally with respect to the signal-to-noise ratio of the channel (referred to as asymptotically optimal codes). Through techniques from the rich theory of dissections of polyhedra, we present the first constructions of provenly asymptotically optimal codes for sources with dimension greater than 1 Doutorado Matemática Aplicada Doutor em Matemática Aplicada

Orientador: Helio Waldman Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Neste trabalho, é apresentada uma extensa descrição do algoritmo dos blocos deslizantes e de uma técnica de determinação do espectro de códigos de bloco. São descritas as características básicas e são introduzidos os conceitos iniciais da restrição (d, N). Então é aplicado o algoritmo dos blocos deslizantes para procurar códigos (d, N). A técnica de determinação de espectro de códigos de bloco é aplicada sobre os códigos (d, N) encontrados, bem como sobre as restrições para se verificar os espectros maxentrópicos (de máxima entropia). Numa segunda parte, são determinados limitantes inferiores e tetos nas taxas assintóticas alcançáveis, dada uma distância relativa mínima de Hamming, auxiliando a busca de códigos em espaços restritos com capacidade de correção de erro Abstract: This work presents a full description of the sliding block algorithm and of the Cariolaro-Tronca method for the determination of block code spectra. The (d, N) constraint basic characteristics and concepts are introduced. Then the sliding block algorithm is applied to search for (d, N) codes, and spectra for some (d, N) codes are obtained. In a second part, lower and upper bounds on the minimum Hamming distance achievable with RLL and DC-free constraint are described and calculated. Doutorado Doutor em Engenharia Elétrica

O crescimento expressivo de conjuntos de dados modernos, combinado à dificuldade de obter informações sobre rótulos, tornou o aprendizado semissupervisionado um dos problemas de importância prática na análise moderna de dados. Na maioria dos casos, obter conjunto de dados com a quantidade de exemplos suficientes para induzir um classificador, pode ser oneroso, pois é necessário que seja realizada uma rotulação dos dados por um especialista. Dados não rotulados são mais fáceis de serem obtidos, porém mais difíceis de serem analisados e interpretados. No problema do aprendizado semissupervisionado, têm-se uma base de dados formada por uma pequena parte rotulada e uma parte maior não rotulada, sendo possível duas vertentes: classificação semissupervisionada e agrupamento semissupervisionado. A partir disso, o objetivo deste trabalho baseia-se na aplicação de modelos que utilizam técnicas de Deep Learning no aprendizado semissupervisionado. Utilizando um deep autoencoder transformou-se os dados para um espaço de características Z e a partir disso agrupou-se e rotulou-se esses dados, com auxílio dos dados rotulados. Aplicou-se técnicas de Aprendizado por Teoria da Informação para aumentar a robustez do modelo proposto neste trabalho. Experimentos realizados apontaram a eficiência do modelo proposto em rotular e classificar dados a após o treinamento. Comparou-se também o com outros modelos clássicos de aprendizado semissupervisionado, como co-training, tri-training, STRED e SEEDED K-means, bem como outros trabalhos mais recente, mostrando a viabilidade do modelo proposto para o problema de aprendizagem semissupervisionada. E por fim, aplicou-se o modelo em um problema real na área de sensoriamento remoto e classificação de dados de stream. The expressive growth of modern data sets, combined with the difficulty of obtaining information about labels, has made semi-supervised learning one of the problems of practical importance in modern data analysis. In most cases, obtaining a dataset with enough examples to induce a classifier can be costly, as it is necessary to perform labeling of the data by an expert. Unlabeled data is easier to obtain but more difficult to analyze and interpret. In the semi-supervised learning problem, there is a database formed by a small labeled part and a larger unlabelled part, with two possible aspects: semi-supervised classification and semi-supervised clustering. With this, this work aims to apply models that use deep learning techniques in semi-supervised learning. Using a deep autoencoder, the data was transformed to feature space Z, and, from that, these data were clustered and labeled, with the help of the labeled data. Information Theory Learning techniques were applied to increase the robustness of the model proposed in this work. Experiments performed showed the proposed model efficiency in labeling and classifying data after training. It was also compared to other classic semi-supervised learning models, such as co-training, tri-training, STRED and SEEDED K-means, as well as other more recent works, showing the proposed model feasibility for the semi-supervised learning problem. Finally, the model was applied to a real problem in remote sensing problem and stream data classification.

