Mineração de dados para previsão de eventos extremos de precipitação

No presente trabalho foram desenvolvidos modelos de classificação aplicados à mineração de dados climáticos para a previsão de eventos extremos de precipitação com uma hora de antecedência. Mais especificamente, foram utilizados dados observacionais registrados pela estação meteorológica de superfície localizada no Instituto Politécnico da Universidade do Estado do Rio de Janeiro em Nova Friburgo RJ, durante o período de 2008 a 2012. A partir desses dados foi aplicado o processo de Descoberta de Conhecimento em Banco de Dados (KDD Knowledge Discovery in Databases), composto das etapas de preparação, mineração e pós processamento dos dados. Com base no uso de algoritmos de Redes Neurais Artificiais e Árvores de Decisão para a extração de padrões que indicassem um acúmulo de precipitação maior que 10 mm na hora posterior à medição das variáveis climáticas, pôde-se notar que a utilização da observação meteorológica de micro escala para previsões de curto prazo é suscetível a altas taxas de alarmes falsos (falsos positivos). Para contornar este problema, foram utilizados dados históricos de previsões realizadas pelo Modelo Eta com resolução de 15 km, disponibilizados pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais CPTEC/INPE. De posse desses dados, foi possível calcular os índices de instabilidade relacionados à formação de situação convectiva severa na região de Nova Friburgo e então armazená-los de maneira estruturada em um banco de dados, realizando a união entre os registros de micro e meso escala. Os resultados demonstraram que a união entre as bases de dados foi de extrema importância para a redução dos índices de falsos positivos, sendo essa uma importante contribuição aos estudos meteorológicos realizados em estações meteorológicas de superfície. Por fim, o modelo com maior precisão foi utilizado para o desenvolvimento de um sistema de alertas em tempo real, que verifica, para a região estudada, a possibilidade de chuva maior que 10 mm na próxima hora.

Abordagem à previsão do preço de energia elétrica via métodos de suavização exponencial

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Plataforma de previsão do consumo elétrico para edifícios inteligentes

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Modelos de previsão de inflação e estudo da dinâmica inflacionária brasileira

O objetivo dessa dissertação é analisar as variáveis importantes da inflação para a decisão de política econômica do Banco Central. Considerando a importância de reações forward looking das autoridades monetárias num regime de metas de inflação, estudam-se alguns modelos de projeção de inflação de curto prazo para verificar qual modelo possui maior capacidade de previsão. Com o objetivo de entender a dinâmica inflacionária brasileira ao longo desses anos desde a implementação do sistema de metas de inflação, procura-se analisar a dinâmica da inércia inflacionária e do repasse cambial.

Modelo estrutural de previsão de preço e volume negociado de minério de ferro

O presente estudo apresenta um modelo de previsão do preço e do volume comercializado no mercado transoceânico de minério de ferro. Para tanto, foi desenvolvido um modelo VAR, utilizando, além das variáveis endógenas com um lag de diferença, o preço do petróleo Brent e um índice de produção industrial. Após testar raiz unitária das variáveis e constatar que nenhuma era estacionária, o teste de cointegração atestou que existia relação de longo prazo entre as mesmas que era estacionária, afastando a possibilidade de uma regressão espúria. Como resultado, a modelagem VAR apresentou um modelo consistente, com elevada aderência para a previsão do preço e do volume negociado de minério de ferro no mercado transoceânico, não obstante ele tenha apresentado alguma imprecisão no curto prazo.

Previsão da estrutura a termo brasileira utilizando de fatores macroeconômicos

Este artigo estuda a previsão da estrutura a termo da taxa de juros brasileira utilizando de fatores comuns extraídos de uma vasta base de séries macroeconômicas. Os períodos para estimação e previsão compreendem o intervalo de Janeiro de 2000 a Maio de 2012. Foram empregas 171 séries mensais para a construção da base. Primeiramente foi implementado o modelo proposto por Moench (2008), no qual a dinâmica da taxa de juros de curto prazo é modelada através de um FAVAR e a estrutura a termo é derivada utilizando-se de restrições implicadas por não arbitragem. A escolha pela adoção deste modelo se deve aos resultados obtidos no estudo original, nos quais tal modelagem apresentou melhor desempenho preditivo para horizontes intermediários e longos quando comparado com benchmarks usuais. Contudo, tais resultados também apresentaram uma deterioração progressiva à medida que as maturidades aumentam, evidenciando uma possível inadequação do modelo para as partes intermediária e longa da curva. A implementação deste modelo para a estrutura a termo brasileira levou a resultados muito similares ao do estudo original. Visando contornar a deterioração mencionada, foi proposta uma modelagem alternativa na qual a dinâmica de cada taxa é modelada conjuntamente com os fatores macroeconômicos, eliminando-se as restrições implicadas por não arbitragem. Tal modelagem proporcionou resultados de previsão amplamente superiores e através dela foi possível confirmar a inadequação descrita. Por fim, também foi realizada a inserção dos fatores macro na dinâmica dos fatores beta do modelo de Diebold e Li (2006), levando a um grande ganho de capacidade preditiva, principalmente para horizontes maiores de previsão.

