Desenvolvimento de arquitetura para sistemas de reconhecimento automático de voz baseados em modelos ocultos de Markov

Este trabalho foi realizado dentro da área de reconhecimento automático de voz (RAV). Atualmente, a maioria dos sistemas de RAV é baseada nos modelos ocultos de Markov (HMMs) [GOM 99] [GOM 99b], quer utilizando-os exclusivamente, quer utilizando-os em conjunto com outras técnicas e constituindo sistemas híbridos. A abordagem estatística dos HMMs tem mostrado ser uma das mais poderosas ferramentas disponíveis para a modelagem acústica e temporal do sinal de voz. A melhora da taxa de reconhecimento exige algoritmos mais complexos [RAV 96]. O aumento do tamanho do vocabulário ou do número de locutores exige um processamento computacional adicional. Certas aplicações, como a verificação de locutor ou o reconhecimento de diálogo podem exigir processamento em tempo real [DOD 85] [MAM 96]. Outras aplicações tais como brinquedos ou máquinas portáveis ainda podem agregar o requisito de portabilidade, e de baixo consumo, além de um sistema fisicamente compacto. Tais necessidades exigem uma solução em hardware. O presente trabalho propõe a implementação de um sistema de RAV utilizando hardware baseado em FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) e otimizando os algoritmos que se utilizam no RAV. Foi feito um estudo dos sistemas de RAV e das técnicas que a maioria dos sistemas utiliza em cada etapa que os conforma. Deu-se especial ênfase aos Modelos Ocultos de Markov, seus algoritmos de cálculo de probabilidades, de treinamento e de decodificação de estados, e sua aplicação nos sistemas de RAV. Foi realizado um estudo comparativo dos sistemas em hardware, produzidos por outros centros de pesquisa, identificando algumas das suas características mais relevantes. Foi implementado um modelo de software, descrito neste trabalho, utilizado para validar os algoritmos de RAV e auxiliar na especificação em hardware. Um conjunto de funções digitais implementadas em FPGA, necessárias para o desenvolvimento de sistemas de RAV é descrito. Foram realizadas algumas modificações nos algoritmos de RAV para facilitar a implementação digital dos mesmos. A conexão, entre as funções digitais projetadas, para a implementação de um sistema de reconhecimento de palavras isoladas é aqui apresentado. A implementação em FPGA da etapa de pré-processamento, que inclui a pré-ênfase, janelamento e extração de características, e a implementação da etapa de reconhecimento são apresentadas finalmente neste trabalho.

WTROPIC : um gerador automático de macro células CMOS acessível via WWW

Este trabalho apresenta a pesquisa e o desenvolvimento da ferramenta para geração automática de leiautes WTROPIC. O WTROPIC é uma ferramenta para a geração remota, acessível via WWW, de leiautes para circuitos CMOS adequada ao projeto FUCAS e ao ambiente CAVE. O WTROPIC foi concebido a partir de otimizações realizadas na versão 3 da ferramenta TROPIC. É mostrado também, como as otimizações no leiaute do TROPIC foram implementadas e como essas otimizações permitem ao WTROPIC cerca de 10% de redução da largura dos circuitos gerados em comparação ao TROPIC. Como o TROPIC, o WTROPIC é um gerador de macro células CMOS independente de biblioteca. Apresenta-se também, como a ferramenta WTROPIC foi integrada ao ambiente de concepção de circuitos CAVE, as mudanças propostas para metodologia de integração de ferramentas do CAVE que conduzem a uma melhora na qualidade de integração e a padronização das interfaces de usuário e como a síntese física de um leiaute pode ser então realizada remotamente. Dessa maneira, obteve-se uma ferramenta para a concepção de leiautes disponível a qualquer usuário com acesso a internet, mesmo que esse usuário não disponha de uma máquina com elevada capacidade de processamento, normalmente exigido por ferramentas de CAD.