Introdução: busca responder a questões sobre a possibilidade de a Ciência da Informação (CI) se sustentar em um discurso epistêmico transdisciplinar. Método: discussão teórico-reflexiva amparada na dialógica, portanto, sem uma pretensão à síntese, na procura de respostas às questões suscitadas. Faz uma análise básica de três marcos da literatura que tratam do tema no âmbito da ciência em geral – Nicolescu, Pombo e Morin – de forma a trazê-los para o debate nos discursos da CI. Resultados: a CI traz, desde seus primeiros fundamentos históricos, a possibilidade de coexistir entre a lógica binária e a lógica inclusiva, sendo, portanto, capaz de transitar em seus Níveis de Realidade, a partir de tais possibilidades, dependendo do nível de complexidade em que estejam ocorrendo as investigações. Conclusão: a CI revela a sua vocação transdisciplinar, por apresentar, em sua incompletude epistêmica, potenciais metodológicos de investigação capazes de sustentar estudos mais aprofundados sobre a dimensão humana, diante das transformações do mundo. Introduction: it answers questions about the possibility of Information Science sustaining itself in a transdisciplinary epistemic discourse. Methods: it is a theoretical-reflective discussion supported by dialogic, therefore, without a claim to synthesis, in this research for answers to the questions raised. For this purpose, it makes a simple analysis of three milestones in the literature that deal with the subject in the scope of science in general – Nicolescu, Pombo and Morin – to bring them to the debate in the speeches of the IS. Results: IS brings, since its first historical foundations, the possibility of coexisting between binary logic and inclusive logic, being, therefore, able to move through its Levels of Reality, from such possibilities, depending on the level of complexity in which investigations are taking place. Conclusions: the IS reveals its transdisciplinary vocation, by presenting, in its epistemic incompleteness, potential research methods capable of sustaining further studies on the human dimension in the face of the transformations of the world.

Orientadores: Romis Ribeiro de Faissol Attux, Leonardo Tomazeli Duarte Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O presente trabalho se propõe a desenvolver métodos de Separação Cega de Fontes (BSS) para modelos de mistura com Não-Linearidade Posterior (PNL). Neste caso particular, a despeito da não-linearidade do modelo, ainda é possível recuperar as fontes através de técnicas de Análise de Componentes Independentes (ICA). No entanto, há duas dificuldades maiores no emprego da ICA em modelos PNL. A primeira delas diz respeito a uma restrição sobre as funções não-lineares presentes no modelo PNL: elas devem ser monotônicas por construção. O segundo problema se encontra no ajuste do sistema separador com base em funções custo associadas à ICA: pode haver mínimos locais sub-ótimos. De modo a contornar o primeiro problema, investigamos a adequabilidade de três tipos distintos de estruturas não-lineares monotônicas. Para lidar com a presença de mínimos sub-ótimos no ajuste do sistema separador, empregamos algoritmos bio-inspirados com significativa capacidade de busca global. Finalmente, buscamos, através de experimentos em diversos cenários representativos, identificar dentre as estratégias estudadas qual a melhor configuração, tanto em termos de qualidade da estimação das fontes quanto em termos de complexidade Abstract: This work aims at the development of Blind Source Separation (BSS) methods for Post-NonLinear (PNL) mixing models. In this particular case, despite the presence of nonlinear elements in the mixing model, it is still possible to recover the sources through Independent Component Analysis (ICA) methods. However, there are two major problems in the application of ICA techniques to PNL models. The first one concerns a restriction on the nonlinear functions present in the PNL model: they must be monotonic functions by construction. The second one is related to the adjustment of the PNL separating system via ICA-based cost functions: there may be sub-optimal local minima. To cope with the first problem, we investigate three types of monotonic nonlinear structures. Moreover, to circumvent the problem related to the presence of sub-optimal minima, we consider bio-inspired algorithms that have a significant global search