Uma fundamentação para sinais e sistemas intervalares

In this work we use Interval Mathematics to establish interval counterparts for the main tools used in digital signal processing. More specifically, the approach developed here is oriented to signals, systems, sampling, quantization, coding and Fourier transforms. A detailed study for some interval arithmetics which handle with complex numbers is provided; they are: complex interval arithmetic (or rectangular), circular complex arithmetic, and interval arithmetic for polar sectors. This lead us to investigate some properties that are relevant for the development of a theory of interval digital signal processing. It is shown that the sets IR and R(C) endowed with any correct arithmetic is not an algebraic field, meaning that those sets do not behave like real and complex numbers. An alternative to the notion of interval complex width is also provided and the Kulisch- Miranker order is used in order to write complex numbers in the interval form enabling operations on endpoints. The use of interval signals and systems is possible thanks to the representation of complex values into floating point systems. That is, if a number x 2 R is not representable in a floating point system F then it is mapped to an interval [x;x], such that x is the largest number in F which is smaller than x and x is the smallest one in F which is greater than x. This interval representation is the starting point for definitions like interval signals and systems which take real or complex values. It provides the extension for notions like: causality, stability, time invariance, homogeneity, additivity and linearity to interval systems. The process of quantization is extended to its interval counterpart. Thereafter the interval versions for: quantization levels, quantization error and encoded signal are provided. It is shown that the interval levels of quantization represent complex quantization levels and the classical quantization error ranges over the interval quantization error. An estimation for the interval quantization error and an interval version for Z-transform (and hence Fourier transform) is provided. Finally, the results of an Matlab implementation is given

O discurso de divulgação científica : um espaço discursivo intervalar

O presente trabalho investiga o funcionamento do discurso de Divulgação Científica, tomando como corpus de análise as revistas Superinteressante e Ciência Hoje. Partindo da concepção de ciência enquanto prática social e ideológica e tendo como referencial teórico a Análise de Discurso de linha francesa, a preocupação central dessa investigação está pautada no modo como os diferentes sujeitos - o cientista, o jornalista e o leitor - se movimentam, isto é, se constituem no discurso de Divulgação Científica, sendo interpelados tanto pelo poder/verdade da ciência quanto pelo poder/verdade da mídia. Para investigar, então, o funcionamento de tal discurso, a tese está dividida em seis capítulos. O primeiro capítulo aborda a concepção de ciência, de forma a marcar os limites entre a ciência e a não-ciência, bem como trata dos deslocamentos sociais produzidos a partir do conhecimento científico. Entre esses deslocamentos, está o Jornalismo Científico e, por sua vez, o discurso de Divulgação Científica, que também é caracterizado nesse primeiro capítulo. No segundo capítulo, trava-se um diálogo entre três autores: Mikail Bakhtin, Michel Foucault e Michel Pêcheux, havendo um destaque para Pêcheux, que é o fundador da Análise do Discurso. A partir desse diálogo, são apresentadas as principais noções da teoria do discurso que sustentarão as análises sobre o funcionamento discursivo da Divulgação Científica. O terceiro capítulo trata da constituição do corpus e da explicitação da metodologia a ser adotada durante as análises. No quarto capítulo, são apresentadas as primeiras análises sobre o modo como são representadas as imagens da ciência e do cientista no discurso de Divulgação Científica. O quinto capítulo privilegia a discussão acerca do lugar discursivo em que se inscrevem tanto o jornalista quanto o cientista no discurso de Divulgação Científica. Ainda são analisadas as posições-sujeito que operam nesse discurso, a partir da inscrição do jornalista e/ou do cientista em um determinado lugar discursivo. No sexto e último capítulo da tese, as análises estão centradas no sujeito-leitor, enfocando a construção do efeito-leitor e da imagem projetada à ciência, a partir de seqüências selecionadas das Cartas de Leitores de ambas as revistas - Superinteressante e Ciência Hoje. Tais análises focalizam a distinção entre leitor real e leitor virtual. Dessa forma, essa tese enfoca a caracterização do discurso de Divulgação Científica como um espaço discursivo intervalar, no qual se entrecruzam diferentes sujeitos, mas também as diferentes ordens de saberes/as diferentes vozes que esses sujeitos mobilizam, bem como as instituições que eles representam, o que atesta a constituição eminentemente heterogênea desse discurso.