Reconhecimento automático de locutor utilizando medidas de invariantes dinâmicas não-lineares

As técnicas utilizadas em sistemas de reconhecimento automático de locutor (RAL) objetivam identificar uma pessoa através de sua voz, utilizando recursos computacionais. Isso é feito a partir de um modelamento para o processo de produção da voz. A modelagem detalhada desse processo deve levar em consideração a variação temporal da forma do trato vocal, as ressonâncias associadas à sua fisiologia, perdas devidas ao atrito viscoso nas paredes internas do trato vocal, suavidade dessas paredes internas, radiação do som nos lábios, acoplamento nasal, flexibilidade associada à vibração das cordas vocais, etc. Alguns desses fatores são modelados por um sistema que combina uma fonte de excitação periódica e outra de ruído branco, aplicadas a um filtro digital variante no tempo. Entretanto, outros fatores são desconsiderados nesse modelamento, pela simples dificuldade ou até impossibilidade de descrevê-los em termos de combinações de sinais, filtros digitais, ou equações diferenciais. Por outro lado, a Teoria dos Sistemas Dinâmicos Não-Lineares ou Teoria do Caos oferece técnicas para a análise de sinais onde não se sabe, ou não é conhecido, o modelo detalhado do mecanismo de produção desses sinais. A análise através dessa teoria procura avaliar a dinâmica do sinal e, assumindo-se que tais amostras provêm de um sistema dinâmico não-linear, medidas qualitativas podem ser obtidas desse sistema. Essas medidas não fornecem informações precisas quanto ao modelamento do processo de produção do sinal avaliado, isto é, o modelo analítico é ainda inacessível. Entretanto, pode-se aferir a respeito de suaO problema analisado ao longo deste trabalho trata da busca de novos métodos para extrair informações úteis a respeito do locutor que produziu um determinado sinal de voz. Com isso, espera-se conceber sistemas que realizem a tarefa de reconhecer um pessoa automaticamente através de sua voz de forma mais exata, segura e robusta, contribuindo para o surgimento de sistemas de RAL com aplicação prática. Para isso, este trabalho propõe a utilização de novas ferramentas, baseadas na Teoria dos Sistemas Dinâmicos Não-Lineares, para melhorar a caracterização de uma pessoa através de sua voz. Assim, o mecanismo de produção do sinal de voz é analisado sob outro ponto de vista, como sendo o produto de um sistema dinâmico que evolui em um espaço de fases apropriado. Primeiramente, a possibilidade de utilização dessas técnicas em sinais de voz é verificada. A seguir, demonstra-se como as técnicas para estimação de invariantes dinâmicas não-lineares podem ser adaptadas para que possam ser utilizadas em sistemas de RAL. Por fim, adaptações e automatizações algorítmicas para extração de invariantes dinâmicas são sugeridas para o tratamento de sinais de voz. A comprovação da eficácia dessa metodologia se deu pela realização de testes comparativos de exatidão que, de forma estatisticamente significativa, mostraram o benefício advindo das modificações sugeridas. A melhora obtida com o acréscimo de invariantes dinâmicas da forma proposta no sistema de RAL utilizado nos testes resultou na diminuição da taxa de erro igual (EER) em 17,65%, acarretando um intrínseco aumento de processamento. Para sinais de voz contaminados com ruído, o benefício atingido com o sistema proposto foi verificado para relações sinal ruído (SNRs) maiores que aproximadamente 5 dB. O avanço científico potencial advindo dos resultados alcançados com este trabalho não se limita às invariantes dinâmicas utilizadas, e nem mesmo à caracterização de locutores. A comprovação da possibilidade de utilização de técnicas da Teoria do Caos em sinais de voz permitirá expandir os conceitos utilizados em qualquer sistema que processe digitalmente sinais de voz. O avanço das técnicas de Sistemas Dinâmicos Não-Lineares, como a concepção de invariantes dinâmicas mais representativas e robustas, implicará também no avanço dos sistemas que utilizarem esse novo conceito para tratamento de sinais vocais.

Inovação em recursos naturais: acumulação de capacidade em uma empresa de mineração no Brasil (1994-2008)

