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Le mouvement brownien fractionnaire (mbf) constitue un important outil de modélisation utilisé dans plusieurs domaines (biologie, économie, finance, géologie, hydrologie, télécommunications, etc.) ; toutefois, ce modèle ne parvient pas toujours à donner une description suffisamment fidèle de la réalité, à cause, entre autres, des deux limitations suivantes : d’une part le mbf est un processus gaussien, et d’autre part, sa rugosité locale (mesurée par un exposant de Hölder) reste la même tout le long de sa trajectoire, puisque cette rugosité est partout égale au paramètre de Hurst H qui est une constante. En vue d'y remédier, S. Stoev et M.S. Taqqu (2004 et 2005) ont introduit le mouvement multifractionnaire stable linéaire (mmsl) ; ce processus stochastique strictement α-stable (StαS), désigné par {Y(t)}t, est obtenu en remplaçant la mesure brownienne par une mesure StαS et le paramètre de Hurst H par une fonction H(.) dépendant de t. On se place systématiquement dans le cas où cette fonction est continue et à valeurs dans l’intervalle ouvert ]1/α,1[. Il convient aussi de noter que l’on a pour tout t, Y(t)=X(t,H(t)), où {X(u,v)}(u,v) est le champ stochastique StαS, tel que pour tout v fixé, le processus {X(u,v)}u est un mouvement fractionnaire stable linéaire. L'objectif de la thèse est de mener une étude approfondie du mmsl, au moyen de méthodes d’ondelettes ; elle consiste principalement en trois parties. (1) On détermine de fins modules de continuité, globaux et locaux de {Y(t)}t ; cela repose essentiellement sur une nouvelle représentation de {X(u,v)}(u,v), sous la forme d’une série aléatoire, dont on montre la convergence presque sûre dans certains espaces de Hölder. (2) On introduit, via la base de Haar, une autre représentation de {X(u,v)}(u,v) en série aléatoire ; cette dernière permet la mise en place d'une méthode de simulation efficace du mmsl, ainsi que de ses parties hautes et basses fréquences. (3) On construit des estimateurs par ondelettes du paramètre fonctionnel H(.) du mmsl, ainsi que de son paramètre de stabilité α.

Fractional Brownian Motion (FBM) is an important tool in modeling used in several areas (biology, economics, finance, geology, hydrology, telecommunications, and so on); however, this model does not always give a sufficiently accurate description of reality, two important ones among its limitations, are the following: on one hand, FBM is a Gaussian process, and on the other hand, its local roughness (measured through a Hölder exponent) remains the same all along its path, since this roughness is everywhere equal to the Hurst parameter H which is a constant. In order to overcome the latter two limitations, S. Stoev and M.S. Taqqu (2004 and 2005) introduced Linear Multifractional Stable Motion (LMSM); this strictly α-stable (StαS) stochastic process, denoted by {Y(t)}t , is obtained by replacing the Brownian measure by a StαS one and the Hurst parameter H by a function H(.) depending on t. One assumes the latter function to be continuous and with values in the open interval (1/α,1).…

Advisors/Committee Members: Ayache, Antoine (thesis director).

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Ao se tratar de mercado de capitais, dentre seus principais fatores de análise, encontra-se a discussão a respeito da teoria de eficiência de mercado que é uma teoria que diverge em relação ao comportamento do preço dos ativos, no que diz respeito à sua linearidade ou não. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo analisar o comportamento dos principais índices das dez maiores bolsas de valores do mercado, durante o período de junho de 1999 a junho de 2009. Para realização de tal análise foi utilizada a estatística R/S e o cálculo do Expoente de Hurst, por sua vez, validado pelo Teste Estatístico de Wald. A utilização desta metodologia permitiu investigar a presença da memória longa persistente, anti-persistente ou a identificação de um passeio aleatório. Os resultados evidenciaram que, de modo geral, os índices apresentaram presença de memória longa persistente na maior parte do período analisado, devendo-se ressaltar que apenas no período próximo à crise financeira de 2008 foi possível identificar forte presença de um comportamento aleatório. Assim, foi possível aceitar a hipótese de que os mercados são ineficientes na maioria das séries históricas de retornos dos índices.

When it comes to the capital market, among its main factors of analysis, it´s found the debate concerning the market efficiency theory, which is a theory that differs in relation to the behavior of the asset´s price, concerning its linearity or not. In this way, this work aims to analyse the behavior of the main index of the ten major stock market, from june 1999 until june 2009. To the achievement of such analysis it was used the R/S statistics and the Hurst Exponent, which was, validadet by the Wald Test Statistics. The employment of such methodology allowed to investigate the presence of the long persistence memory, anti-persistence or the identification of a random walk. The results showed that, on the whole, the indexes showed the presence of the long persistence memory most of the analysed period, saying the only in the period close to the financial crisis of 2008, it was possible to identify a relevant presence of a random behavior. So, it was possible to accept the hipothesis that the markets are ineffectual in most of the historical series of restoration of indexes.

Advisors/Committee Members: Pimenta Júnior, Tabajara.

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Cette thèse est divisée en trois chapitres distincts, ayant comme dénominateur commun l'analyse stochastique de certains champs gaussiens. Les processus stochastiques multiparamétriques qui apparaissent dans ce manuscrit sont généralement auto-similaires. L'auto-similarité est la propriété qu’un processus stochastique préserve sa loi après un changement d'échelle du temps. Dans une première partie, nous avons mis en évidence des nouveaux aspects du drap brownien fractionnaire en utilisant essentiellement la notion de la transformation de Lamperti. Un focus sur l'équation différentielle stochastique vérifiée par cette transformée, a été aussi évoqué. Dans une deuxième partie, nous avons analysé le comportement asymptotique en loi des variations quadratiques spatiales des processus qui sont des solutions de deux types d'équations différentielles stochastiques partielles des ondes perturbées par deux sortes des bruits gaussiens auto-similaires. L'outil principal de notre raisonnement était des nouveaux critères basés sur le calcul stochastique de Malliavin et combinés avec la méthode classique de Stein. En guise d'application, nous avons construit un estimateur de l'indice de Hurst H du bruit fractionnaire en se basant sur les variations quadratiques étudiées.

This thesis is divided into three distinct chapters with a common denominator which is the stochastic analysis of some Gaussian fields. The multi-parameter stochastic processes that appeared in this manuscript are generally self-similar. Self-similarity is the property that a stochastic process preserves its law after a scaling of time. Firstly, we deduced new aspects of the fractional Brownian sheet, using essentially the notion of the Lamperti transform. A Focus on the stochastic differential equation verified by this transform sheet was also mentioned. Secondly, we analyzed the asymptoticbehavior of the spatial quadratic variations of processes that are solutions of two types of stochastic wave equations perturbed by two kinds of self-similar Gaussian noises. The main tool in our reasoning was new criteria based on the Malliavin calculus and combined with the classical method of Stein. As an application, we constructed, by the aid of the quadratic variations, an estimator of the Hurst index H of the fractional noise.

Advisors/Committee Members: Tudor, Ciprian A. (thesis director), Zili, Mounir (thesis director).

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O principal objetivo do presente trabalho foi aplicar métodos recentemente desenvolvidos em física-estatística às séries temporais, em especial neste trabalho, a intervalos de batimentos cardíacos obtidos a partir de sinais de pressão arterial (PA) do bicho preguiça (Bradypus variegatus), com a finalidade de identificar diferenças em termos de fractalidade no sistema de controle autonômico relacionadas às diferentes situações vividas pelo animal ao longo de 48 horas (períodos claro e escuro). Procurou-se investigar se alterações ambientais produzem tendências ou têm influências sobre o sistema de controle autonômico, utilizando métodos de análise multifractal, como Multifractal Detrended Fluctuations Analysis (MF-DFA). Devido às condições nas quais os dados de PA de preguiça foram obtidos, isto é, obtidos a intervalos de 15 minutos, fez-se necessário a adaptação dos dados para aplicação da técnica MF-DFA. Para validação das adaptações, testes com eletrocardiogramas de humanos nos deram suporte para trabalhar com os dados de intervalos de batimentos cardíacos do bicho-preguiça. Os resultados obtidos mostraram que existe um aumento significativo demultifractalidade nos intervalos de batimentos cardíacos do bicho preguiça no período claro em relação ao escuro

The main objective of the present work was to apply recently developed in methods in physics-statistics to the time series, especifically in this work, to intervals of heart beats obtained from blood pressure signs (BP) of the sloth (Bradypus variegatus), with the purpose of identifying differences in fractality terms in the system of autonomous control related to the different situations lived by the animal along 48 hours (light-dark cycles). One tried to investigate if environmental changings may produce tendencies or have influence on the autonomous control system, using analysis multifractal methods, like Multifractal Detrended Fluctuations Analysis (MF-DFA). Due to the conditions in which the sloth BP data were obtained, that is, obtained to intervals of 15 minutes, it was necessary the adaptation of data for application of the technique MF-DFA. For validation of the adaptations, tests with humans electrocardiograms gave us support to work with the interbeats data of sloth. The obtained results showed asignificant increasement of multifractalidade in the intervals of heartbeats of the sloth in the light cycle in relation to the dark cycle.