potential. Finally, we perform a set of experiments in representative scenarios in order to identify, among the considered strategies, the best ones in terms of quality of the retrieved sources and overall complexity Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: José Augusto Chinellato Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: O fluxo de raios cósmicos de ultra-alta energia (superiores a 10^18 eV) que chega ao topo da atmosfera é baixo, tal que torna-se necessário estudar em detalhes os chuveiros atmosféricos extensos de modo a se determinar a composição e a energia da partícula primária. Dispõe-se de algoritmos que simulam processos de QED e QCD, e descrevem a difusão das partículas na atmosfera, fornecendo o estado (x, p, id, t) de cada uma. Entretanto, é também necessário parametrizar as funções que descrevem sua distribuição ao longo da cascata atmosférica. O método da entropia máxima (MEM) permite que se parametrize a distribuição de partículas em função dos momentos estatísticos esses perfis, que são menos afetados pelo ruído. A maximização da entropia também permite que a distribuição seja inferida minimizando o enviesamento que ocorre, por exemplo, no ajuste de curvas tradicionalmente realizado. No presente trabalho foi estudada aplicação do MEM na análise do perfil longitudinal das componentes eletrônica e muônica geradas por simulação no CORSIKA, já conhecendo as características da partícula primária, de forma a avaliar os benefícios dessa metodologia no estudo de chuveiros atmosféricos Abstract: The flux of ultra-high energy cosmic rays (above 10^18 eV) that reach the upper atmosphere is low, so that it is necessary to thoroughly study air showers in order to determine the composition and energy of the primary particle. There are algorithms that simulate QED and QCD processes, and track the particle diffusion in the atmosphere, providing the state (x, p, id, t) of each one. Still, it is also necessary to parameterize the functions that describe its distribution throughout the atmospheric cascade. The maximum entropy method (MEM) allows the parameterization of the particle distribution with the statistical moments as variables, which are less affected by noise. The maximum entropy also allows the inference of the distribution minimizing the bias, which is high in inference processes such as the traditional curve fitting. The application of MEM in the analysis of the longitudinal profile of the electronic and muonic components generated by simulation with CORSIKA was the object of study in this research work, having as a prior the characteristics of the primary particle, in order to evaluate the benefits of the method in the study of air showers Mestrado Física Mestre em Física CAPES

Analisamos as sequências codificantes do DNA do Homo Sapiens por meio de um modelo que naturalmente envolve correlações entre as bases nas sequências de DNA dos organismos vivos. O modelo é baseado na otimização da entropia de Shannon, que é o centro de todos os argumentos estatísticos. No presente trabalho, propomos a função de distribuição de dupla exponencial dos comprimentos do DNA medido em pares de bases (pb). Os resultados mostram que as Correlações de Curto Alcance (CCA), sempre presentes nas sequências de DNA codificantes, são apropriadamente capturadas por meio da distribuição dupla exponencial e descreve adequadamente a distribuição de comprimentos cumulativos das bases de DNA. Com base neste modelo, usamos uma função de distribuição cumulativa empírica e o banco de dados de proteínas compilado pelo Projeto Ensembl para mostrar consistência com os dados. We analyze the coding sequence for the Homo Sapiens DNA via a model that naturally embraces correlations among the bases in DNA sequences of living organisms. The model is based on the Shannon entropy’s optimization, which is the core of all statistical arguments. On our work , we propose the double-exponential1 distribution function of the length of DNA measured in base pairs (bp). The results show that the ShortRange-Correlations (SRC), always present in coding DNA sequences, are appropriately captured through the double-exponential distribution and adequately describes the cumulative length distribution of DNA bases. Based on this model, we use an Empirical cumulative distribution function and the database of proteins compiled by the Ensembl Project to show consistency with the data.

