Estudo de algoritmos para classificação de séries temporais: uma aplicação em qualidade de energia elétrica

Aborda a classificação automática de faltas do tipo curto-circuito em linhas de transmissão. A maioria dos sistemas de transmissão possuem três fases (A, B e C). Por exemplo, um curto-circuito entre as fases A e B pode ser identicado como uma falta\AB". Considerando a possibilidade de um curto-circuito com a fase terra (T), a tarefa ao longo desse trabalho de classificar uma série temporal em uma das 11 faltas possíveis: AT, BT, CT, AB, AC, BC, ABC, ABT, ACT, BCT, ABCT. Estas faltas são responsáveis pela maioria dos distúrbios no sistema elétrico. Cada curto-circuito é representado por uma seqüência (série temporal) e ambos os tipos de classificação, on-line (para cada curto segmento extraído do sinal) e off-line (leva em consideração toda a seqüência), são investigados. Para evitar a atual falta de dados rotulados, o simulador Alternative Transient Program (ATP) é usado para criar uma base de dados rotulada e disponibilizada em domínio público. Alguns trabalhos na literatura não fazem distinção entre as faltas ABC e ABCT. Assim, resultados distinguindo esse dois tipos de faltas adotando técnicas de pré-processamento, diferentes front ends (por exemplo wavelets) e algoritmos de aprendizado (árvores de decisão e redes neurais) são apresentados. O custo computacional estimado durante o estágio de teste de alguns classificadores é investigado e a escolha dos parâmetros dos classificadores é feita a partir de uma seleção automática de modelo. Os resultados obtidos indicam que as árvores de decisão e as redes neurais apresentam melhores resultados quando comparados aos outros classificadores.

Acúmulo de sementes de Acrocomia aculeata (Arecaceae) na bochecha de búfalos no Pará

Foi demonstrado que uma condição em búfalos caracterizada pelo aumento de uma das bochechas é causada pelo acúmulo das sementes da palmeira "mucajá"(Acrocomia aculeata, fam. Arecaceae) e de capim no vestíbulo oral, durante a ruminação. Esse acúmulo de sementes causou atrofia por compressão com adelgaçamento e desvio medial do osso mandibular correspondente e exposição das raízes dos dentes molares. Aparentemente os frutos dessa palmeira possuem boa palatabilidade para búfalos.

Detecção, classificação e quantificação automática de variações de tensão de curta duração para aplicação em análise de pós-operação em sistemas de energia elétrica

A análise de ocorrências no sistema de energia elétrica é de fundamento mportância para uma operação segura, e para manter a qualidade da energia elétrica lornecida aos consumidores. As concessionárias do setor de energia elétrica usam equipamentos, chamados registradores de perturbação (RP's), para monitora diagnosticar problemas nos sistemas elétrico e de proteção. As formas de onda normalmente analisadas nos centros de operação das concessionárias, são aquelas geradas por eventos que quase sempre causam a aocrtul je linhas devido a operação dos relés comandados pelos dispositivos de proteção .Contudo, uma grande quantidade de registros armazenados que podem conte informações importantes sobre o comportamento e desempenho do sistema elétricl jeixa de ser analisada. O objetivo desse trabalho é usar os dados disponíveis nos centros de ontrole, operação das concessionárias de energia elétrica obtidos pelos RP's, para classificar e quantificar de forma automática sinais que caracterizem problemas de qualidade da energia, quanto a variações de tensão de curta duração: afundamentos, elevações e interrupções. O método proposto usa a transformada wavelet para obter um vetor característico para as tensões das fases A, B e C, e uma rede neural probabilística para classificação. Os sinais classificados como apresentando variações de curta duração são quantilicados quanto a duração e amplitude, usando-se as propriedades da análise nultiresolução da decomposição do sinal. Esses parâmetros, então, irão formar uma Jase de dados onde procedimentos de análise estatística podem ser usados para gerar relatórios com as características da qualidade da energia. Os resultados obtidos com a metodologia proposta para um sistema real são também apresentados.