Advisors/Committee Members: Tatijana Stosic, Borko Stosic, Wilson Rosa de Oliveira Júnior.

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The main objective of the present work was to apply recently developed in methods in physics-statistics to the time series, especifically in this work, to intervals of heart beats obtained from blood pressure signs (BP) of the sloth (Bradypus variegatus), with the purpose of identifying differences in fractality terms in the system of autonomous control related to the different situations lived by the animal along 48 hours (light-dark cycles). One tried to investigate if environmental changings may produce tendencies or have influence on the autonomous control system, using analysis multifractal methods, like Multifractal Detrended Fluctuations Analysis (MF-DFA). Due to the conditions in which the sloth BP data were obtained, that is, obtained to intervals of 15 minutes, it was necessary the adaptation of data for application of the technique MF-DFA. For validation of the adaptations, tests with humans electrocardiograms gave us support to work with the interbeats data of sloth. The obtained results showed asignificant increasement of multifractalidade in the intervals of heartbeats of the sloth in the light cycle in relation to the dark cycle.

O principal objetivo do presente trabalho foi aplicar métodos recentemente desenvolvidos em física-estatística às séries temporais, em especial neste trabalho, a intervalos de batimentos cardíacos obtidos a partir de sinais de pressão arterial (PA) do bicho preguiça (Bradypus variegatus), com a finalidade de identificar diferenças em termos de fractalidade no sistema de controle autonômico relacionadas às diferentes situações vividas pelo animal ao longo de 48 horas (períodos claro e escuro). Procurou-se investigar se alterações ambientais produzem tendências ou têm influências sobre o sistema de controle autonômico, utilizando métodos de análise multifractal, como Multifractal Detrended Fluctuations Analysis (MF-DFA). Devido às condições nas quais os dados de PA de preguiça foram obtidos, isto é, obtidos a intervalos de 15 minutos, fez-se necessário a adaptação dos dados para aplicação da técnica MF-DFA. Para validação das adaptações, testes com eletrocardiogramas de humanos nos deram suporte para trabalhar com os dados de intervalos de batimentos cardíacos do bicho-preguiça. Os resultados obtidos mostraram que existe um aumento significativo demultifractalidade nos intervalos de batimentos cardíacos do bicho preguiça no período claro em relação ao escuro

Advisors/Committee Members: Borko Stosic, Wilson Rosa de Oliveira Júnior, Tatijana Stosic.

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Analisamos neste trabalho, sobre a perspectiva multifractal, os registros de chuva de dezesseis estações meteorológicas localizadas no Brasil e em especial na Amazônia, situadas nas cidades de Altamira, Araguatins, Cáceres, Corumba, Cruzeiro do Sul, Guaíra, Ibotirama, Manaus, Oriximiná, Piranhas, Porto Velho, Santa Terezinha de Goiás, Santarém, São Paulo de Olivença, Tucuruí e Xambioá. Examinamos também, registros de anomalias de temperatura na superfície do mar (SSTA) relativos a sete regiões localizadas no oceanos Atlântico e Pacífico denominadas de Atlântico Norte, Atlântico Sul e Atlântico Tropical no oceano Atlântico e as regiões Nino 1 + 2, Nino 3, Nino 4 e Nino 3:4. Calculamos os espectros multifractais das séries temporais estudadas, referentes aos dados de chuva e de SSTA, utilizando a metodologia MF-DFA com inclusão do passo zero. Medimos os coeficientes de correlação entre os dados de chuva em relação aos dados de SSTA, encontrando uma fraca correlação entre as séries. Com base no d-Processo Multiplicativo Multinomial simulamos zeros em séries de chuva por meio de parâmetros obtidos através de ajustes polinomiais dos espectros multifractais

In this work we analyzed, on the multifractal perspective, the rainfall records from sixteen meteorological stations located in Brazil, especially in the Amazônia, in the towns of Altamira, Araguatins, Cáceres, Corumba, Cruzeiro do Sul, Guaíra, Ibotirama, Manaus, Oriximiná, Piranhas, Porto Velho, Santa Terezinha de Goiás, Santarém, São Paulo de Olivença, Tucuruí and Xambioá. As well the the records of the sea surface temperature anomalies-SSTA for seven regions located in the Atlantic and Pacific oceans, named North Atlantic, South Atlantic and Tropical Atlantic, in the Atlantic ocean, and Nino 1 + 2, Nino 3, Nino 4 and Nino 3:4, in the Pacific ocean. Using the MF-DFA methodology with the addition of the step zero, we calculated the multifractal spectra of the time series related to the rainfall and SSTA records. Also we obtained the correlation between the rainfall and the SSTA data, finding a weak correlation between these series. Based on the Multiplicative Multinomial d-Process, we simulated the zeros in the rainfall series, using the parameters obtained through the polynomial adjustments on the multifractal spectra. Keywords: Time series; rainfall; Multifractality; Hurst exponent

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Advisors/Committee Members: Frota, Hidembergue Ordozgoith da, CPF:04345908272, http://lattes.cnpq.br/5700103079488064.

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This paper uses concepts of persistence to describe the behavior of currency fluctuations between the regimes of fixed Exchange rates and floating Exchange. Therefore, we used the Hurst exponent, which is a tool that can characterize the persistence of a particular profile. The determination of this exponent was through RMS method, which relates the average standard deviation (or average roughness) of a profile (in our case this profile is the daily rate of U.S. dollars) with time intervals. When there is a power law between the values of average roughness and the time intervals, then the exponent of this law is referred as the Hurst exponent. The first objective of this work is observes the behavior of the Hurst exponent in the switching between regimes of fixed exchange rates and floating exchange rate for the developing countries: Brazil, Mexico and Argentina. The second is to observe, also from the Hurst analysis, if there is a pattern behavior of floating exchange rate regime for the developed countries Canada and Australia if this happens, we will associate the efficiency of the foreign exchange market with the Hurst exponent. We observed a pattern behavior for the developed countries in the shift between the two exchange rate regimes. This pattern was characterized by persistence, followed by a rapid decrease antipersistentes values for and followed by a rapid increase to persistent values. It was observed that the Hurst exponent values for the developing countries distance themselves from 0.5 (ordinary Brownian motion) then the developed ones. This corroborates the hypothesis that the exchange market efficiency is associated with the ordinary Brownian motion.

Este trabalho usa conceitos da propriedade persistência para descrever o comportamento das flutuações cambiais entre os regimes de câmbio fixo e câmbio flutuante. Para tanto, fez-se uso do cálculo do Expoente de Hurst, que é uma ferramenta que pode expressar a propriedade persistência de um determinado perfil. A determinação deste expoente foi via método RMS, que relaciona o desvio padrão médio (ou rugosidade média) de um perfil (no nosso caso esse perfil é a cotação diária do dólar) com intervalos de tempos determinados. Quando há uma lei de potência entre os valores das rugosidades médias com os intervalos de tempo considerados, então o expoente desta lei é denominado por expoente de Hurst. O primeiro objetivo deste trabalho é, a partir da análise de Hurst, observar o comportamento da mudança entre os regimes de câmbio fixo e câmbio flutuante dos países em desenvolvimento Brasil, México e Argentina. O segundo é o de observar, também a partir da análise de Hurst, se há um comportamento padrão do regime de câmbio flutuante para os países desenvolvidos Canadá e Austrália; caso isso ocorra, associaremos eficiência do mercado de câmbio com o expoente de Hurst. Observamos que houve um comportamento padrão dos países em desenvolvimento na mudança entre os dois regimes cambiais. Este padrão foi caracterizado por persistência; seguido por um rápido…

Advisors/Committee Members: José Garcia Vivas Miranda, Gilney Figueira Zebende, Roberto Fernandes Silva Andrade, Georges Souto Rocha.

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Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Estatística e Gestão de Informação

O investimento no mercado de ações é um dos tipos mais populares do mercado financeiro. O objetivo dos investidores e analistas financeiros é maximizar os lucros e minimizar as perdas, para tanto uma das técnicas mais utilizadas é a Análise Técnica. Tradicionalmente análises de ações são baseadas no histórico de preços com objetivo de prever o futuro. A abordagem desta pesquisa foi empregar indicadores da Análise Técnica com Mapas Auto-Organizáveis com o objetivo de fazer segmentação e posterior análise das variáveis mais significativas na descrição do comportamento do movimento dos preços. O índice utilizado foi Dow Jones Industrial Average no período de 2001 a 2011.