Motivated by today’s huge volume of data that needs to be handled in secrecy, there is a wish to develop not only fast and light but also reliably secure cryptosystems. Chaos allows for the creation of pseudo-random numbers (PRNs) by low-dimensional transformations that need to be applied only a small number of times. These two properties may translate into a chaos-based cryptosystem that is both fast (short running time) and light (little computational effort). What we propose here is an approach to generate PRNs—and consequently digital secret keys—that can serve as a seed for an enhanced chaos-based cryptosystem. We use low-dimensional chaotic maps to quickly generate PRNs that have little correlation, and then, we quickly (“fast”) enhance secrecy by several orders (“reliability”) with very little computational cost (“light”) by simply looking at the less significant digits of the initial chaotic trajectory. This paper demonstrates this idea with rigor, by showing that a transformation applied a small number of times to chaotic trajectories significantly increases its entropy and Lyapunov exponents, as a consequence of the smoothing out of the probability density towards a uniform distribution.

Orientador: Rafael Luiz da Silva Rabelo Dissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: A mecânica quântica é fundamentalmente definida por meio de seu formalismo mate- mático: espaços de Hilbert, funções de onda e operadores. No entanto, outras teorias físicas, tal como a relatividade especial, podem ser formuladas por meio de princípios físicos. Um dos mais importantes problemas em fundamentos de mecânica quântica é, então, a procura por um princípio físico que seja capaz de destacar a mecânica quântica de teorias probabilísticas mais gerais. Com esse propósito, muitos princípios vem sendo propostos recentemente dentre os quais está o princípio da causalidade da informação. Em linhas gerais, este princípio estabelece o seguinte: se uma parte, Alice, envia uma mensagem à outra parte, Bob, o ganho potencial de informação de Bob é limitado pela informação contida na mensagem, mesmo quando recursos não-locais, tal como estados quânticos emaranhados, são permitidos. Foi mostrado que a mecânica quântica obedece o princípio da causalidade da informação, entretanto, não se sabe se todas as teorias que permitem recursos supra-quânticos o violam, geralmente devido à dificuldade de encontrar critérios matemáticos que formalizem a ideia por trás do princípio. Recentemente, uma nova abordagem, a qual combina teoria da causalidade, teoria da informação clássica e geometria convexa, foi proposta como uma ferramenta poderosa para encontrar tal critério. Nesta dissertação, estudamos em detalhes a formulação acerca do princípio da cau- salidade da informação. Desta forma, apresentamos sua formulação matemática e conceitual, bem como apresentamos a teoria matemática relacionada à mais recente abordagem informacional-geométrica. Além disso, investigamos algumas perguntas em aberto dentro desse contexto e aplicamos esta nova abordagem informacional a fim de formular novos critérios matemáticos para o princípio da causalidade da informação em novos cenários e investigar como tal critério é capaz de excluir teorias não-locais supra-quânticas. Abstract: Quantum mechanics is fundamentally defined by means of its mathematical formalism: Hilbert spaces, wave functions, operators. In contrast, other physical theories, such as special relativity, can be formulated by means of physical principles. One of the most important problems in the foundations of quantum mechanics is, thus, the search for a physical principle that should be capable of highlighting quantum mechanics from more general probabilistic theories. To that purpose, several principles have been proposed recently, among which is the principle of information causality. Roughly speaking, this principle states the following: if a party, Alice, sends a message to another party, Bob, the potential gain of information of Bob is limited by the information content of the message, even when nonlocal resources, such as entangled quantum states, are allowed. It has been showed that quantum mechanics obeys the principle of information causality, however, it is not known if all theories that allow supra-quantum resources violate it, mostly due to the difficulty of finding mathematical criteria that formalize the idea behind the principle. Recently, a new approach, which combines causality theory, classical information theory and convex geometry, has been proposed as a powerful tool to find such criteria. In this dissertation, we study in detail the formulation about the principle of information causality. In this way, we present its mathematical and conceptual formulation, as well as the mathematical theory related to the most recent informational-geometric approach. Furthermore, we investigate some open questions within this context and apply this new informational approach in order to formulate new mathematical criteria for the principle of information causality in new scenarios and to investigate how this criterion is capable of excluding supra-quantum non-local theories. Mestrado Física Mestre em Física FAPESP 2019/00451-9