Ao longo dos últimos 40 anos tem havido uma profusão de estudos sobre acumulação de capacidades tecnológicas em empresas de economias emergentes. Porém, são escassos os estudos que examinem, de maneira conjunta e de uma perspectiva dinâmica, o relacionamento entre trajetórias de acumulação de capacidades tecnológicas e os mecanismos subjacentes de aprendizagem. São ainda mais escassos estudos sobre este relacionamento em firmas atuando na indústria de processamento de recursos naturais. O interesse neste último está em oferecer uma visão alternativa de alguns autores quando se referem a estas indústrias como 'maduras', de 'baixa tecnologia' ou meramente produtoras de 'commodities' e 'no fim da linha de inovação'. Logo, neste estudo, defende-se que as inovações tecnológicas estão bem presentes em empresas baseadas em processamento de recursos naturais, principalmente em empresas de mineração. Buscando preencher essas lacunas da literatura, examinam-se, nesta dissertação, essas questões à luz de modelos analíticos disponíveis na literatura internacional -, adaptados para o contexto desta dissertação. O modelo para examinar a acumulação de capacidades tecnológicas identifica as capacidades para as funções tecnológicas de processos e organização da produção. Para a análise das fontes de capacidades tecnológicas, utiliza-se, nesta dissertação, o modelo para examinar as estratégias intraorganizacionais que desmembram o processo de aprendizagem em aquisição de conhecimento externo e interno e os convertem do nível individual para o organizacional pela socialização e codificação, com base em suas característicaschave: variedade, intensidade e funcionamento. Esse conjunto de relacionamentos é examinado por meio de estudo de caso simples e de longo prazo (1994-2008) em uma empresa de processamento de recursos naturais (mineração de cobre) no Brasil. Tomando-se por base evidências empíricas qualitativas e quantitativas, colhidas em primeira mão, verificou-se o seguinte. 1. A empresa acumulou capacidade inovadora em processos e organização da produção em Nível Inovador Intermediário, ou seja, a empresa já promove a expansão sistemática da capacidade por meio da manipulação de parâmetros-chave de processo. Verificou-se também que a firma tem potencial para atingir o Nível Inovador Avançado em virtude dos avanços obtidos em seu projeto de biolixiviação de cobre sulfetedo. Este nível não foi atingido porque, ao final da pesquisa, a aplicação comercial bem-sucedida deste projeto ainda não tinha sido comprovada. 2. Os vários processos e mecanismos de aprendizagem tiveram um papel crucial na acumulação desse nível de capacidade inovadora. Especificamente a progressiva incidência e a maneira como os mecanismos de aprendizagem foram criados e geridos na empresa contribuíram decisivamente para criar uma base de conhecimento que pennitiu à empresa desenvolver capacidades tanto para atividades de produção como para atividades de inovação. Não obstante, as evidências também sugerem que estes mesmos tipos de mecanismos não foram suficientes para que a empresa acumulasse capacidades além do nível alcançado. Ou seja, o alcance de níveis mais sofisticados de inovação implica a adoção de mecanismos mais complexos de aprendizagem. Naturalmente, outros fatores, como o comportamento da liderança empresarial, também contribuíram para o acúmulo dessas capacidades, embora este ponto tenha sido examinado aqui de maneira superficial. Esses resultados fazem avançar nosso entendimento sobre as dificuldades e complexidades envolvidas no processo de acumulação de capacidades inovadoras em empresas de economias emergentes. O estudo contribui para mostrar que, se empresas dessa natureza objetivarem acumular níveis inovadores de capacidade tecnológica e, com isso, obter melhor performance competitiva, terão que desenhar estratégias robustas de aprendizagem. Finalmente, o estudo joga luz no entendimento sobre o processo de inovação em empresas em indústrias à base de processamento de recursos naturais, setores estes de grande importância para países ricos em recursos naturais como o Brasil.

Localização de imagens ao microscópio utilizando processamento digital de imagem

O exame de sangue é um dos procedimentos de análises clínicos mais utilizados pelo largo espectro de anomalias que consegue detectar. A contagem de células de sangue, objeto deste trabalho, é um destes exames. A contagem manual é feita por um operador que examina ao microscópio, com ampliação adequada, uma amostra eventualmente tratada ou colorida. Ainda hoje há casos em que contagem manual é necessária mas é cada vez mais freqüente a utilização da contagem automática, feita através de citômetro de fluxo. Esta dissertação aborda um sistema de contagem de células do sangue por processamento digital de imagens e pode ser automático ou semi-automático. O projeto é fruto de uma parceria entre o LaPSIDELET e o HCPA. Deste projeto surgiu o SAIMO (Sistema de Aquisição de Imagens para uso em Microscopia Óptica). No estágio atual o SAIMO possui algumas limitações no controle de posicionamento e no campo de visão limitado. O controle de posicionamento atual fica a cargo do operador: não há informação sobre as imagens já adquiridas, podendo ocorrer sobreposição. Devido à limitação do campo de visão, várias aquisições devem ser feitas para se obter o número mínimo de células recomendado. Além disso, há um possível aumento de erro de contagem associado às imagens parciais de célula presentes nas bordas das imagens. Este trabalho tem como proposta solucionar o problema de controle de posicionamento das aquisições, com a localização da cena durante a captura da imagem. Além disso, é proposta uma técnica de composição de mosaico com as imagens adquiridas, reduzindo os problemas causados pelo campo de visão limitado. Também são propostos métodos de préprocessamento apropriados às imagens adquiridas, que proporcionam a redução do tempo das tarefas subseqüentes. O método de validação das localizações verifica se as coordenadas encontradas por este processo são consistentes. Os resultados obtidos mostraram que o método é rápido na localização e eficiente na composição do mosaico, podendo ser utilizado como parte de um sistema de contagem de células por processamento digital de imagens.

