Scielo RSS <![CDATA[TEMA (São Carlos)]]> http://www.scielo.br/rss.php?pid=2179-845120150001&lang=en vol. 16 num. 1 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.br/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.br <![CDATA[Notas Editoriais]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2179-84512015000100001&lng=en&nrm=iso&tlng=en <![CDATA[Controle Ótimo da Fermentação Alcoólica em Reator Batelada Alimentada usando Computação Bio-Inspirada]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2179-84512015000100003&lng=en&nrm=iso&tlng=en O modo de operação batelada alimentada é reconhecido por amenizar os efeitos de inibição causados pelo produto e pelo substrato no processo de fermentação alcoólica. A otimização dinâmica deste processo para fins de maximização da sua produtividade, através do controle da vazão de alimentação do substrato, caracteriza um problema de controle ótimo singular de difícil solução devido a flutuação do índice diferencial. Neste trabalho, este problema de otimização é resolvido usando o Algoritmo de Colônia de Morcegos, técnica bio-inspirada na natureza que se fundamenta no comportamento social de colônias de morcegos. Os resultados obtidos com este algoritmo são comparados a uma estratégia utilizada para a transformação do problema original em um de identificação de fases de índice diferencial flutuante e de tempos de transição entre elas. Na aplicação proposta são consideradas restrições na produtividade, na variável de controle e no volume do fermentador, para operação com tempo livre. São analisadas o efeito das restrições operacionais e das condições iniciais sobre os perfis ótimos.<hr/>The fed-batch operation is recognized by soften the inhibition effects caused by product and substrate in alcoholic fermentation process. The dynamic optimization of this process for purposes of productivity maximization, through control of substrate feed flow, characterizes a singular optimal control problem of difficult solution due to differential index fluctuation. In this work, this optimization problem is solved using the Bat Colony Algorithm, bio-inspired technique in nature that is based on social behavior of bats colonies. The results obtained with this algorithm are compared to a strategy used for transformation of original problem in one of phases identification. In application proposed are considered constraints of productivity, control variable and volume, for operation with free time. <![CDATA[Additional Constraints to Ensure Three Vanishing Moments for Orthonormal Wavelet Filter Banks and Transient Detection]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2179-84512015000100017&lng=en&nrm=iso&tlng=en This article presents an improvement to the formulation of Sherlock and Monro for the wavelet parameterization for the obtainment of the restrictions which ensure three vanishing moments. In order to test the formulation presented, a transient signal detection is presented.<hr/>Este artigo apresenta uma melhoria para a formulação de Sherlock e Monro para a parametrização wavelet para a obtenção das restrições que garantem três momentos nulos. A fim de testar a formulação apresentada, um exemplo de detecção de transitórios em sinais é apresentada. <![CDATA[The Influence of Temporal Migration in the Synchronization of Populations]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2179-84512015000100031&lng=en&nrm=iso&tlng=en A discrete metapopulation model with temporal dependent migration is proposed in order to study the stability of synchronized dynamics. During each time step, we assume that there are two processes involved in the population dynamics: local patch dynamics and migration process between the patches that compose the metapopulation. We obtain an analytical criterion that depends on the local patch dynamics (Lyapunov number) and on the whole migration process. The stability of synchronized dynamics depends on how individuals disperse among the patches.