O presente artigo tem como objetivo relacionar as teorias da informação ao discurso de Competência em Informação. Trata-se de uma pesquisa do tipo exploratória, de abordagem qualitativa, que possui como instrumento de coleta de dados a pesquisa bibliográfica e documental. Aborda o conceito de informação e seus paradigmas e como esses paradigmas influenciaram o desenvolvimento da Ciência da Informação, sua conceituação e subáreas. Tem como resultados o fato de que a Competência em Informação esteve três distintas abordagens de acordo com os paradigmas da informação e uma abordagem custodial: 1 – custodial, ligada ao conceito de Educação de Usuários; 2 - física, que a compreendia sob o ponto de vista do acesso a documentos e dados; 3 - cognitiva, no qual se compreendia o papel da satisfação das necessidades de informação dos indivíduos; e 4 - social, que compreende o papel da Competência em Informação na formação social, ética e política dos indivíduos. Conclui que a Competência em Informação tem apresentado características distintas concomitantemente ao desenvolvimento das Teorias da Informação, enfatizando ora os aspectos físicos da informação, ora os cognitivos, ora os sociais. Since its appearance as a knowledge area the Information Science had developed itself paradigms and subareas. Among the subareas of Information Science is Information Literacy, understood as a set of abilities to access, evaluate and use information efficiently. Thus, this article has as objective to make a relation among information theories and the Information Literacy discourse. It is an exploratory research, with qualitative approach, which has as data collect instrument the bibliographic and the documental research. It approaches the information concepts and its paradigms. It presents Information Science, its concept and subareas. It has as results the fact that Information Literacy has three distinct approaches according to the information paradigms: a physical, which comprehends the Information Literacy under a view of access f documents and data; a cognitive, which comprehends the role of the satisfaction of the individual’s information needs; and a social view, that understand the role of the Information Literacy as important to individual’s social, political, ethical and political background. Concludes that Information Literacy presented distinct characteristics at the same time information theories developed, emphasizing sometimes the physical aspects of information, sometimes its cognitive aspects and also its social aspects.&nbsp

Estudos teóricos da dinâmica da interação entre infecções virais e o sistema imunológico tem contribuído para o entendimento e previsão de doenças (NOWAK; MAY, 2000; PERELSON, 2002). Além disso, ferramentas de teoria de informação têm sido úteis para a análise e quantificação da presença de padrões em sinais complexos, em particular, sequências genéticas (SCHMITT; HERZEL, 1997; NOWAK; HAEUSSLER, 2013).

This text is a review of the lecture entitled Communicative efficiency, information theory and the limits of human mind delivered by Dr. Natalia Levshina at Abralin ao vivo – Linguists online event on July 6th, 2020. Through her talk, the lecturer seeks to problematize the issue of communicative efficiency ant its relationship with information theory and pragmatics, using linguistic examples both from human speech and artificial languages. At the end of her argumentation, the researcher talks about challenges and points out some possible solutions for the development of communicative efficiency theory using for that experiments with artificial language learning. Neste texto, resenha-se a conferência da pesquisadora Dr.ª Natalia Levshina intitulada Eficiência comunicativa, teoria da informação e os limites da mente humana proferida no evento Abralin ao vivo – Linguists online, no dia 06 de julho de 2020. A conferencista, por meio de sua fala, busca problematizar a questão da eficiência comunicativa e sua relação com a teoria da informação e a pragmática, utilizando exemplos linguísticos tanto da fala humana quanto de línguas artificiais. Ao final de sua arguição, a pesquisadora discorre sobre desafios e aponta possíveis soluções para o desenvolvimento da teoria da eficiência comunicativa utilizando para tanto experimentos com a aprendizagem de línguas artificiais.