Síntese de zeólitas e argilas ácidas pilarizadas a partir de matérias primas naturais

Structural changes in waste for zeolites synthesis are subject of many studies carried out in the synthesis of molecular sieves. These materials are named molecular sieves because they have well defined pore sizes and they have the capacity of select molecules by its size. In this work, it was studied the synthesis processes of two types of molecular sieves: pillared acid clays using as starting material one natural montmorillonite clay and the synthesis of zeolites from a silico-aluminous residue. This residue is a byproduct of the extraction of lithium -spodumene. The preparation of pillared acid clays was performed in two steps: 1° acid treatment of clay samples (time and temperature studies) and 2°pilarization of them with Al13 (Keggin ion). The temperature and acid concentration affect the removal of cations in the structure and porosity of the material obtained. The analysis of X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (IR), showed that increasing the severity of the acid treatment compromises the structural material. Also the pore size distribution is approximately uniform. Despite presenting a structural disorganization, the samples were pillared. As evidenced by XRD increasing the basal spacing, specific area and uniform porosity by adsorption of N2. Regarding the microporous molecular sieves were synthesized zeolites A and NaP1 from a silico-aluminous residue, a byproduct of extracting lithium. The temperature and time of agitation during the synthesis were the most important factors for obtaining zeolite A. The aging of the gel and the highest crystallization time promoted the formation of zeolite NaP1 using a Si / Al ratio = 3.2

Mesoestruturas porosas a partir de materiais naturais

The MCM-41 mesoporous synthesis was done using rice hulls ash and chrysotile as natural alternative silica sources. For the using of these sources, chemical and thermic treatments were done in both materials. After chemical and thermic treatments, these materials were employed on the MCM-41 mesoctructures synthesis. The natural materials treated and employed in the synthesis were characterized by several techniques such as X-ray diffraction, N2 adsorption and desorption, scanning electronic microscopy and thermogravimetric analysis. MCM-41 standart samples synthetized with aerosil 200 commercial sílica were used to evaluation. The formed material from rice hulls ash showed values from BET specific area about 468 m².g-1, N2 adsorption and desorption isotherms and loss mass similar to reference materials. The silica from chrysotile calcined and leached was employed to mesoporous materials synthesis. The BET specific area showed values about 700 m².g-1, N2 adsorption and desorption isotherms type IV and loss mass similar to mesoporous materials. The formed material from calcined and leached chrysotile, without calcination, applied to phenol remotion carried high performance liquid chromatography and evaluated with organophilic clays with different treatments. By the characterization techniques were proved that mesoporous materials with lesser order that reference samples. The material formed from rice hulls ash without the calcination step achieved better adsorption results than organophilic clays

Estudo do efeito da adição da escória de aciaria no processamento e propriedades finais de telhas cerâmicas

This research presents an overview of the addition steelwork dust of ceramic shingles in order to contribute to the utilization use of such residue. The ceramic industry perspective in the Brazilian State of Piauí is quite promising. Unlike other productive sectors, the ceramic industry uses basically natural raw materials. Its final products are, in short, the result of transforming clay compounds. These raw materials are composed primarily of aluminum oxide, silicon, iron, sodium, magnesium, end calcium, among others. It was verified that steelwork dust is composed primarily of these same oxides, so that its incorporation in to structural ceramics is a very reasonable idea. Both clay and steelwork powder were characterized by AG, XRF, XRD, TGA and DTA. In addition, steelwork dust samples containing (0%, 5%, 10%, 15%, 20% and 25%) were extruded and burned at 800°C, 850°C, 900°C and 950°C. Then t echnological tests of linear shrinkage, water uptake, apparent porosity, apparent density and flexural strengthwere carried at. The results showed the possibility of using steelwork powder in ceramic shingles until 15% significant improvement in physical and mechanical properties. This behavior shows the possibility of burning at temperatures lower than 850ºC, thus promoting a product final cost reduction