<hr/>Um modelo metapopulacional com migração dependente do tempo é proposto a fim de estudarmos a estabilidade de trajetórias sincronizadas. Durante cada geração, consi deramos que existem dois processos na dinâmica populacional: a dinâmica local e a mi gra ção entre os sítios que compõem a metapopulação. Obtemos um critério para a ocorrência de sincronização que depende da dinâmica local (número de Lyapunov) e de todo o processomigratório. A estabilidade de trajetórias sincronizadas depende de como os indivíduosmigram entre os sítios. <![CDATA[Fuzzy Modeling of Reoccupation of a Leaf-cutting Ants' Trail]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2179-84512015000100041&lng=en&nrm=iso&tlng=en In this paper we model the reoccupation of a trail by leaf-cutting ants. The mathematical modeling consists in studying the leaf-cutting ants' displacement towards an attraction area and their return to the nest. To carry out this research, we utilized the diffusion-advection equation, where the dispersion and velocity towards x and y are fuzzy parameters. The experts affirm that the pheromone is an important variable concerning trail reoccupation because it influences leaf-cutting ants dispersion and velocity of displacement. The numerical simulations took into account the pheromone through the Fuzzy Rule-Based System (FRBS). The numerical results are compatible with the biological phenomenon studied.<hr/>Neste trabalho, nós modelamos a reocupação de uma trilha de formigas cortadeiras. A modelagem matemática consiste em estudar o deslocamento de formigas cortadeiras em direção a uma região de atração e o retorno das mesmas para o formigueiro. Para conduzir esta pesquisa, nós utilizamos uma equação de difusão-convecção, na qual a dispersão e a velocidade nas direções horizontal (x) e vertical (y) são parâmetros fuzzy. Os especialistas afirmam que o feromônio é uma importante variável no que se refere à reocupação de uma trilha porque o mesmo pode interferir no comportamento das formigas cortadeiras, ocasionando alterações na dispersão e na velocidade do deslocamento. As simulações numéricas levaram em consideração o feromônio através de Sistemas Baseados em Regras Fuzzy (SBRF). Os resultados numéricos são compatíveis com o fenômeno biológico estudado. <![CDATA[A Study on Subjectivities of Type 1 and 2 in Parameters of Differential Equations]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2179-84512015000100051&lng=en&nrm=iso&tlng=en This study presents the Verhulst's model for the analysis of population growth with the rate of reproductivity depending on the fertility rate and the country economic development. These linguistic variables are defined through Fuzzy Rule-Based Systems (FRBS). The analysis is made for FRBS types 1 and 2 where in the first case, the inference method used is Mamdani's and the defuzzification is the center of gravity. For type-2 FRBS is used as input variables interval type-2 fuzzy sets, and as output intervals. The output is defuzzificated by the Type Reducer method that use the algorithm of Karnik-Mendel (KM). The aim of this study is to compare the solutions of the Verhulst's model where the parameter, rate of reproductivity, is determined through the type-1 and type-2 FRBS. The comparison is made computing the region built from the solutions corresponding to the minimum and maximum rate. It has been noticed that the region corresponding to type-2 FRBS is contained in the region built similarly from type-1 FRBS, showing a higher accuracy in the response [1], [2], [4].<hr/>Este estudo apresenta o modelo do Verhulst para a análise do crescimento da população com a taxa de reprodutibilidade, dependendo da taxa de fecundidade e do desenvolvimento econômico do país. Estas variáveis linguísticas são definidas através de sistemas baseados em regras fuzzy (SBRF). A análise é feita para SBRF tipos 1 e 2 em que, no primeiro caso, o método usado é a inferência de Mamdani e a defuzificação é o centro de gravidade. Para o tipo 2 SBRF é usado como variáveis de entrada dos conjuntos fuzzy do tipo 2 intervalar, e intervalos como os de saída. A saída é defuzzificada pelo método de Redutor tipo que usa o algoritmo de Karnik-Mendel (KM). O objetivo deste estudo é comparar as soluções do modelo de Verhulst, onde o parâmetro, a taxa de reprodutibilidade, é determinado através das SBRF tipo 1 e tipo 2. A comparação é feita computando as regiões construída a partir das soluções correspondentes à taxa máxima e mínima. Foi notado que a região correspondente ao tipo-2 SBRF está contida na região construído de forma semelhante a partir de tipo 1 SBRF, mostrando uma maior precisão na resposta [1], [2], [4]. <![CDATA[Exact Barrier Option Valuation with Deterministic Volatility]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2179-84512015000100061&lng=en&nrm=iso&tlng=en Focus, in the past four decades, has been obtaining closed-form expressions for