Previsão de inflação utilizando modelos de séries temporais

Este trabalho compara modelos de séries temporais para a projeção de curto prazo da inflação brasileira, medida pelo Índice de Preços ao Consumidor Amplo (IPCA). Foram considerados modelos SARIMA de Box e Jenkins e modelos estruturais em espaço de estados, estimados pelo filtro de Kalman. Para a estimação dos modelos, foi utilizada a série do IPCA na base mensal, de março de 2003 a março de 2012. Os modelos SARIMA foram estimados no EVIEWS e os modelos estruturais no STAMP. Para a validação dos modelos para fora da amostra, foram consideradas as previsões 1 passo à frente para o período de abril de 2012 a março de 2013, tomando como base os principais critérios de avaliação de capacidade preditiva propostos na literatura. A conclusão do trabalho é que, embora o modelo estrutural permita, decompor a série em componentes com interpretação direta e estudá-las separadamente, além de incorporar variáveis explicativas de forma simples, o desempenho do modelo SARIMA para prever a inflação brasileira foi superior, no período e horizonte considerados. Outro importante aspecto positivo é que a implementação de um modelo SARIMA é imediata, e previsões a partir dele são obtidas de forma simples e direta.

Otimização da operação de um reservatório para controle de cheias com base na previsão de vazão

No presente trabalho foram avaliados os benefícios da previsão de vazão afluente de curto e longo prazo, na operação de um reservatório com dois usos conflitantes: geração de energia e controle de cheias. A simulação da operação do reservatório foi realizada com base em dois tipos de modelos para avaliar os benefícios da previsão. Um modelo de operação sem previsão e outro com previsão de vazão afluente, este último desenvolvido no presente trabalho. Regras de operação simples, na forma de curvas-guia lineares, foram utilizadas nos casos de operação com e sem previsão de vazões afluentes. As curvas-guia foram otimizadas através de uma técnica de parametrização, simulação e otimização utilizando um algoritmo evolutivo semelhante a um algoritmo genético. Como base para as análises foram utilizados dados relativos ao reservatório de Três Marias, no Rio São Francisco, principalmente pela disponibilidade de previsões reais de vazão de curto prazo a partir de um trabalho prévio. Essas previsões reais de vazão foram calculadas através de um modelo hidrológico distribuído que utiliza como dados de entrada, previsões de chuva do modelo atmosférico regional ETA. Para avaliar o potencial benefício das previsões de vazão na operação do reservatório, foram realizados testes considerando às vazões afluentes observadas como “previsões perfeitas de vazão”. Os resultados com previsões perfeitas de vazão mostram que pode haver um benefício relativo (incremento na geração de energia) de aproximadamente 8% (cerca de 4,77 milhões de dólares anuais), se forem utilizadas previsões de vazão de longo prazo com dois meses de antecedência, e se a operação for planejada com essa mesma antecedência. A operação baseada em previsões de prazos ou horizontes mais curtos apresenta benefícios inferiores, mas ainda assim significativos. Por exemplo, a previsão perfeita com freqüência semanal e horizonte de 12 dias pode trazer um benefício de aproximadamente 4,45% (cerca de 2,75 milhões de dólares anuais). Esses benefícios foram obtidos com o mesmo desempenho no controle de cheias. Posteriormente, foram realizados testes utilizando as previsões reais de vazão. Os benefícios obtidos com as previsões reais de curto prazo são inferiores aos benefícios obtidos com as previsões perfeitas de curto prazo, como era esperado. Entretanto, com as previsões reais de vazão, foram obtidos benefícios superiores a 50% dos que seriam esperados com a previsão perfeita (vazões observadas). Os resultados obtidos são promissores e mostram que há vantagens evidentes na utilização de previsões de chuva para se obter previsões de vazão na operação de reservatórios com usos múltiplos, quando também é associada à otimização sistêmica de um aproveitamento hidrelétrico.