Advisors/Committee Members: Bação, Fernando, Marques, Nuno Cavalheiro.

▼ Alavancado pelo processo da globaliza??o, a qualidade tornou-se fun??o decisiva para a conquista de clientes e competitividade. Assim, as organiza??es est?o evoluindo para o aperfei?oamento de seus m?todos de gest?o, com intuito de atender aos requisitos exigidos pelos clientes. Dentro do contexto da gest?o da qualidade, um dos m?todos mais difundidos ? o Ciclo PDCA, que pode ser desdobrado dentro de cada processo da organiza??o e para o sistema de processos em sua totalidade. No setor de servi?os, a percep??o do cliente ? indispens?vel para altera??o de diretriz de controle (melhorias). Para isto, a estat?stica pode ser utilizada para viabilizar a coleta, o processamento e a disposi??o das informa??es, de forma que o conhecimento gerado ? utilizado, por meio do Ciclo PDCA, para atingir metas de melhoria. Neste sentido, o trabalho objetiva propor um modelo de infer?ncia estat?stica sobre a qualidade do processo de compra p?blica direta em Institui??o de Ensino. Para isso, foi analisada a rotina do setor de compras, na qual se fez o uso das ferramentas da qualidade e dos testes n?o param?tricos para fazer compara??es entre grupos de fatores. Com isso, foi poss?vel identificar os fatores que influenciam de forma significativa o aumento do tempo dos processos. A abordagem da pesquisa ? qualitativa, principalmente na coleta e an?lise dos dados, e quantitativa no tratamento. Quanto aos fins, a natureza da pesquisa ? explorat?ria e descritiva e quanto aos meios de investiga??o, um estudo de caso. Com base no marco te?rico, foi poss?vel elaborar um modelo de procedimentos para execu??o de uma experimenta??o que envolve o Ciclo PDCA, as ferramentas da qualidade e os testes n?o param?tricos para infer?ncia estat?stica sobre a qualidade do processo. A partir da aplica??o deste modelo, identificou-se que o fator valor alto ? o mais significativo no processo de compra p?blica direta. Fora este fator, a natureza do processo classificada como material permanente e processos que tramitam por mais de dezesseis setores tamb?m s?o fatores que influenciam no aumento do tempo. Dessa forma, foi poss?vel contribuir com a ?rea de gest?o da qualidade, visto que se delineou a respeito da infer?ncia estat?stica na qualidade em processos de compras, um assunto pouco difundido no ?mbito do setor p?blico. Advisors/Committee Members: Silva, Ocileide Cust?dio da, CPF:78592267404, http://lattes.cnpq.br/6820579608406432.

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L’émission de lumière est une puissante technique de localisation dans le domaine de l’analyse de défaillance des circuits intégrés. Depuis plusieurs années, elle est utilisée comme une technique capable de localiser et d’identifier des défauts émissifs, tels que les courants de fuites, en fonctionnement statique du composant. Cependant, l’augmentation d’intégration et des performances des circuits actuels implique l’apparition d’émissions de défauts dynamiques dus à l’utilisation de fréquences de fonctionnement de plus en plus élevées. Ces contraintes imposent une adaptation de la technique d’émission de lumière qui doit donc évoluer en même temps que l’évolution des circuits intégrés. C’est dans ce contexte que de nouveaux modes de détection, liés à l’émission de lumière, est apparu : PICA et TRE. Ainsi, les photons sont collectés en fonction du temps donnant ainsi une place importante à la technique par émission de lumière dynamique pour le debbug et l’analyse de défaillance en procédant à une caractérisation précise des défauts issus des circuits intégrés actuels. Pour répondre aux exigences dues à l’analyse du comportement dynamique des circuits intégrés, des méthodes ont été identifiées à travers la technique PICA et la technique d’émission en temps résolu connue sous le nom de technique mono-point TRE. Cependant, les techniques PICA et TRE sont exposées à un défi continu lié à la diminution des technologies et donc des tensions d’alimentation. Pour analyser des circuits de technologies futures à faible tension d’alimentation, il est nécessaire de considérer différentes approches afin d’améliorer le rapport signal sur bruit. Deux solutions sont présentées dans ce document : un système de détection optimisé et des méthodes de traitement de signal.

Light emission is a powerful technique for the characterization of failed integrated circuits. For years, faults have been identified in a static configuration of the device. Just by providing the power supply, abnormal current leakage could be located. With the growing complexity of devices, some fault may appear only in the middle of the test sequence. As a result the evolution of light emission was to use the same detector to acquire the image of a running circuit. A new mode of light emission came became available: PICA or picoseconds IC analysis. With this configuration, photons are collected as a function of time. This technique became mainstream for IC debug and failure analysis to precisely characterize IC. Light emission has also reached dynamic IC requirements through PICA and Single-point PICA also known as TRE. However, light emission and TRE is facing a continuous challenge with technologies shrinkage and its associated power supply voltage drop. To work with recent IC technologies with ultra low VDD voltage, it is necessary to take a different approach, to improve the signal to ratio. Two solutions are presented in this document: A best detection system and TRE and PICA signal processing development.

Advisors/Committee Members: Lewis, Dean (thesis director), Perdu, Philippe (thesis director).

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Neste trabalho fazemos um estudo que compara, sob a luz da Hipótese de Mercado Eficiente, uma técnica tradicional utilizada no estudo de séries temporais com uma técnica motivada pelos métodos de renormalização da Física Teórica. Utilizamos a técnica denominada Aproximação Auto-Similar para fazer previsões de alguns ídices financeiros para o período que corresponde a recente crise financeira mundial ocorrida em 2008. Uma revisão de alguns conceitos sobre sistemas dinâmicos se fez necessária para que um melhor entendimento do método proposto fosse alcançado. Usando o método Detrended Fluctuation Analysis (DFA), calculamos o valor do expoente de Hurst de algumas séries do índice Bovespa com a finalidade de determinar possíveis tendências de longo prazo e, de certa forma, justificar a utilização do método de renormalização proposto.

In this work we perform a study that compares, in the light of the Efficient Market Hypothesis, a traditional technique used in the study of time series with a technique motivated by renormalization methods of theoretical physics. We use the technique called the Self-Similar Aproximation to predict of some financial indices for the period that corresponds to the recent global financial crisis of 2008. A review of some concepts of systems was necessary for a better understanding of the proposed method was achieved. We also found the probability distributions that describe the log-price returns. Using the Detrended Fluctuation Analysis (DFA), we calculate the value of the Hurst exponent of some series of the Bovespa index in order to determine possible long-term trends and, in some way, justify the use of the renormalization method proposed.

Advisors/Committee Members: Joao Antonio Plascak, JUSSARA DE MATOS MOREIRA, Ronald Dickman, Ronald Dickman, Jose Guilherme Martins A Moreira.

▼ The dissertation studies the estimation of the degree of self-similarity and entropy of Shannon of several real electrocardiography (ECG) signals for healthy and non-healthy humans. The goal of the dissertation is to create a starting point algorithm which allows distinguishing between healthy and non-healthy subjects and can be used as a basis for further study of a diagnosis algorithm, necessarily more complex. We used a novel Hurst parameter estimation algorithm based on the Embedded Branching Process, termed modified Embedded Branching Process algorithm. The algorithm for estimation of entropy was based on Shannon‟s entropy. Both algorithms were applied on the spatial distribution of ECG signals in a windowed manner. The studied signals were retrieved from the Physionet website, where they are diagnosed as normal or as having certain pathologies. The results presented for the Hurst parameter estimation allow us to confirm the results already published on the temporal self-similarity of ECG signals, this time for its spatial distribution. We also conclude that the non-self similar signals belong to non-healthy subjects. The results obtained for entropy estimation on the spatial distribution of ECG signals also allowed a comparison between healthy and non-healthy systems. We obtained high entropy estimates both for healthy and non-healthy subjects; nevertheless, non-healthy subjects show higher variability of Shannon‟s entropy than healthy ones. Advisors/Committee Members: Santos, Nuno Manuel Garcia dos, Sousa, Miguel Castelo-Branco Craveiro.