the noarbitrage prices and hedges of modified versions of the European options, allowing the dynamic of the underlying assets to have non-constant parameters. In this paper, we obtain a closed-form expression for the price and hedge of an up-and-out European barrier option, assuming that the volatility in the dynamic of the risky asset is an arbitrary deterministic function of time. Setting a constant volatility, the formulas recover the Black and Scholes results, which suggestsminimum computational effort. We introduce a novel concept of relative standard deviation for measuring the exposure of the practitioner to risk (enforced by a strategy). The notion that is found in the literature is different and looses the correct physical interpretation. The measure serves aiding the practitioner to adjust the number of rebalances during the option's lifetime.<hr/>As quatro últimas décadas registraram um considerável esforço de pesquisa na obtenção de formas fechadas para os preços livres de arbitragem de versões modificadas de opções européias assim como para as estratégias associadas, permitindo-se também que a dinâmica do ativo de risco subjacente exibisse parâmetros não necessariamente constantes. Nesse trabalho obtemos a forma fechada do preço e da estratégia associada considerando uma opção com barreira up-and-out com volatilidade representada por funções determinísticas arbitrárias. Particularizando-se a volatilidade para o caso constante, as expressões resgatamas fórmulas de Black &amp; Scholes. Este fato sugere que o tempo de processamento computacional seja mínimo. Introduzimos também um novo critério de desvio padrão relativo para aferição da exposição do agente financeiro ao risco (induzido pela estratégia), posto que o critério usual encontrado na literatura não traz uma correta interpretaçã física. A nova medida vem orientar o agente financeiro no ajuste do número de intervenções no porfolio até a expiração da opção. <![CDATA[Harmonic Analysis of Multipath Index Time Series in GPS Stations]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2179-84512015000100071&lng=en&nrm=iso&tlng=en The identification of the cyclical and seasonal variations can be very important in time series. In this paper, the aim is to identify the presence of cyclical or seasonal variations in the indices of the multipath effect on continuous GPS (Global Positioning System) stations. Due to the model used to obtain these indices, there should not have cyclical variations in these series, at least due to the multipath effect. In order to identify the presence of cyclical variations in these series, correlograms and Fourier periodograms were analyzed. The Fisher test for seasonality was applied to confirm the presence of statistical significant seasonality. In addition, harmonic models were adjusted to check in which months of the year the cyclical effects are occurring in the multipath indices. The possible causes of these effects are pointed out, which will direct the upcoming investigations, as well as the analysis and correlations of other series. The importance of this analysis is mainly due to the fact that errors in the collected signals of these stations will directly influence the accuracy of the results of the whole community that directly or indirectly uses GPS data.<hr/>A identificação de variações cíclicas e sazonais é muito importante em séries temporais. Neste artigo, objetiva-se identificar a presença de variações cíclicas e sazonais nos índices do efeito do multicaminho em estações GPS (Global Positioning System) de monitoramento contínuo. Devido ao modelo usado na obtenção de tais series, não deveriam existir variações cíclicas nas mesmas, pelo menos devido ao multicaminho. No sentido de identificar a presença de variações cíclicas nestas séries, foram analisados correlogramas e periodogramas de Fourier. Para confirmar a presença de sazonalidade estatisticamente significativa, foi utilizado o teste de Fisher para sazonalidade. Além disso, modelos harmônicos foram ajustados para verificar em que meses do ano os picos dos efeitos cíclicos estão ocorrendo. As possíveis causas dos efeitos são apontadas, as quais direcionarão investigações futuras, bem como a análise e correlações com outras séries. A importância desta análise se deve principalmente ao fato de que erros nos sinais coletados afetarão a acurácia dos resultados de toda a comunidade que usam dados GPS diretamente ou indiretamente.