Desenvolvimento de um sistema dinâmico para predição de cargas elétricas por redes neurais através do paradigma de programação orientada a objeto sob a linguagem JAVA

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Previsão de séries temporais financeiras por meio de redes neurais dinâmicas e processos de transformação de dados: uma abordagem empírico-comparativa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Critérios utilizados na seleção de parceiras amorosas em relacionamentos de curto e longo prazo entre mulheres de orientação homossexual em idade reprodutiva

Diferentes critérios utilizados para a escolha de parceiros entre homens e mulheres têm sido identificados. Essa diferença, provavelmente, origina-se pelos diferentes graus de investimento parental entre gêneros. Mulheres parecem ter predisposição a selecionar parceiros com características de investimento emocional, material e com bons indicativos de saúde. Já homens podem utilizar os mesmos critérios que as mulheres, porém dão mais importância que estas à aparência física e juventude. Em relacionamentos de curto e longo prazo a literatura indica que há uma diferença nas escolhas entre mulheres. No primeiro caso, elas têm demonstrando preferir características relacionadas à saúde física, comparado ao segundo tipo de relacionamento, no qual a ênfase tem sido voltada à parceiros bons provedores de recursos e com alto nível de investimento emocional. Há poucas pesquisas que investigaram os critérios que mulheres homossexuais utilizam na escolha de suas parceiras amorosas. Estudos que investigaram a origem da homossexualidade apontaram a possibilidade de influências biológicas. Em termos evolutivos, a homossexualidade poderia ter surgido, em parte, como subproduto da evolução do prazer característico das atividades sexuais. Se esta hipótese estiver correta, o potencial para o desenvolvimento de uma orientação homo, hetero ou bissexual pode ser potencializado por ambientes característicos dos indivíduos em particular. Tal hipótese pode sugerir que os mecanismos psicológicos para escolha de parceiros sejam semelhantes entre as mulheres de variadas orientações sexuais. Para testar esta hipótese, investigou-se as preferências na escolha de parceiras de 100 mulheres em período reprodutivo, entre 18 e 40 anos, que se auto-classificaram como “homossexual exclusivo” ou “homossexual, e às vezes heterossexual”. Para a coleta de dados foram utilizados dois instrumentos, um para seleção das participantes e outro para a coleta de informações. O instrumento de coleta de dados foi dividido em: 1) Dados Demográficos; 2) Dados da parceira; 3) Critérios valorizados na escolha de uma parceira; 4) Critérios valorizados na escolha de uma parceira de curto e longo prazo; 5) Variáveis relacionadas ao desempenho sexual. As participantes foram contatadas pelo método a) “snow ball”, b) bares frequentados por grupos homossexuais e c) associações GLBT. Especificamente, investigou-se as variáveis envolvidas na escolha de parceiras de curto e longo prazo e comparou-se os resultados com os dados coletados por Cruz (2009), com mulheres heterossexuais em período reprodutivo. Os resultados indicaram que há maior preferência por atributos físicos em relacionamentos de curto prazo entre mulheres homo e heterossexuais. Atributos referentes à formação de vínculo foram mais solicitados em relacionamentos de longo prazo, possivelmente porque 75,6% dessas mulheres têm renda e não dependem do parceiro(a) para o provimento na relação, diminuindo a necessidade de parceiro(a)s que invistam recursos materiais. Mulheres homossexuais parecem ter os mesmos padrões de escolha de parceiros que heterossexuais.

Redes neurais artificiais na previsão da inflação: aplicação como ferramenta de apoio à análise de decisões financeiras em organizações de pequeno porte