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Muitas séries temporais exibem propriedades de escala multifractais com importantes implicações físicas. Neste trabalho usamos o método para a caracterização multifractal MF-DFA para calcular o expoente de Hurst generalizado [11], das séries de níveis de água de dezesseis estações hidrológicas dos principais rios brasileiros, sediadas nas cidades de Manaus, Óbidos, Porto Velho, Fonte Boa, Tucuruí, Marabá,Santarém, Cruzeiro do Sul, Xambio á, Conceição do Araguaia, Guaíra, Altamira, Caceres, Ladario, Barra e Piranhas. Essas estações estão localizadas em cidades de diferentes zonas climáticas do Brasil. Dessa ánalise, pudemos constatar que todas as séries exibem multifractalidade e comportamento não estacionário. Mostramos ainda, que o tipo de multifractalidade envolvido nesse processo e devido, essencialmente, a presença de diferentes tipos de correlações nas séries hidrológicas. Conseguimos exibir, de modo anal tico, uma equa ção que gera todos os espectros multifractais nas estacões trabalhadas, com erros máximos de 1%, a partir da generaliza c~ao do d-Processo Multiplicativo Multinomial, sugerindo a existência de uma multifractalidade universal no ciclo hidrológico dos rios brasileiros e por que não do planeta? Este trabalho mostra que e possível tratar as séries dos níveis de água dos rios brasileiros a partir da perspectiva multifractal e, disso, compreender melhor os aspectos complexos das propriedades de escalas que essas séries apresentam.

Many time series exihibit multifractal scale properties with important physical implications. We use the method for the multifractal characterization the MF-DFA (Mutifractal- Detrended Fluctuation Analysis) to calculate the generalized Hurst exponent [11] of water levels series of sixteen hydrological stations of the main Brazilian rivers, located in the cities of Manaus, Obidos, Lad ario, Porto Velho, Fonte Boa, Tucuru , Marab a, Santar em, Cruzeiro do Sul, Xambio a, Concei c~ao do Araguaia, Gua ra, Altamira, C aceres, Barra e Piranhas. These stations are placed in cities with di erent climate zones in Brazil. From this analysis, we concluded that all series exhibit multifractality and non-stationary behavior. We also show that the type of multifractality involved in this process is mainly due to the presence of di erent types of correlations in hydrological time series. We derive an analytic equation that generates the multifractal spectra for all the stations studied, with maximum errors of 1%, from the generalization of the d-Process Multiplied Multinomial. It suggests the existence of a universal multifractality in the hydrologic cycle of the Brazilian rivers and why not of the planet? This work shows that it is possible to treat the time series of water levels of the Brazilian rivers from a multifractal perspective, and therewith to have a better understanding of the complex aspects of the scale properties that these series exhibit.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Advisors/Committee Members: Gusmão, Marta Silva dos Santos, 240.454.892-15, http://lattes.cnpq.br/8041390600721249.

▼ Great has been the interest in anomalous diffusion because they are present in several areas of knowledge. The introduction of a memory profile in random walk environment give them a non-Markovian stochastic dynamics, whose temporal correlations may create superdiffusion, persistence and log-periodicity. We present an overview of memory profile literature and introduce our model. The binomial memory model can select different memory loss regions, from the old to the recent one. Thus, we investigate the impact of memory loss location on superdiffusive behavior of a random walker and unify some literature results. We verify that old memory generates higher superdiffusion measured by the Hurst coefficient, while recent memory tends to decrease superdiffusion, causing more walkers to undergo normal diffusion. We also investigate the short initial memory region, with zero tending standard deviation. We observe log-periodicity for some walkers suggesting different regions of log-periodic behavior, including those considered as normal diffusion. A particularity of the binomial model is an extremely symmetric result to Hxr diagram. Advisors/Committee Members: Araújo, João Medeiros de (advisor), 32271026415 (advisor).

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Sabe-se que, na literatura, existem muitos modelos para se fazer previsão para séries temporais financeiras. Sabe-se também que não há um modelo perfeito e que os mais utilizados atualmente são os modelos de redes neurais recorrentes e os da família GARCH. Referências internacionais apontam que existe uma técnica de medição de uma janela temporal para se identificar o tipo de comportamento existente em uma série temporal; tal técnica é conhecida como Expoente de Hurst. É uma medida que qualifica a série como persistente ou anti-persistente. Este trabalho analisou se o Expoente de Hurst, interfere na qualidade das previsões feitas com o modelo de redes neurais recorrentes com e sem o uso do filtro de ondaletas, utilizando os preços diários das principais commodities, ações negociadas no mercado e a taxa de câmbio. no período de janeiro de 1998 a dezembro de 2010. Com a pesquisa observa-se, na maioria dos casos, há uma possível melhora na qualidade das previsões para as séries antipersistentes.

It is known that there are a lot of models to forecast financial time series. It is known, also, that there is not a perfect model and the most used nowadays are the Recurrent Neural Network models and those from the GARCH family. International references point to a technique of measurement using windowing in order to identify the kind of behavior that is present in time series. This technique is known as Hurst Exponent. It is a measure that qualifies the time series as persistent or anti-persistent. This work analyzed if the Hurst Exponent interferes in the quality of the forecasts made with the Neural Network models with and without the wavelet filter, using the main commodities, stock prices, Ibovespa index and the Dollar/Real exchange rate in the period ranging from January 1998 to December 2010. The initial conclusions concerning the models worked out are positives.

Advisors/Committee Members: Lima, Fabiano Guasti.

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Cette thèse porte sur l'existence de champs browniens fractionnaires indexés par des variétés riemanniennes. Ces objets héritent des propriétés qui font le succès du mouvement brownien fractionnaire classique (H-autosimilarité des trajectoires ajustable, accroissements stationnaires), mais autorisent à considérer des applications où les données sont portées par un espace qui peut par exemple être courbé ou troué. L'existence de ces champs n'est assurée que lorsque la quantité 2H est inférieure à l'indice fractionnaire de la variété, qui n'est connu que dans un petit nombre d'exemples. Dans un premier temps nous donnons une condition nécessaire pour l'existence de champ brownien fractionnaire. Dans le cas du champ brownien (correspondant à H=1/2) indexé par des variétés qui ont des géodésiques fermées minimales, cette condition s'avère très contraignante : nous donnons des résultats de non-existence dans ce cadre, et montrons notamment qu'il n'existe pas de champ brownien indexé par une variété compacte non simplement connexe. La condition nécessaire donne également une preuve courte d'un fait attendu qui est la non-dégénérescence du champ brownien indexé par les espaces hyperboliques réels. Dans un second temps nous montrons que l'indice fractionnaire du cylindre est nul, ce qui constitue un exemple totalement dégénéré. Nous en déduisons que l'indice fractionnaire d'un espace métrique n'est pas continu par rapport à la convergence de Gromov-Hausdorff. Nous généralisons ce résultat sur le cylindre à un produit cartésien qui possède une géodésique fermée minimale, et donnons une majoration de l'indice fractionnaire de surfaces asymptotiquement proches du cylindre au voisinage d'une géodésique fermée minimale.

The aim of the thesis is the study of the existence of fractional Brownian fields indexed by Riemannian manifolds. Those fields inherit key properties of the classical fractional Brownian motion (sample paths with self-similarity of adjustable parameter H, stationary increments), while allowing to consider applications with data indexed by a space which can be for example curved or with a hole. The existence of those fields is only insured when the quantity 2H is inferior or equal to the fractional index of the manifold, which is known only in a few cases. In a first part we give a necessary condition for the fractional Brownian field to exist. In the case of the Brownian field (corresponding to H=1/2) indexed by a manifold with minimal closed geodesics this condition happens to be very restrictive. We give several nonexistence results in this situation. In particular we show that there exists no Brownian field indexed by a nonsimply connected compact manifold. Our necessary condition also gives a short proof of an expected result: we prove the nondegeneracy of fractional Brownian fields indexed by the real hyperbolic spaces. In a second part we show that the fractional index of the cylinder is null, which gives a totally degenerate case. We deduce from this result that the fractional index of a metric space is…

Advisors/Committee Members: Cohen, Serge (thesis director).