Unlike pressure or temperature, the concept of entropy, while sharing abstraction and importance similar to the concept of energy, clash of the last for not being intuitive, in addition to the ambiguity historically linked to it due to developments related to the Thermodynamics second's Law. In this work, we seek to promote a reflection on the existing discrepancies around the conceptualization of entropy in terms of disorder and its impacts on the learning process at all levels of teaching, listing other conceptual possibilities, among which Shannon’s entropy, seen as more adequate to represent the entire body of multidisciplinary knowledge arising from information theory, including quantum computing. The work takes into account the publications of the Israeli chemist Arieh Ben Naim and, taking advantage of the lack of other possible analogies for entropy in Brazilian literature, proposes an exhibition that contemplates the different perspectives around the theme as a bias towards a meaningful learning and therefore adapting all levels of education to maintain formalism (still phenomenological) of thermodynamics in line with the (new) Quantum Thermodynamics and with the current interdisciplinary approach to entropy. A diferencia de la presión o la temperatura, el concepto de entropía, aunque comparte una abstracción e importancia similar al concepto de energía, no está de acuerdo con este último por no ser intuitivo, además de la ambigüedad históricamente vinculada a él debido a los desarrollos relacionados con la segunda Ley de la Termodinámica. En este trabajo, buscamos promover una reflexión sobre las discrepancias existentes en torno al concepto de entropía en términos de desorden y sus impactos en el proceso de aprendizaje en todos los niveles de educación, enumerando otras posibilidades conceptuales, entre las cuales la entropía de Shannon, considerada como más adecuado para representar todo el cuerpo de conocimiento multidisciplinario que surge de la teoría de la información, incluida la computación cuántica. El trabajo toma en cuenta las publicaciones de la química israelí Arieh Ben Naim y, aprovechando la falta de otras posibles analogías para la entropía en la literatura brasileña, propone una exposición que contempla las diferentes perspectivas en torno al tema como un sesgo hacia el aprendizaje significativo y adaptando, por lo tanto, todos los niveles de educación para mantener el formalismo (aún fenomenológico) de la termodinámica en línea con la (nueva) termodinámica cuántica y con el carácter interdisciplinario actual de la entropía. Diferente da pressão ou da temperatura, o conceito de entropia, embora compartilhe de abstração e importância semelhante ao conceito de energia, destoa desse último por não ser intuitivo, além da ambiguidade historicamente atrelada ao mesmo por conta dos desenvolvimentos relativos à segunda Lei da Termodinâmica. Neste trabalho, buscamos promover uma reflexão sobre as discrepâncias existentes em torno da conceituação de entropia em termos de desordem e seus impactos no processo de aprendizagem em todos os níveis de ensino, elencando outras possibilidades conceituais, dentre as quais a entropia de Shannon, tida como mais adequada para representar todo o corpo de conhecimento multidisciplinar advindo da teoria da informação, incluindo a computação quântica. O trabalho leva em conta as publicações do químico israelense Arieh Ben Naim e, aproveitando-se da inexistência de outras possíveis analogias para a entropia na literatura brasileira, propõe uma exposição que contemple as diferentes perspectivas em torno do tema como viés para uma aprendizagem significativa e adequando, portanto, todos os níveis de ensino a manter o formalismo (ainda fenomenológico) da termodinâmica em sintonia com a (nova) Termodinâmica Quântica e com o caráter interdisciplinar atual da entropia.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) The task of extracting features from images is a very important activity for many computer vision and image processing applications. Especially the characterization and identification of textures is a fundamental issue in this area which allows the promotion of the development of a wide range of interesting applications including medical image analysis, content image retrieval, object recognition, among others. Due to this importance, many kinds of research have been carried out in this area and, consequently, resulted in the development of a set of texture descriptors. However, in general, algorithms considered as the state of the art still present performance problems when applied in