As estimações das taxas de inflação são de fundamental importância para os gestores, pois as decisões de investimento estão intimamente ligadas a elas. Contudo, o comportamento inflacionário tende a ser não linear e até mesmo caótico, tornando difícil a sua correta estimação. Essa característica do fenômeno pode tornar imprecisos os modelos mais simples de previsão, acessíveis às pequenas organizações, uma vez que muitos deles necessitam de grandes manipulações de dados e/ou softwares especializados. O presente artigo tem por objetivo avaliar, por meio de análise formal estatística, a eficácia das redes neurais artificiais (RNA) na previsão da inflação, dentro da realidade de organizações de pequeno porte. As RNA são ferramentas adequadas para mensurar os fenômenos inflacionários, por se tratar de aproximações de funções polinomiais, capazes de lidar com fenômenos não lineares. Para esse processo, foram selecionados três modelos básicos de redes neurais artificiais Multi Layer Perceptron, passíveis de implementação a partir de planilhas eletrônicas de código aberto. Os três modelos foram testados a partir de um conjunto de variáveis independentes sugeridas por Bresser-Pereira e Nakano (1984), com defasagem de um, seis e doze meses. Para tal, foram utilizados testes de Wilcoxon, coeficiente de determinação R² e o percentual de erro médio dos modelos. O conjunto de dados foi dividido em dois, sendo um grupo usado para treinamento das redes neurais artificiais, enquanto outro grupo era utilizado para verificar a capacidade de predição dos modelos e sua capacidade de generalização. Com isso, o trabalho concluiu que determinados modelos de redes neurais artificiais têm uma razoável capacidade de predição da inflação no curto prazo e se constituem em uma alternativa razoável para esse tipo de mensuração.

Avaliação dos efeitos da retirada do etanol em curto e longo prazo sobre respostas comportamentais relacionadas à ansiedade e sobre células imunorreativas para a serotonina no núcleo dorsal da Rafe em ratas

Ethanol withdrawn individuals present a wealth of signs and symptoms, some of them related with anxiety. To better understand brain areas involved in anxiety caused by ethanol abstinence, preclinical studies have been employing models of ethanol consumption followed by withdrawal in rodents submitted to behavioral tests of anxiety, such as the elevated plus-maze. The aim of this study was to investigate if short- or long-term ethanol withdrawal could alter both anxiety-related behaviors in the elevated plus-maze (EPM) and open field tests and the number of serotonin immunorreactive cels in the dorsal raphe nucleus, a midbrain area associated with anxiety. Female Wistar rats (90 days old) were submitted to increasing concentrations of ethanol (2% for 3 days, 4% for 3 days and 6% for 15 days) as the only source of liquid diet and the control group received water ad libitum. Both groups received food ad libitum. In the behavioral experiments, on 21st day of consumption, ethanol was substituted by water (withdrawal) and 72 h or 21 days after withdrawal animals were submitted to the EPM, where it was evaluated the percentage of time and entries in the open arms and the entries in the enclosed arms during 5 minutes. Twenty and four hours after testing in the EPM, animals were submitted to the open field test for 15 minutes, where the distance traveled by the animals was observed along this period. During the first 5 minutes, the distance traveled, entries and time spent in the center of the test were analyzed. In the immunohistochemistry study, animals were submitted to 21 days of consumption of ethanol followed or not by 72 hours and 21 days of withdrawal previously perfusion, brain tissue preparation and quantification of serotonin dyed cells in the dorsal and caudal portions in the dorsal raphe nucleus. Behavioral data showed that both short- and long-term ethanol withdrawals reduced the open arms exploration in the EPM. In the open field test there were no locomotor activity changes during the total 15 minutes; however, longterm ethanol withdrawal reduced the exploration in the center of the open field during the first 5 minutes. In the immunohistochemistry step, there were no differences, when short- and long-term withdrawn groups were compared with control group; nevertheless, the chronic consumption of ethanol decreased the number of serotonergic immunorreactive cells in the dorsal part of dorsal raphe nucleus. Taken together, results here obtained suggest that both short- and long-term ethanol withdrawals promoted an anxiogenic-like effect that was not related with changes in the serotonin immunorreactivity in the dorsal and caudal parts of the dorsal raphe nucleus.

Efeitos da exposição à fumaça de cigarro e/ou etanol durante a adolescência: alterações dos níveis de ansiedade e da atividade locomotora em camundongos durante o período de exposição e em período curto e longo de retirada