Classificação fonética utilizando Boosting e SVM

Para compor um sistema de Reconhecimento Automático de Voz, pode ser utilizada uma tarefa chamada Classificação Fonética, onde a partir de uma amostra de voz decide-se qual fonema foi emitido por um interlocutor. Para facilitar a classificação e realçar as características mais marcantes dos fonemas, normalmente, as amostras de voz são pré- processadas através de um fronl-en'L Um fron:-end, geralmente, extrai um conjunto de parâmetros para cada amostra de voz. Após este processamento, estes parâmetros são insendos em um algoritmo classificador que (já devidamente treinado) procurará decidir qual o fonema emitido. Existe uma tendência de que quanto maior a quantidade de parâmetros utilizados no sistema, melhor será a taxa de acertos na classificação. A contrapartida para esta tendência é o maior custo computacional envolvido. A técnica de Seleção de Parâmetros tem como função mostrar quais os parâmetros mais relevantes (ou mais utilizados) em uma tarefa de classificação, possibilitando, assim, descobrir quais os parâmetros redundantes, que trazem pouca (ou nenhuma) contribuição à tarefa de classificação. A proposta deste trabalho é aplicar o classificador SVM à classificação fonética, utilizando a base de dados TIMIT, e descobrir os parâmetros mais relevantes na classificação, aplicando a técnica Boosting de Seleção de Parâmetros.

Aplicação de redes neurais artificiais na classificação de padrões filogeográficos com base na variabilidade genômica do DNA mitocondrial

Historicamente, o processo de formação das populações da Amazônia, assim como de todo território brasileiro, envolveu três grupos étnicos principais: o ameríndio, o europeu e o africano. Como conseqüência, estas populações possuem em geral constituição miscigenada do ponto de vista social e biológico. Desde o final do século passado, estudos do DNA mitocondrial (mtDNA) tem sido desenvolvidos com o propósito de estimar a mistura interétnica presente nestas populações. Para isto, é de fundamental importância a classificação de uma determinada linhagem de mtDNA em um dos mais de 250 haplogrupos/subclados propostos na literatura. Com o objetivo de desenvolver um sistema automatizado, preciso e acurado de classificação de seqüências (linhagens) de mtDNA, o presente trabalhou lançou mão da técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA’s) tendo como base os estudos de filogeografia. Para esta classificação, foram desenvolvidas quatro redes neurais artificiais diretas, com múltiplas camadas e algoritmo de aprendizagem de retropropagação. As entradas de cada rede equivalem às posições nucleotídicas polimórficas da região hipervariável do DNA mitocondrial, as quais retornam como saída a classificação específica de cada linhagem. Posterior ao treinamento, todas as redes apresentaram índices de acerto de 100%, demonstrando que a técnica de Rede Neural Artificial pode ser utilizada, com êxito, na classificação de padrões filogeográficos com base no DNA mitocondrial.

Um método para classificação de imagens de satélite usando Transformada Cosseno Discreta com detecção e remoção de nuvens e sombras

Apresenta-se nesta dissertação a proposta de um algoritmo supervisionado de classificação de imagens de sensoreamento remoto, composto de três etapas: remoção ou suavização de nuvens, segmentação e classificação.O método de remoção de nuvens usa filtragem homomórfica para tratar as obstruções causadas pela presença de nuvens suaves e o método Inpainting para remover ou suavizar a preseça de sombras e nuvens densas. Para as etapas de segmentação e classificação é proposto um método baseado na energia AC dos coeficientes da Transformada Cosseno Discreta (DCT). O modo de classificação adotado é do tipo supervisionado. Para avaliar o algioritmo foi usado um banco de 14 imagens captadas por vários sensores, das quais 12 possuem algum tipo de obstrução. Para avaliar a etapa de remoção ou suavização de nuvens e sombras são usados a razão sinal-ruído de pico (PSNR) e o coeficiente Kappa. Nessa fase, vários filtros passa-altas foram comparados para a escolha do mais eficiente. A segmentação das imagens é avaliada pelo método da coincidência entre bordas (EBC) e a classificação é avaliada pela medida da entropia relativa e do erro médio quadrático (MSE). Tão importante quanto as métricas, as imagens resultantes são apresentadas de forma a permitir a avaliação subjetiva por comparação visual. Os resultados mostram a eficiência do algoritmo proposto, principalmente quando comparado ao software Spring, distribuído pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).

Supressão de interferência em sistemas de banda ultra larga e classificação automática de modulação

Esta tese apresenta duas contribuições distintas na área de sistemas de comunicações sem fi o. Primeiro, é apresentada uma formulação analítica para a análise de desempenho de sistemas utilizando multiplexação multibanda por divisão ortogonal na frequência (MB-OFDM, do inglês Multi-Band Orthogonal Frequency-Division Multiplexing ) com um ltro notch para mitigar a interferência em banda estreita causada por outros sistemas que operam dentro da faixa de frequências alocada para sistemas UWB. Em seguida, um novo front end para classificação automática de modulações com o uso de aprendizado discriminativo é proposto. Esse front end pode ser utilizado por qualquer classi cador discriminativo e consiste em ordenar magnitude e fase do símbolos recebidos. Os resultados obtidos pelo classi cador proposto mostraram-se competitivos com outros algoritmos já existentes na literatura.