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A Depressão Alastrante (DA) foi descrita como uma onda de supressão da atividade elétrica do córtex em resposta a estímulos corticais. Neste trabalho investigamos a dinâmica da atividade cerebral registrada no eletrocorticograma (ECoG) a partir da dimensão fractal do espaço de fase e do coeficiente de Hurst (parâmetro que indica a presença de memória) do ECoG. Os ECoGs foram obtidos através de registros extracelulares na região cortical de ratos nutridos e desnutridos e digitalizados num microcomputador PC compatível. No sinal do ECoG pode-se observar que após o estímulo ocorreu um aumento, durante poucos milissegundos, da atividade elétrica cortical (fenômeno denominado de avalanche) seguido de uma depressão dessa atividade elétrica a nível mais baixo que da atividade elétrica normal do córtex (fenômeno denominado depressão alastrante - DA). Após alguns minutos a atividade elétrica cortical retorna ao seu nível de normalidade, aquele observado antes da estimulação cortical. Para realizar uma análise estatística da série temporal da atividade elétrica cortical (ECoG) dois parâmetros foram utilizados:i) a dimensão fractal (D) do espaço de fase do ECoG, e ii) o coeficiente H da análise R/S de Hurst, parâmetro que identifica correlação de longo alcance (memória) emséries temporais. Durante o fenômeno da avalanche os valores da dimensão fractal do espaço de fase (D =1,34 0,06, n= 30, para animais nutridos e D= 1,31 0,07, n= 32, em animais desnutridos) e da memória (H = 0,52 0,13, n= 30, em animais nutridos e H= 0,610,21, n= 32, em animais desnutridos) foram significativamente diferentes dos valores dos parâmetros tanto de antes da DA (D = 1,27 0,10, n= 41 e H = 0,32 0,07, n= 41, para animais nutridos e D= 1,18 0,14, n= 29 e H = 0,44 0,13, n= 29, em animais desnutridos) como de depois da DA (D = 1,28 0,10, n= 39 e H = 0,35 0,10, n= 39, para animais nutridos e D= 1,15 0,15, n= 30 e H = 0,43 0,13, n= 30, em animais desnutridos). Um teste de normalidade de Shapiro- Wilks mostrou que os parâmetros D e H não seguem distribuições normais. Por esta razão, um teste não paramétrico de Kruskal-Wallis e um teste post-hoc de Dunn foram usados na análise estatística. Esta análise mostra que em animais nutridos a dimensão fractal do espaço de fase do ECoG na avalanche é diferente das dimensões fractais (anterior e posterior a DA) com níveis de significância inferiores a 1%. O coeficiente H do ECoG na avalanche também difere dos Hs (antes da DA e após a DA) com níveis de significância inferiores a 0,1%. Para os animaisdesnutridos os parâmetros D e H na avalanche também diferiram significativamente dos seus valores antes e depois da DA. Quando animais nutridos e desnutridos foram comparados, diferenças significativas foram observadas entre os valores dos parâmetros D e H somente antes da DA. Concluindo assim, que a atividade elétrica do córtex cerebral de ratos nutridos e desnutridos durante o fenômeno da depressão alastrante é um processo caótico, reversível e apresenta memória.

The Cortical Spreading Depression (CSD) was described…

Advisors/Committee Members: Rosângela Paula Teixeira Lessa, Romildo Albuquerque Nogueira, Laélia Pumilla Botêlho Campos dos Santos.

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Canais iônicos são compostos de uma ou poucas moléculas de proteínas que se encontram nas membranas biológicas e constituem uma das vias possíveis para o transporte de íons através dessas membranas. Essas proteínas podem assumir diferentes estados conformacionais, abertos e fechados, fenômeno denominado de cinética de canais iônicos. As transições entre os estados cinéticos dos canais dependem das barreiras de energias potenciais que separam esses estados e, que podem ser controladas por campo elétrico, íons, substâncias químicas e outros agentes. Os tempos de permanências dos canais em cada um dos estados conformacionais têm sido modelados assumindo-se que este processo é markoviano. Um modelo caótico também foi proposto para modelar a cinética de canal iônico (LIEBOVITCH e TÓTH, 1991). Neste trabalho utilizamos a análise R/S de Hurst para testar a correlação de longo alcance (memória) na cinética de um canal para potássio ativado por cálcio em células de Leydig. O coeficiente de Hurst H, um parâmetro que mostra a memória existente em um processo cinético (NOGUEIRA et al., 1995), foi calculado para um registro de um canal para potássio ativado por cálcio e foi encontrado um valor de H = 0,66 0,044 (n=4), evidenciando que o sistema apresenta uma memória persistente. A análise R/S aplicada à seqüência temporal de aberturas e fechamentos obtida para um canal iônico simulado por um modelo caótico mostrou que esse modelo é inadequado para descrever a correlação de longo alcance encontrada nos dados experimentais. Como conclusão, este trabalho mostra que: (i) tempos de permanência para aberturas e fechamentos do canal para potássio ativado por cálcio em células de Leydig apresentam correlação de longo alcance (memória);(ii) o modelo caótico, proposto por Liebovitch e Tóth (1991), é inadequado para descrever a memória encontrada na cinética do canal.

Ionic channels are formed by one or few protein molecules found in biological membranes and constitute one of the possible ways for the transport of ions through these membranes. These proteins can assume different conformational open and closed states, phenomenon named ion channel kinetics. The transitions from one state to another are dependent on the potential energy barrier that separates them and can be controlled by electric field, ions, chemical substances and other physical agents. The dwell times in which the proteinchannel stays in one these conformational states have been modeled assuming that the process is Markovian. A chaotic model also was proposed for modeling the ion channel kinetics (LIEBOVITCH e TÓTH., 1991).In this work we use the R/S Hurst analysis to test the long-range correlation found in calcium-activated potassium channel kinetics in Leydig cells. The Hurst coefficient H, a parameter that show the memory existent in a kinetic process (NOGUEIRA et al., 1995), was calculated to a calcium-activated potassium channel in Leydig cells recording and it was equal to H = 0,660,044 (n=4), disclosing that the system presents a persistent memory. The R/S…

Advisors/Committee Members: Adauto José Ferreira de Souza, Romildo Albuquerque Nogueira, Cláudia Helena Dezotti.

▼ The Cortical Spreading Depression (CSD) was described as a wave of electric cortical activity suppression in reply to cortical stimulation. In this work we investigate the dynamics of the cerebral activity, registered in the electrocorticogram (ECoG), from the fractal dimension of the space of phase and the coefficient of Hurst (parameter that indicates the memory presence) of the ECoG. ECoG s had been extracellularly recorded in the cerebral cortex of nourished and malnourished rats and analysed with a PC-compatible microcomputer. In the signal of the ECoG can be observed that after the stimulation occurred an increase, during few milliseconds, of the cortical electric activity (called avalanche phenomenon), followed of a depression of this electric activity for levels lower than normal electric activity of the cortex (called cortical spreading depression - CSD phenomenon). After some minutes the cortical electric activity returns to its level of normality, that one observed before the cortical stimulation. To carry through an analysis statistics of the time series of the cortical electric activity (ECoG), two parameters had been used: (i) the fractal dimension (D)of the space of phase of ECoG and (ii) coefficient H of R/S analysis of Hurst, parameter that identifies long-range correlation (memory) in time series. During the phenomenon of the avalanche the values of the fractal dimension of the space of phase (D =1,34 0,06, n= 30, for nourished animals and D= 1,31 0.07, n= 32, in animals malnourished) and of the memory (H =0,52 0,13, n= 30, in nourished animals and H= 0,610,21, n= 32, in animals malnourished) were significantly different of the values of those parameters as before (D = 1,27 0,10, n= 41 and H = 0,32 0,07, n= 41, for nourished animals and D= 1,18 0,14, n=29 and H = 0,44 0,13, n= 29 , in animals malnourished) as after the CSD (D = 1,28 0,10, n= 39 and H = 0,35 0,10, n= 39, for nourished animals and D= 1,15 0,15, n= 30 and H = 0,43 0,13, n= 30, in animals malnourished). The Shapiro-Wilks test discloses that the parameters D and H do not follow a normal distribution. Thus a non-parametric test of Kruskal-Wallis and the post-hoc test of Dunn were used in the statistic analysis. That analysis showed that in nourished animals the fractal dimension of the space of phase of the ECoG in the avalanche is different of the fractal dimension (before and after the CSD), with equal levels of significance, p��0,01. The coefficientH of the ECoG in the avalanche differs also from the Hs (before of the CSD andafter the CSD), with equal levels of significance, p��0,001. For the malnourished animals the parameters D and H in avalanche differs significantly from values also before and after the CSD. When animals nourished and malnourished were compared, significant differences had been observed between the values of the parameters D and H only before of the CSD. In conclusion, the electric activity of the cerebral cortex of rats nourished and malnourished during the phenomenon of the spreading… Advisors/Committee Members: Rosângela Paula Teixeira Lessa, Laélia Pumilla Botêlho Campos dos Santos, Romildo Albuquerque Nogueira.