O consumo de tabaco está freqüentemente associado ao consumo de álcool e a maioria dos usuários inicia o uso e abuso destas drogas na adolescência. Como a ansiedade pode ser um fator de risco para a etiologia do uso e da retirada destas drogas, no presente estudo investigamos os efeitos da fumaça do cigarro e/ou exposição ao etanol durante a adolescência nos níveis de ansiedade ao final do período de exposição e em período curto e longo após retirada. Do 30 ao 45 dia de vida pós-natal (PN30-PN45), camundongos Suíços de ambos os sexos foram expostos a fumaça do cigarro gerada a partir da queima de cigarros para pesquisa contendo 1,7mg de nicotina 8 h/dia e/ou ao etanol (2g/kg, 25%, v/v) através de injeção intraperitoneal em dias alternados. Assim foram utilizados 4 grupos experimentais: 1) SMK+ETOH (exposição a fumaça de cigarro e injeção i.p. de etanol); 2) SMK (exposição a fumaça de cigarro e a salina i.p.); 3) ETOH (exposição a ar e injeção i.p. de etanol); 4) VEH (exposição a ar e injeção i.p. salina). Ao final do período de exposição (PN44-45) e durante a retirada de curta (PN49-50) e longa duração (PN74-75) utilizamos o Labirinto em Cruz Elevado (LCE) para avaliar os níveis de ansiedade e o Teste de Campo Aberto (CA) para avaliar os níveis de ansiedade e a atividade locomotora. Ao final do período de exposição, as fêmeas do grupo SMK apresentaram uma resposta ansiolítica no LCE. Esta resposta foi intensificada pela co-exposição ao etanol. A retirada de curto prazo da fumaça do cigarro provocou um efeito ansiogênico. Os machos do grupo ETOH apresentaram um efeito ansiogênico no LCE ao final do período de exposição, no entanto, este efeito não persistiu em um período curto de retirada. Embora nem os efeitos da fumaça de cigarro, nem os efeitos do etanol tenham persistido após um período longo de retirada, os animais do grupo SMK+ETOH apresentaram uma resposta ansiogênica no CA. Assim, nossos resultados sugerem que fêmeas adolescentes são mais susceptíveis aos efeitos ansiolíticos do fumo do tabaco. O efeito mais intenso no grupo SMK+ETOH sugere que as fêmeas co-usam estas drogas para chegar a níveis mais baixos de ansiedade. Além disso, um aumento da ansiedade após um período longo da retirada conjunta do cigarro e do etanol, pode facilitar as recaídas ao uso destas drogas.

Biodiesel fuel formulation

O consumo de energia a nível mundial aumenta a cada dia, de forma inversa aos recursos fósseis que decrescem de dia para dia. O sector dos transportes é o maior consumidor deste recurso. Face ao actual cenário urge encontrar uma solução renovável e sustentável que permita não só, diminuir a nossa dependência de combustíveis fósseis mas fundamentalmente promover a sua substituição por energias de fontes renováveis. O biodiesel apresenta-se na vanguarda das alternativas aos combustiveis derivados do petróleo, para o sector dos transportes, sendo considerado uma importante opção a curto prazo, uma vez que o seu preço pode ser competitivo com o diesel convencional, e para a sua utilização o motor de combustão não necessita de alterações. O biodiesel é uma mistura líquida, não tóxica, biodegradável de ésteres de ácidos gordos, sem teor de enxofre ou compostos aromáticos, apresenta boa lubricidade, alto número de cetano, e origina emissões gasosas mais limpas. O presente trabalho contribui para um melhor conhecimento da dependência das propriedades termofisicas do biodiesel com a sua composição. A publicação de novos dados permitirá o desenvolvimento de modelos mais fiáveis na previsão do comportamento do biodiesel. As propriedades densidade e viscosidade são o espelho da composição do biodiesel, uma vez que dependem directamente da matéria prima que lhe deu origem, mais do que do processo de produção. Neste trabalho os dados medidos de densidade e viscosidade de biodiesel foram testados com vários modelos e inclusivamente foram propostos novos modelos ajustados para esta família de compostos. Os dados medidos abrangem uma ampla gama de temperaturas e no caso da densidade também foram medidos dados a alta pressão de biodiesel e de alguns ésteres metilico puros. Neste trabalho também são apresentados dados experimentais para o equilíbrio de fases sólido-liquído de biodiesel e equlibrio de fases líquidolíquido de alguns sistemas importantes para a produção de biodiesel. Ambos os tipos de equilíbrio foram descritos por modelos desenvolvidos no nosso laboratório. Uma importância especial é dado aqui a propriedades que dependem do perfil de ácidos gordos da matéria-prima além de densidade e viscosidade; o índice de iodo e temperature limite de filtrabalidade são aqui avaliados com base nas considerações das normas. Os ácidos gordos livres são um sub-produto de refinação de óleo alimentar, que são removidos na desodoração, no processo de purificação do óleo. A catálise enzimática é aqui abordada como alternativa para a conversão destes ácidos gordos livres em biodiesel. Estudou-se a capacidade da lipase da Candida antartica (Novozym 435) para promover a esterificação de ácidos gordos livres com metanol ou etanol, utilizando metodologia de superfície de resposta com planeamento experimental. Avaliou-se a influência de diversas variáveis no rendimento da reacção.