Classificação automática de cobertura vegetal em imagens aéreas e orbitais para uso em planejamento energético

Neste trabalho é apresentado um modelo de redes neurais que será utilizado como ferramenta para uso no planejamento energético e na construção de cenários energéticos através da identificação e agrupamento de pixels representativos de classes de água, vegetação e antropização no entorno do reservatório de Tucuruí, Estado do Pará (bacia do rio Tocantins). Para o estudo, foram utilizadas fotografias aéreas ortorretificadas e um recorte da imagem do satélite Landsat, ambos obtidos em agosto de 2001 e classificados utilizando a métrica da mínima distância no software Matlab 7.3.0 (Matrix Laboratory - software de matemática aplicada) e no Arcview 3.2a (programa de Sistemas de Informações Geográficas). Para classificação da área no Matlab, foram utilizadas redes neurais competitivas, mais especificamente as redes de Kohonen que são caracterizadas por realizar um mapeamento de um espaço de dimensão n (número de entradas) para um espaço de dimensão m (número de saídas). Os resultados obtidos no classificador utilizando rede neural e no classificador do Arcview foram semelhantes, mas houve uma divergência no que diz respeito à imagem de alta e média resolução que pode ser justificada pelo fato de que a imagem de alta resolução espacial ocasiona muita variação espectral em algumas feições, gerando dificuldades nas classificações. Esse classificador automático é uma ferramenta importante para identificar oportunidades e potenciais a serem desenvolvidos na construção de cenários energéticos programados. Os resultados deste trabalho confirmam que a imagem de média resolução ainda é a mais indicada para resolver a maioria dos problemas que envolvem identificação de cobertura do solo para utilização em planejamento energético.

Banco de sementes de plantas daninhas em solo cultivado com pastagens de Brachiaria brizantha e Brachiaria humidicola de diferentes idades

Estudou-se o banco de sementes do solo de uma pastagem de Brachiaria brizantha com 4 anos de idade e de pastagens de Brachiaria humidicola com 4, 15 e 20 anos de idade, localizadas no nordeste do Estado do Pará. Objetivou-se avaliar a influência da espécie forrageira e da idade da pastagem no tamanho e na composição do banco de sementes de plantas daninhas do solo. Cada pastagem foi dividida em cinco áreas de aproximadamente 500 m², sendo retiradas, de cada área, 10 subamostras de solo na profundidade de 0-10 cm. Cada amostra composta das 10 subamostras de solo foi homogeneizada, identificada, distribuída em bandeja de plástico e levada para germinar em casa de vegetação durante um período de 15 meses. O banco de sementes do solo da pastagem de B. brizantha foi em torno de 10 vezes menor que o da pastagem de B. humidicola de mesma idade. Com relação ao efeito da idade da pastagem, entre as pastagens de B. humidicola, o banco de sementes foi menor naquela de 20 anos de idade (1.247 sementes m-2), não tendo sido detectada diferença significativa entre as pastagens de 15 (11.602 sementes m-2) e 4 (9.486 sementes m-2) anos de idade. As famílias botânicas Cyperaceae, Rubiaceae e Labiateae foram as de maior predominância entre as plantas daninhas infestantes da área, em todos os tratamentos estudados.

Análise experimental do comportamento fluidodinâmico e da secagem de sementes de linhaça (Linum usitatissimum L.) em leito de jorro