Estudo da substituição de agregados miúdos naturais por pó de pedra em concreto de cimento portland

The sharp consumption of natural resources by the construction industry has motivated numerous studies concerning the application of waste to replace partially or fully, some materials, such as aggregates, thereby reducing the environmental impact caused by the extraction of sand and crushing process. The application of stone dust from crushing process arising as an aggregate for the production of Portland cement concrete is a viable alternative in view of the high cost of natural sands, in addition to the environmental damage which causes its operation to the environment. The stone dust has reduced cost compared to natural sand because it is produced in the beds of their own quarries, which are usually located close to major urban centers. This study examined the feasibility of using stone dust from the crushing of rock gneisses in the state of Bahia, replacing natural quartz sand. In the development of scientific study was conducted to characterize physical and chemical raw materials applied and molded cylindrical specimens , using as reference values Fck 20, Fck 25 and Fck 30 MPa ( resistance characteristic of the concrete after 28 days) in following compositions stone powder: 10%, 30%, 50 %, 100% and 100% with additive. The specimens were cured and subjected to the tests of compressive strength and water absorption, then the samples were subjected to the tests of X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results obtained showed that the composition with 10% stone powder showed the best results regarding the physical and mechanical tests performed, confirming the reduction in compressive strength and increased water uptake increased as the content of the powder stone in the concrete composition

Localização de um robô móvel usando odometria e marcos naturais

Several methods of mobile robot navigation request the mensuration of robot position and orientation in its workspace. In the wheeled mobile robot case, techniques based on odometry allow to determine the robot localization by the integration of incremental displacements of its wheels. However, this technique is subject to errors that accumulate with the distance traveled by the robot, making unfeasible its exclusive use. Other methods are based on the detection of natural or artificial landmarks present in the environment and whose location is known. This technique doesnt generate cumulative errors, but it can request a larger processing time than the methods based on odometry. Thus, many methods make use of both techniques, in such a way that the odometry errors are periodically corrected through mensurations obtained from landmarks. Accordding to this approach, this work proposes a hybrid localization system for wheeled mobile robots in indoor environments based on odometry and natural landmarks. The landmarks are straight lines de.ned by the junctions in environments floor, forming a bi-dimensional grid. The landmark detection from digital images is perfomed through the Hough transform. Heuristics are associated with that transform to allow its application in real time. To reduce the search time of landmarks, we propose to map odometry errors in an area of the captured image that possesses high probability of containing the sought mark

Formulação e caracterização de massas de grês porcelanato preparadas a partir de matérias-primas naturais do Rio Grande do norte e com adição de chamote de telhas

Traditional ceramics have an important role in the economy of Rio Grande do Norte. The local industries manufacture over 50 million shingles a month, corresponding to 60% of their overall production. As a result of processing flaws, roughly 20% of the production must be discarded, since little or no use has been envisaged for such fired components. Therefore, the use of this kind of residue, especially in the composition of other ceramic materials, comes as an interesting option from the economical and environmental point of view. In this scenario, the objective of the present study was to assess the effect of the addition of fired shingle waste in the composition of porcelainized stoneware tiles. To that end, two porcelainized stoneware tiles compositions were initially prepared. Subsequently, contents from 10 to 30% of roofing tiles chamote were added to each one of them. All raw materials and grog were characterized by FRX, XRD, and thermal analysis. The ceramics were fired using natural gas for 30 min at different temperatures, i.e. 1150, 1200 and 1250ºC, and fully characterized. The addition of roofing tiles chamote resulted in composition with superior properties compared to additive-free compositions. Porcelainized stoneware tiles products that fulfill required standards for practical applications were achieved

Sistema de gerenciamento automático de reatores eletrônicos com ajuste do nível de luminosidade para múltiplas lâmpadas fluorescentes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação de amidos nativos em condições de estresse adaptados ao processamento de alimentos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Diagnóstico automático de falhas em grupos geradores hidroelétricos utilizando técnicas preditivas de manutenção e redes neurais artificiais

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Taxas e intervalos de alimentação na produção de Tilápia em tanque-rede com dispensador automático de ração

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)