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Canais iônicos são compostos de uma ou poucas moléculas de proteínas que se encontram nas membranas biológicas e constituem uma das vias possíveis para o transporte de íons através dessas membranas. Essas proteínas podem assumir diferentes estados conformacionais, abertos e fechados, fenômeno denominado de cinética de canais iônicos. As transições entre os estados cinéticos dos canais dependem das barreiras de energias potenciais que separam esses estados e, que podem ser controladas por campo elétrico, íons, substâncias químicas e outros agentes. Os tempos de permanências dos canais em cada um dos estados conformacionais têm sido modelados assumindo-se que este processo é markoviano. Um modelo caótico também foi proposto para modelar a cinética de canal iônico (LIEBOVITCH e TÓTH, 1991). Neste trabalho utilizamos a análise R/S de Hurst para testar a correlação de longo alcance (memória) na cinética de um canal para potássio ativado por cálcio em células de Leydig. O coeficiente de Hurst H, um parâmetro que mostra a memória existente em um processo cinético (NOGUEIRA et al., 1995), foi calculado para um registro de um canal para potássio ativado por cálcio e foi encontrado um valor de H = 0,66 0,044 (n=4), evidenciando que o sistema apresenta uma memória persistente. A análise R/S aplicada à seqüência temporal de aberturas e fechamentos obtida para um canal iônico simulado por um modelo caótico mostrou que esse modelo é inadequado para descrever a correlação de longo alcance encontrada nos dados experimentais. Como conclusão, este trabalho mostra que: (i) tempos de permanência para aberturas e fechamentos do canal para potássio ativado por cálcio em células de Leydig apresentam correlação de longo alcance (memória);(ii) o modelo caótico, proposto por Liebovitch e Tóth (1991), é inadequado para descrever a memória encontrada na cinética do canal.

Ionic channels are formed by one or few protein molecules found in biological membranes and constitute one of the possible ways for the transport of ions through these membranes. These proteins can assume different conformational open and closed states, phenomenon named ion channel kinetics. The transitions from one state to another are dependent on the potential energy barrier that separates them and can be controlled by electric field, ions, chemical substances and other physical agents. The dwell times in which the proteinchannel stays in one these conformational states have been modeled assuming that the process is Markovian. A chaotic model also was proposed for modeling the ion channel kinetics (LIEBOVITCH e TÓTH., 1991).In this work we use the R/S Hurst analysis to test the long-range correlation found in calcium-activated potassium channel kinetics in Leydig cells. The Hurst coefficient H, a parameter that show the memory existent in a kinetic process (NOGUEIRA et al., 1995), was calculated to a calcium-activated potassium channel in Leydig cells recording and it was equal to H = 0,660,044 (n=4), disclosing that the system presents a persistent memory. The R/S…

Advisors/Committee Members: Cláudia Helena Dezotti, Romildo Albuquerque Nogueira, Adauto José Ferreira de Souza.

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Lorsqu'un biomarqueur est mesuré de façon répétée au cours du suivi de patients, il est d'abord nécessaire d'établir un critère, issu du profil d'évolution longitudinal du marqueur, afin de détecter la survenue d'un événement, ou d'en prédire la gravité. Nous avons développé une méthode de modélisation robuste de données longitudinales, afin de calculer les différents critères pour les patients, et d'en comparer les performances diagnostiques ou pronostiques. Dans un second temps, il faut déterminer un seuil de ce critère quantitatif au dessus ou en dessous duquel le test diagnostique est considéré comme positif. Une méthode Bayésienne d'estimation de ce seuil et de son intervalle de crédibilité a été développée. Ce travail a été appliqué au diagnostic de persistance locale de cellules cancéreuses après traitement par ultrasons d'un cancer de la prostate. Ce diagnostic est effectué à partir des mesures répétées d'antigène spécifique de la prostate (PSA), dont le nadir a été retenu, avec différents seuils, comme meilleur critère diagnostique. Ceci permet de n'effectuer des biopsies que lorsqu'il y a de fortes chances qu'elles soient positives.

For the early diagnosis or prognosis of an event in presence of repeated measurements of a biomarker over time, it is necessary to define a criterion, stemming from the longitudinal profiles of that marker. A method was developed for a robust modelling of marker measurements, to calculate the various criteria for the patients, and compare their diagnostic or prognostic accuracies. Using the continuous criterion as a diagnostic test requires the specification of a threshold. A Bayesian method was developed to estimate this threshold and its credible interval. This method was applied to the diagnosis of local prostate cancer persistence after an ultrasound treatment. The diagnosis relies on serial measurements of prostate specific antigen (PSA), whose nadir (along with several thresholds) was found to be the best diagnostic criterion. This allows to trigger biopsy only when this biopsy is likely to be positive.

Advisors/Committee Members: Ecochard, René (thesis director), Rabilloud, Muriel (thesis director).

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The model of strategic social capital has grown from science information, management and sociology theories. It allows, based on the point of view of information and knowledge management, the understanding of social capital and social networks for organizational strategies implementations. This model was built from the existing relations between the concepts of strategy, social capital, information management, and knowledge management, applied at Electoral Regional Court of Federal District (TRE-DF) to institutional planning function. The main goal was to demonstrate the strategic role of relationships in an organization. The proposed model is methodologically held by social network analysis besides his processing model. First of all, the data were collected by a social network analysis process that took structural and compositional data. The structural data were gathered considering actors and linkages between them and the network as a whole. The modeling unit was at the entire organizational level and some subgroups related to institutional planning. The compositional data were gathered from all actors identified. The social network analysis of TRE-DF, as a part of strategic social capital model application, showed some insights about networks and established some actions that aim the improvement of organizational activities and the knowledge about relationship networks related to institutional planning. These outcomes showed that social capital and social networks must be considered strategic as well as an important management tool.

A partir de teorias oriundas da Ciência da Informação, da administração e da sociologia, foi criado o modelo de capital social estratégico, que permite, com a visão da gestão da informação e do conhecimento, a compreensão do capital social e das redes sociais para a implementação de estratégias organizacionais. Este modelo foi construído a partir das relações existentes entre os conceitos de estratégia, capital social e gestão da informação e do conhecimento aplicados à função de planejamento institucional do Tribunal Regional Eleitoral do Distrito Federal (TREDF), e tem por objetivo demonstrar o papel estratégico dos relacionamentos em uma organização. O modelo proposto possui sustentação metodológica na análise de redes sociais em conjunto com o que o capital social estratégico denomina de modelo processual. Inicialmente, os dados foram coletados a partir da aplicação da análise de redes sociais, buscando coletar os dados estruturais e de composição. Os dados estruturais foram coletados levando-se em consideração os atores, as ligações e as redes como um todo. A unidade de modelagem foi toda a organização e alguns subgrupos que fazem parte do processo de planejamento institucional. Os dados de composição foram coletados a partir dos atores identificados nas estruturas de redes. A análise das redes sociais do TRE-DF como uma das partes para a aplicação do modelo do capital social estratégico proporcionou a compreensão e a determinação de ações visando à melhoria das atividades…

Advisors/Committee Members: Henrique Flávio R. da Silveira, Antonio Lisboa Carvalho de Miranda, Suzana Pinheiro Machado Mueller, Hércules Antônio do Prado, Emir José Suaiden.

▼ The study of complex systems has become a prestigious area of science, although relatively young . Its importance was demonstrated by the diversity of applications that several studies have already provided to various fields such as biology , economics and Climatology . In physics , the approach of complex systems is creating paradigms that influence markedly the new methods , bringing to Statistical Physics problems macroscopic level no longer restricted to classical studies such as those of thermodynamics . The present work aims to make a comparison and verification of statistical data on clusters of profiles Sonic ( DT ) , Gamma Ray ( GR ) , induction ( ILD ) , neutron ( NPHI ) and density ( RHOB ) to be physical measured quantities during exploratory drilling of fundamental importance to locate , identify and characterize oil reservoirs . Software were used : Statistica , Matlab R2006a , Origin 6.1 and Fortran for comparison and verification of the data profiles of oil wells ceded the field Namorado School by ANP ( National Petroleum Agency ) . It was possible to demonstrate the importance of the DFA method and that it proved quite satisfactory in that work, coming to the conclusion that the data H ( Hurst exponent ) produce spatial data with greater congestion . Therefore , we find that it is possible to find spatial pattern using the Hurst coefficient . The profiles of 56 wells have confirmed the existence of spatial patterns of Hurst exponents , ie parameter B. The profile does not directly assessed catalogs verification of geological lithology , but reveals a non-random spatial distribution Advisors/Committee Members: Lucena, Liacir dos Santos (advisor), CPF:00405663404 (advisor), http://lattes.cnpq.br/7151949476055522 (advisor).