A linhaça é a semente da planta do linho (Linum usitatissimum L.), uma espécie polimorfa originária do linho, sendo considerada uma das 6 plantas atualmente reconhecidas pelo Instituto Nacional do Câncer dos Estados Unidos (US National Cancer Institute - NCI) por suas propriedades específicas no combate ao câncer. Parte desse reconhecimento deve-se a notável característica de ser a fonte mais rica de precursores de lignina (esteróide vegetal de ação análoga ao estrógeno de mamíferos) na dieta humana. A variedade utilizada neste trabalho foi a “Linseed” de cor marrom e o objetivo deste trabalho foi analisar a fluidodinâmica dessa partícula em leito de jorro, estabelecida pelas medidas de tomadas de queda de pressão no leito a partir das deflexões em relação às velocidades de ar crescente e decrescente, obtendo assim informações para a determinação de parâmetros correlacionados ao processo, como: velocidade de mínimo jorro, queda de pressão máxima, queda de pressão no jorro estável e queda de pressão no mínimo jorro. Estes valores foram comparados aos correspondentes valores obtidos por equações empíricas citadas na literatura. Foi também avaliado o comportamento da secagem da matéria prima, mediante um planejamento estatístico 2², tendo com as variáveis de entrada temperatura do gás (T_g) e o tempo de operação (t), para a quantificação das variáveis de resposta razão de umidade (Xr, adim.), germinação (G, %) e o índice de velocidade de germinação (IVG, t^-1) e analisadas estatisticamente pelo planejamento fatorial completo com três repetições no ponto central. A cinética de secagem das sementes de linhaça, previamente umidificadas, foi realizada nas temperaturas de 45, 55 e 65 °C, e dentre os três modelos propostos, o modelo de Midilli et al., foi que melhor descreveu aos dados experimentais. Para os parâmetros fluidodinâmicos observou-se que a correlação de Gorshtein e Mukhlenov (1965) apresentou os menores desvios para queda e pressão de mínimo jorro e jorro estável, Abdelrazek (1969) apresentou o menor desvio para a velocidade no mínimo jorro e Pallai e Németh (1969) descreveu adequadamente a queda de pressão máxima. Foi observado que a carga de sementes e a temperatura exerceram influência significativa nos parâmetros fluidodinâmicos em leito de jorro. Com base na análise do planejamento estatístico proposto pode-se concluir que os parâmetros de entrada temperatura do gás e tempo de operação exerceram influência significativa sobre todas as variáveis de resposta, sendo observada influência quadrática das variáveis de entrada ao se observar a significância da curvatura sobre os parâmetros: Razão de umidade, Germinação e Índice de Velocidade de Germinação, propondo-se modelos representativos destes parâmetros com a presença da curvatura, apresentando um coeficiente de determinação (R²) superior a 99 %.

Classificação de dados utilizando algoritmos genéticos e lógica difusa

Várias das técnicas tradicionais de Mineração de Dados têm sido aplicadas com êxito e outras esbarram em limitações, tanto no desempenho como na qualidade do conhecimento gerado. Pesquisas recentes têm demonstrado que as técnicas na área de IA, tais como Algoritmo Genético (AG) e Lógica Difusa (LD), podem ser utilizadas com sucesso. Nesta pesquisa o interesse é revisar algumas abordagens que utilizam AG em combinação com LD de forma híbrida para realizar busca em espaços grandes e complexos. Este trabalho apresenta o Algoritmo Genético (AG), utilizando Lógica Difusa, para a codificação, avaliação e reprodução dos cromossomos, buscando classificar dados através de regras extraídas de maneira automática com a evolução dos cromossomos. A Lógica Difusa é utilizada para deixar as regras mais claras e próximas da linguagem humana, utilizando representações lingüísticas para identificar dados contínuos.

Dispersão de sementes por sauins-de-coleira (Saguinus bicolor Spix, 1823; Primates:Cebidae): efeitos do padrão de deslocamento na formação de sombras de sementes

Quantificar a sombra de sementes gerada por um dispersor, ou seja, a maneira como as sementes são distribuídas em função do tempo que o dispersor as retém e de como este se desloca pelo habitat, é etapa essencial para avaliar os impactos do dispersor na estruturação e funcionamento de populações e comunidades vegetais. Este é o primeiro estudo com o primata S. bicolor como dispersor de sementes e teve como objetivo investigar o padrão de formação de sombra de sementes e sua relação com o padrão de deslocamento da espécie. O deslocamento de quatro grupos de S. bicolor foi monitorado em três fragmentos florestais em Manaus, Amazonia Central. O posicionamento dos animais em um sistema de trilhas foi registrado em intervalos de cinco minutos, ao longo de todo período de atividade, cinco dias ao mês durante o mínimo de 15 meses cada grupo. O tempo de retenção de sementes foi estimado registrando-se o tempo de ingestão, de defecação e o número de sementes de cinco espécies de frutos cultivados ofertados a quatro indivíduos criados em cativeiro. Sombras de sementes foram estimadas através da combinação de dados do padrão de deslocamento com dados do tempo de retenção de sementes. Para cada grupo, foram obtidas a distância média de dispersão e a proporção da área de uso ocupada em uma base mensal, e a relação destas duas variáveis foi verificada através de uma regressão linear simples. O tempo de retenção de sementes variou de 27 a 295 minutos (N = 394), sendo que mais da metade das sementes ficam retidas em até duas horas no trato digestivo, e o número médio de sementes por defecação foi de 3,5 (± 3,7; N = 111). Probabilidades de dispersão de sementes para fora das imediações da planta-matriz ultrapassam 80%, além de incluírem distâncias maiores do que 1 km. Apenas para dois grupos foi verificado que há relação entre a proporção da área de uso e as distâncias de dispersão sendo que para um destes o poder explanatório do modelo foi menor do que 20%. Os resultados indicam que S. bicolor dispersa sementes de forma efetiva e, assim como outros calitriquíneos, pode contribuir para a estruturação e regeneração de ecossistemas florestais.