the presence of noise, since it does not maintain intrinsic properties of the image being analyzed. Assuming that random fields and wavelets are appropriate mathematical tools to assist in this process, opportunities open for the development of very interesting applications, with the potential to promote a high level of texture classification accuracy. While random fields model better the statistical properties of texture images, wavelets provide a robust tool for decomposition and multiresolution analysis. In addition, information theory-based measurements, such as Fisher information and Shannon entropy of Gaussian Markov random field models obtained from the sub-bands of a wavelet decomposition tree are able to measure texture patterns. If the dimensionality of the calculated texture descriptors is high, nonlinear dimensionality reduction methods based on manifold learning techniques can be used. Our perception is that manifold learning techniques are capable of selecting discriminative characteristics from a high dimensionality space. The aim of this research work was to propose new approaches based on the use of information theory, deep and manifold learning to characterize and classify texture images. To this end, three new approaches have been proposed: (1) descriptor design based on Fisher information matrices of Gaussian Markov random field models obtained from the sub-bands of a wavelet decomposition tree; (2) descriptor design based on the application of manifold learning methods acting as a selector of relevant texture information; and (3) descriptor design based on the combination of deep and manifold learning. Experimental results demonstrated that the proposed methods are competitive with related state of the art descriptors. A tarefa de extração de características a partir de imagens é uma atividade de grande importância para várias aplicações de visão computacional e de processamento de imagens. Principalmente a caracterização e identificação de texturas é uma questão fundamental nessa área, e permite a promoção de desenvolvimento de uma gama ampla de aplicações interessantes que inclui análise de imagens médicas, recuperação de imagens por conteúdo, reconhecimento de objetos, entre outras. Devido a essa importância, muitas pesquisas vêm sendo realizadas nessa área e, consequentemente, resultaram no desenvolvimento de um conjunto de descritores de texturas. Contudo, em geral, algoritmos considerados como o atual estado da arte apresentam ainda problemas de performance quando aplicados na presença de ruído, uma vez que não se mantém propriedades intrínsecas da imagem sendo analisada. A partir do princípio de que, campos aleatórios e wavelets sejam ferramentas matemáticas apropriadas para auxiliar nesse processo, oportunidades se abrem para o desenvolvimento de aplicações bastante interessantes, com potencial de promover um alto nível de acerto na classificação de texturas. Enquanto campos aleatórios modelam bem as propriedades estatísticas das imagens de texturas, wavelets fornecem uma ferramenta robusta para decomposição e análise multiresolução das mesmas. Além disso, as medidas baseadas na teoria da informação, como por exemplo, a informação de Fisher e a entropia de Shannon de modelos de campos aleatórios Gaussianos Markovianos obtidas a partir das subbandas de uma árvore de decomposição wavelet são capazes de mensurar padrões de textura. Caso a dimensionalidade dos descritores de textura calculados seja alta, é possível utilizar métodos de redução de dimensionalidade não lineares baseados em técnicas de aprendizado de variedades. Nossa percepção é que técnicas de aprendizado de variedades são capazes de selecionar características discriminativas a partir de um espaço de alta dimensionalidade. O objetivo deste trabalho de pesquisa foi propor novas abordagens baseadas no uso de teoria da informação, aprendizado profundo e de variedades para caracterizar e classificar imagens de texturas. Para tal, três novas abordagens foram propostas: (1) concepção de descritor baseado nas matrizes de informação de Fisher de modelos de campos aleatórios Gaussianos Markovianos obtidas a partir das subbandas de uma árvore de decomposição wavelet; (2) concepção de descritor baseado na aplicação de métodos de aprendizado de variedades atuando como selecionador de informações de textura relevantes; e (3) concepção de descritor baseado na combinação de aprendizado profundo e de variedades. Resultados experimentais demonstraram que os métodos propostos são competitivos com descritores de estado da arte relacionados. CAPES: Código de Financiamento 001