▼ The study of complex systems has become a prestigious area of science, although relatively young . Its importance was demonstrated by the diversity of applications that several studies have already provided to various fields such as biology , economics and Climatology . In physics , the approach of complex systems is creating paradigms that influence markedly the new methods , bringing to Statistical Physics problems macroscopic level no longer restricted to classical studies such as those of thermodynamics . The present work aims to make a comparison and verification of statistical data on clusters of profiles Sonic ( DT ) , Gamma Ray ( GR ) , induction ( ILD ) , neutron ( NPHI ) and density ( RHOB ) to be physical measured quantities during exploratory drilling of fundamental importance to locate , identify and characterize oil reservoirs . Software were used : Statistica , Matlab R2006a , Origin 6.1 and Fortran for comparison and verification of the data profiles of oil wells ceded the field Namorado School by ANP ( National Petroleum Agency ) . It was possible to demonstrate the importance of the DFA method and that it proved quite satisfactory in that work, coming to the conclusion that the data H ( Hurst exponent ) produce spatial data with greater congestion . Therefore , we find that it is possible to find spatial pattern using the Hurst coefficient . The profiles of 56 wells have confirmed the existence of spatial patterns of Hurst exponents , ie parameter B. The profile does not directly assessed catalogs verification of geological lithology , but reveals a non-random spatial distribution Advisors/Committee Members: Lucena, Liacir dos Santos (advisor), http://lattes.cnpq.br/7151949476055522 (advisor).

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Nowadays there has been a growing interest in anomalous diffusion: the super difusive and sub-difusive processes. The problem about normal diffusion already well established whereas many problems still exist in anomalous diffusion. Several mathematical models and computational techniques have been developed to model such processes. In this work we studied a non-Markovian Random Walk (RW), in one dimension in which the development of the process is governed by decisions taken in the distant past. We used as tool of analysis, analytical and numerical procedures (Monte Carlo method). In this problem, the walker takes its decisions (go right or left) at a given time t, based on the decisions taken in the past, namely in a fraction f of the total time. As far as the decision making process is considered only the distant past is taken into account. This loss of recent memory leads the probability density function of the position to change from Gaussian to non-Gaussian and leads to the emergence of log-periodic oscillations in position, besides producing a change in the behavior of non-persistent to persistent, causing anomalous diffusion. This change is characterized by the Hurst exponent, and is found, surprisingly, in a region where there is negative feedback. The diagram of phases depending on the parameters f and p (fraction of old memory and feedback), shows the following phases: classical non persistence, classical persistence, log-periodic non persistence, log-periodic persistence, Gaussian and non Gaussian with respect to the position of the walker.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Atualmente tem crescido o interesse por processos de difusão anômala, i.e., os super difusivos e sub-difusivos. O problema voltado para difusão normal já é bem conhecido, enquanto para difusões anômalas ainda existem vários problemas em abertos. Várias técnicas computacionais e modelos matemáticos têm sido desenvolvidos para modelar tais processos. Estudamos neste trabalho uma caminhada aleatória, não Markoviana em uma dimensão, em que o desenvolvimento do processo é regido por decisões tomadas em relação ao passado distante. Utilizamos como ferramenta de análise uma abordagem analítica e numérica (via método de Monte Carlo). Nesse problema, o caminhante toma suas decisões (entre ir para a direita ou para a esquerda), num determinado tempo t, com base nas decisões tomadas no passado, numa fração f do tempo transcorrido. Quando f<1 o passado recente é esquecido e apenas o passado distante é considerado. Essa perda de memória recente induz a função densidade de probabilidade da posição a passar de um regime Gaussiano para não Gaussiano e leva ao surgimento de oscilações log-periódicas na posição, além de produzir uma mudança no comportamento, de não persistente para persistente, ocasionando difusão anômala. Essa mudança é caracterizada pelo expoente de Hurst e ocorre também, surpreendentemente, numa região de feedback negativo. O diagrama de fases em função dos parâmetros f e p (fração de memória antiga e…

Advisors/Committee Members: Cressoni, José Carlos, CPF:51203197853, CRESSONI, J. C., Mohan, Madras Viswanathan Gandhi, CPF:04295882755, http://lattes.cnpq.br/1995273890709490, Silva, Luciano Rodrigues da, CPF:07416407400, da Silva, L. R., Silva, Marco Antônio Alves da, CPF:70791872815, http://lattes.cnpq.br/1188741573332436, Silva, Crisogono Rodrigues da, CPF:9999998054, da SILVA, C. R..

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Séries temporais financeiras, como índices de mercado e preços de ativos, são produzidas por interações complexas dos agentes que participam do mercado. As propriedades fractais e multifractais destas séries fornecem evidências para detectar com antecedência a ocorrência de movimentos bruscos de mercado (crashes). Tais evidências são obtidas ao aplicar o conceito de Calor Específico Análogo C(q), proveniente da equivalência entre a Multifractalidade e Termodinâmica. Na proximidade de um crash, C(q) apresenta um ombro anômalo à direita de sua curva, enquanto que na ausência de um crash, possui o formato parecido com uma distribuição gaussiana. Com base neste comportamento, o presente trabalho propõe um novo indicador temporal IA(i), definido como a taxa de variação da área sob a curva de C(q). O indicador foi construído por intermédio de uma janela temporal de tamanho s que se movimenta ao longo da série, simulando a entrada de dados na série ao longo do tempo. A análise de IA(i) permite detectar com antecedência a ocorrência de grandes movimentos, como os famosos crashes de 1929 e 1987 para os índices Dow Jones, S&P500 e Nasdaq. Além disso, a análise simultânea de medidas como a Energia Livre, a Dimensão Multifractal e o Espectro Multifractal, sugerem que um crash de mercado se assemelha a uma transição de fase. A robustez do método para diferentes ativos e diferentes períodos de tempo, demonstra a importância dos resultados. Além disso, modelos estatísticos não lineares para a volatilidade foram empregados no trabalho para estudar grandes flutuações causadas por crashes e crises financeiras ao longo do tempo.

Financial time series such as market index and asset prices, are produced by complex interactions of agents that trade in the market. The fractal and multifractal properties of these series provides evidence for early detection of the occurrence of sudden market movements (crashes). This evidence is obtained by applying the concept of Analog Specific Heat C(q), from the equivalence between the Multifractal Analysis and Thermodynamics. In the vicinity of a crash, C(q) exhibits a shoulder at the right side of its curve, while in the absence of a crash, C(q) presents a form similar to a Gaussian distribution curve. Based on this behavior, it is proposed in this work a new temporal indicator IA(i) defined here as the area variation rate over the Specific Heat function. We have constructed the mentioned indicator from a window of data with the first points (size s), that moves throughout the series, simulating the actual input of data over time. The indicator IA(i) allows one detecting in advance the occurrence of large financial market movements, such as those occurred in 1929 and 1987 for the marked indexes Dow Jones, Nasdaq and S&P500. Moreover, the simultaneous analysis of measures such as the Free Energy, Multifractal Dimension and Multifractal Spectrum suggest that a market crash resembles a phase transition. The robustness of the method for others assets and different periods of time demonstrates the…

Advisors/Committee Members: Ferreira, Fernando Fagundes.

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A Thesis presented in partial fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor in Economics / Classificação JEL: F30, G14, G15

Nesta tese estudamos os efeitos de contágio financeiro e de memória longa causados pelas crises financeiras de 2008 e 2010 em alguns mercados acionistas internacionais. A tese é composta por três ensaios interligados. No Ensaio 1, recorremos à teoria das cópulas para testar a existência de contágio e revelar os canais “investor induced” de transmissão da crise de 2008 aos mercados da Bélgica, França, Holanda e Portugal (grupo NYSE Euronext). Concluímos que existe contágio nestes mercados, que o canal “portfolio rebalancing” é o mecanismo mais importante de transmissão da crise, e que o fenómeno “flight to quality” está presente nos mercados. No Ensaio 2, usando novamente modelos de cópulas, avaliamos os efeitos de contágio provocados pelo mercado acionista grego nos mercados do grupo NYSE Euronext, no contexto da crise de 2010. Os resultados obtidos sugerem que durante a crise de 2010 apenas o mercado português foi objeto de contágio; além disso, conclui-se que os efeitos de contágio provocados pela crise de 2008 são claramente superiores aos efeitos provocados pela crise de 2010. No Ensaio 3, abordamos o tema da memória longa através do estudo do expoente de Hurst dos mercados acionistas da Bélgica, E.U.A., França, Grécia, Holanda, Japão, Reino Unido e Portugal. Verificamos que as propriedades de memória longa dos mercados foram afetadas pelas crises, especialmente a de 2008 – que aumentou a memória longa dos mercados e tornou-os mais persistentes. Finalmente, usando cópulas mais uma vez, verificamos que as crises provocaram, em geral, um aumento na correlação entre os expoentes de Hurst locais dos mercados foco das crises (E.U.A. e Grécia) e os expoentes de Hurst locais dos outros mercados da amostra, sugerindo que o expoente de Hurst pode ser utilizado para detetar efeitos de contágio financeiro. Em síntese, os resultados desta tese sugerem que comparativamente com períodos de acalmia, os períodos de crises financeiras tendem a provocar ineficiência nos mercados acionistas e a conduzi-los na direção da persistência e do contágio financeiro.