Avaliação do potencial alelopático de substâncias isoladas em sementes de araticum (Annona crassiflora)

Este estudo visou identificar substâncias biologicamente ativas e o potencial alelopático de esteroides glicosilados, provenientes das sementes de Annona crassiflora. O isolamento dos esteroides glicosilados foi realizado com a separação dos constituintes químicos do extrato bruto de acetato de etila em coluna cromatográfica, sendo a completa elucidação estrutural por meio de espectroscopia de RMN 1H. Testes de germinação com as espécies Euphorbia heterophylla e Ipomoea grandifolia foram conduzidos em câmaras tipo BOD a 25ºC e fotoperíodo de 12 horas, monitorados durante 10 dias com avaliação diária, nas concentrações de 0, 20, 40, 80 e 100 mg L^-1 dos materiais isolados. Utilizando as mesmas concentrações, os experimentos de desenvolvimento de radícula e hipocótilo foram mantidos em câmara de germinação a 25ºC e fotoperíodo de 24 horas, com avaliação no décimo dia. Após o extrato de acetato de etila ser submetido ao fracionamento, verificou-se a presença de sinais característicos de fitoesteróis no espectro do RMN ¹H, resultando em uma mistura de estigmasterol glicosilado e sitosterol glicosilado. Os resultados indicam que as substâncias estigmasterol e sitosterol não proporcionaram inibição na germinação e no índice de velocidade de germinação (IVG) de E. heterophylla e I. grandifolia. Por outro lado, estigmasterol e sitosterol interferiram no desenvolvimento de radícula e hipocótilo de E. heterophylla.

Comportamento alimentar e dispersão de sementes por guaribas (Alouatta belzebul) na Estação Científica Ferreira Penna (Caxiuanã / Melgaço / Pará)

O comportamento de dois grupos silvestres de guaribas (Alouatia helzebui) foi monitorado na Estação Científica Ferreira Penna (Pará) ao longo de um período de 113 meses em 1997/98, visando registrar suas características ecológicas, principalmente sua dieta e a dispersão de sementes. Dados comportamentais quantitativos foram obtidos através do método de varredura instantânea. Os guaribas foram sempre pouco ativos, dedicando mais da metade de seu tempo ao descanso e proporções bem menores às atividades de locomoção, alimentação e comportamento social. A utilização da área de vida foi fortemente influenciada pela distribuição de recursos alimentares, especialmente fontes de frutos. A composição básica da dieta foi folívora-frugívora, embora no inverno (novembro-abril) o item mais consumido foi fruto (54,1 % de registros para o grupo principal, denominado "L"), enquanto no verão (maio-agosto), folhas foram muito mais consumidas (84,5 %, grupo L). O tempo de passagem das sementes pelo trato digestivo foi em média 22:49±6:12 h, e sementes ingeridas foram dispersadas a urna distância média de 172,0±113,8 m, embora esta distância tenha sido significativamente maior no inverno. As taxas de germinação de sementes registradas em testes realizados no campo e no laboratório foram inconclusivos a respeito dos efeitos da ingestão sobre sua viabilidade. Em apenas alguns casos, como Ficus guianensis, a principal fonte de fruto, a taxa de germinação de sementes ingeridas foi significativamente maior em comparação com o controle (não-ingeridas). Mesmo assim, em nenhum caso a ingestão teve um efeito negativo marcante sobre a viabilidade. De um modo geral, o presente estudo reforça a idéia de que A. belzehul é um guariba típico, ecologicamente, embora relativamente frugívoro, exercendo um papel importante no ecossistema de floresta amazônica como dispersor de sementes.

Classificação multivariada de ervas medicinais da Região Amazônica e suas infusões de acordo com sua composição mineral

ABSTRACT: In this study, the mineral composition of leaves and teas of medicinal plants was evaluated. Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn were determined in the samples using flame atomic absorption spectrometry. Principal component analysis was applied to discriminate the samples studied. The samples were divided within the 2 groups according to their mineral composition. Copper and iron were the variables that contributed most to the separation of the samples followed by Ca, Mg, Mn and Zn. The information in the principal component analysis was confirmed by the dendrogram obtained by hierarchical cluster analysis.