In this thesis we study the effects of financial contagion and long memory caused by the 2008 and 2010 financial crises to some international stock markets. The thesis consists of three connected essays. In Essay 1, we use copula models to test for financial contagion and to unveil investor induced channels of financial contagion to the Belgian, French, Dutch and Portuguese stock markets (NYSE Euronext group), in the context of the 2008 crisis. We find that contagion is present in these markets, the "portfolio rebalancing" channel is the most important crisis transmission mechanism, and the "flight to quality" phenomenon is also present in the markets. In Essay 2, using copula models again, we assess contagion effects of the Greek stock market to the markets of the NYSE Euronext group, in the context of the 2010 crisis. Our findings show…

Advisors/Committee Members: Martins, Luís Filipe Farias de Sousa, Lagoa, Sérgio Miguel Chilra.

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Nesta tese estudamos os efeitos de contágio financeiro e de memória longa causados pelas crises financeiras de 2008 e 2010 em alguns mercados acionistas internacionais. A tese é composta por três ensaios interligados. No Ensaio 1, recorremos à teoria das cópulas para testar a existência de contágio e revelar os canais “investor induced” de transmissão da crise de 2008 aos mercados da Bélgica, França, Holanda e Portugal (grupo NYSE Euronext). Concluímos que existe contágio nestes mercados, que o canal “portfolio rebalancing” é o mecanismo mais importante de transmissão da crise, e que o fenómeno “flight to quality” está presente nos mercados. No Ensaio 2, usando novamente modelos de cópulas, avaliamos os efeitos de contágio provocados pelo mercado acionista grego nos mercados do grupo NYSE Euronext, no contexto da crise de 2010. Os resultados obtidos sugerem que durante a crise de 2010 apenas o mercado português foi objeto de contágio; além disso, conclui-se que os efeitos de contágio provocados pela crise de 2008 são claramente superiores aos efeitos provocados pela crise de 2010. No Ensaio 3, abordamos o tema da memória longa através do estudo do expoente de Hurst dos mercados acionistas da Bélgica, E.U.A., França, Grécia, Holanda, Japão, Reino Unido e Portugal. Verificamos que as propriedades de memória longa dos mercados foram afetadas pelas crises, especialmente a de 2008 – que aumentou a memória longa dos mercados e tornou-os mais persistentes. Finalmente, usando cópulas mais uma vez, verificamos que as crises provocaram, em geral, um aumento na correlação entre os expoentes de Hurst locais dos mercados foco das crises (E.U.A. e Grécia) e os expoentes de Hurst locais dos outros mercados da amostra, sugerindo que o expoente de Hurst pode ser utilizado para detetar efeitos de contágio financeiro. Em síntese, os resultados desta tese sugerem que comparativamente com períodos de acalmia, os períodos de crises financeiras tendem a provocar ineficiência nos mercados acionistas e a conduzi-los na direção da persistência e do contágio financeiro.

In this thesis we study the effects of financial contagion and long memory caused by the 2008 and 2010 financial crises to some international stock markets. The thesis consists of three connected essays. In Essay 1, we use copula models to test for financial contagion and to unveil investor induced channels of financial contagion to the Belgian, French, Dutch and Portuguese stock markets (NYSE Euronext group), in the context of the 2008 crisis. We find that contagion is present in these markets, the "portfolio rebalancing" channel is the most important crisis transmission mechanism, and the "flight to quality" phenomenon is also present in the markets. In Essay 2, using copula models again, we assess contagion effects of the Greek stock market to the markets of the NYSE Euronext group, in the context of the 2010 crisis. Our findings show that, during the 2010 crisis, contagion existed only in the Portuguese market, and that contagion effects of the 2008 crisis were clearly…

Advisors/Committee Members: Martins, Luís Filipe Farias de Sousa, Lagoa, Sérgio Miguel Chilra.

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Dans cette thèse, nous développons une nouvelle méthode de détection de ruptures "Off-line", appelée Dérivée Filtrée avec p-value, sur des paramètres d'une suite de variables aléatoires indépendantes, puis sur le paramètre de Hurst d'un mouvement Brownien multifractionnaire. Cette thèse est composée de trois articles. Dans un premier article paru dans Sequential Analysis nous posons les bases de la méthode Dérivée Filtrée avec p-value (FDpV) en l'appliquant à une suite de variables aléatoires indépendantes. La méthode a une complexité linéaire en temps et en mémoire. Elle est constituée de deux étapes. La première étape utilisant la méthode Dérivée Filtrée détecte les bons instants de ruptures, mais également certaines fausses alarmes. La deuxième étape attribue une p-value à chaque instant de rupture potentiel détecté à la première étape, et élimine les instants dont la p-value est inférieure à un certain seuil critique. Nous démontrons les propriétés asymptotiques nécessaires à la calibration de la méthode. L'efficacité de la méthode a été prouvé tant sur des données simulées que sur des données réelles. Ensuite, nous nous sommes attaqués à l'application de la méthode pour la détection de ruptures sur le paramètre de Hurst d'un mouvement Brownien multifractionnaire. Cela s'est fait en deux phases. La première phase a fait l'objet d'un article à paraitre dans ESAIM P&S où nous avons établi un Théorème Central Limite pour l'estimateur du paramètre de Hurst appelé Increment Ratio Statistic (IRS). Puis, nous avons proposé une version localisée de l'IRS et démontré un TCL local pour estimer la fonction de Hurst d'un mouvement Brownien multifractionnaire. Les preuves sont intuitives et se distinguent par leur simplicité. Elles s'appuient sur le théorème de Breuer-Major et une stratégie originale appelée "freezing of time". La deuxième phase repose sur un nouvel article soumis pour publication. Nous adaptons la méthode FDpV pour détecter des ruptures sur l'indice de Hurst d'un mouvement Brownien fractionnaire constant par morceaux. La statistique sous-jacent de l'algorithme FDpV est un nouvel estimateur de l'indice de Hurst, appelé Increment Zero-Crossing Statistic (IZCS) qui est une variante de l'IRS. La combinaison des méthodes FDpV + IZCS constitue une procédure efficace et rapide avec une complexité linéaire en temps et en mémoire.

This Ph.D dissertation deals with "Off-line" detection of change points on parameters of time series of independent random variables, and in the Hurst parameter of multifrcational Brownian motion. It consists of three articles. In the first paper, published in Sequential Analysis, we set the cornerstones of the Filtered Derivative with p-Value method for the detection of change point on parameters of independent random variables. This method has linear time and memory complexities, with respect to the size of the series. It consists of two steps. The first step is based on Filtered Derivative method which detects the right change points as well as the false ones. We improve the Filtered…

Advisors/Committee Members: Guillin, Arnaud (thesis director), Bertrand, Pierre (thesis director).

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La rationalité parfaite des investisseurs, base de l'hypothèse d'efficience desmarchés, est de plus en plus discutée. Ceci a conduit au développement de la financecomportementale. Le sentiment de marché, qui en est issu, est l'objet de cette étude.Après l'avoir mis en relation avec la rationalité et défini, ses modes de mesure courantset une évaluation de leur capacité à anticiper les rentabilités sont présentés. Ensuite, autravers de deux recherches largement indépendantes, nous (1) montrons de manièreempirique, essentiellement à partir de modèles multi-Agents et d'une modélisation del'impact des chocs d'information sur la distribution des rentabilités, que les skewness etkurtosis de la distribution des rentabilités peuvent être utilisés comme indicateurs dusentiment de marché ; (2) mettons en évidence la présence de mémoire sur de nombreuxindicateurs de sentiment, ce qui invalide les modalités habituelles de leur utilisation,dans le cadre de stratégies contrarian.

The perfect rationality of investors, one of the foundations of theefficient market hypothesis, is increasingly being questioned. This has led to thedevelopment of behavioral finance. Market sentiment, which stems from it, is the focusof this study. Having first linked this concept to rationality and defined it, this studygoes on to present the most common ways of measuring market sentiment and assesstheir ability to anticipate market returns. Then, using two different studies, we do twothings (1) using mainly multi-Agent models and by modeling the impact of informationshocks on the distribution of returns, we empirically show how skewness and kurtosis inthe distribution of returns can be used as market sentiment indicators; (2) wedemonstrate that many standard sentiment indicators are processes affected by long- orshort-Term memory, making them invalid as contrarian indicators even though this ishow they are typically used.

Advisors/Committee Members: Védrine, Jean-Pierre (thesis director).