Um modelo categorizador intervalar n-dimensional com l-camadas baseado em tesselações

O ICTM (Interval Categorizer Tesselation Model), objeto da presente tese, é um modelo geral para análise de espaços de natureza geométrica, baseado em tesselaçoes, que é capaz de produzir uma categorização confiável de conjunto de pontos de um dado espaço, de acordo com múltiplas características dos pontos, cada característica correspondendo a uma camada do modelo. Por exemplo, na análise de terrenos geográficos, uma região geográfica pode ser analisada de acordo com a sua topografia, vegetaçao, demografia, dados econômicos etc, cada uma gerando uma subdivisão diferente da região. O modelo geral baseado em tesselações não está restrito, porém, a análise de espaços bi-dimensionais. O conjunto dos pontos analisados pode pertencer a um espaço multidimensional, determinando a característica multi-dimensional de cada camada. Um procedimento de projeção das categorizações obtidas em cada camada sobre uma camada básica leva a uma categorização confiavel mais significante, que combina em uma só classificação as análises obtidas para cada característica. Isto permite muitas análises interessantes no que tange a dependência mútua das características. A dimensão da tesselação pode ser arbitrária ou escolhida de acordo com algum critério específico estabelecido pela aplicação. Neste caso, a categorização obtida pode ser refinada, ou pela re-definição da dimensão da tesselação ou tomando cada sub-região resultante para ser analisada separadamente A formalização nos registradores pode ser facilmente recuperada apenas pela indexação dos elementos das matrizes, em qualquer momento da execução. A implementação do modelo é naturalmente paralela, uma vez que a análise é feita basicamente por regras locais. Como os dados de entrada numéricos são usualmente suscetíveis a erros, o modelo utiliza a aritmética intervalar para se ter um controle automático de erros. O modelo ICTM também suporta a extração de fatos sobre as regiões de modo qualitativo, por sentenças lógicas, ou quantitativamente, pela análise de probabilidade. Este trabalho recebe apoio nanceiro do CNPq/CTPETRO e FAPERGS.

Uma Fundamentação Intervalar Aplicada à Morfologia Matemática

This work present a interval approach to deal with images with that contain uncertainties, as well, as treating these uncertainties through morphologic operations. Had been presented two intervals models. For the first, is introduced an algebraic space with three values, that was constructed based in the tri-valorada logic of Lukasiewiecz. With this algebraic structure, the theory of the interval binary images, that extends the classic binary model with the inclusion of the uncertainty information, was introduced. The same one can be applied to represent certain binary images with uncertainty in pixels, that it was originated, for example, during the process of the acquisition of the image. The lattice structure of these images, allow the definition of the morphologic operators, where the uncertainties are treated locally. The second model, extend the classic model to the images in gray levels, where the functions that represent these images are mapping in a finite set of interval values. The algebraic structure belong the complete lattices class, what also it allow the definition of the elementary operators of the mathematical morphology, dilation and erosion for this images. Thus, it is established a interval theory applied to the mathematical morphology to deal with problems of uncertainties in images

Probabilidades imprecisas: intervalar, fuzzy e fuzzy intuicionista

The idea of considering imprecision in probabilities is old, beginning with the Booles George work, who in 1854 wanted to reconcile the classical logic, which allows the modeling of complete ignorance, with probabilities. In 1921, John Maynard Keynes in his book made explicit use of intervals to represent the imprecision in probabilities. But only from the work ofWalley in 1991 that were established principles that should be respected by a probability theory that deals with inaccuracies. With the emergence of the theory of fuzzy sets by Lotfi Zadeh in 1965, there is another way of dealing with uncertainty and imprecision of concepts. Quickly, they began to propose several ways to consider the ideas of Zadeh in probabilities, to deal with inaccuracies, either in the events associated with the probabilities or in the values of probabilities. In particular, James Buckley, from 2003 begins to develop a probability theory in which the fuzzy values of the probabilities are fuzzy numbers. This fuzzy probability, follows analogous principles to Walley imprecise probabilities. On the other hand, the uses of real numbers between 0 and 1 as truth degrees, as originally proposed by Zadeh, has the drawback to use very precise values for dealing with uncertainties (as one can distinguish a fairly element satisfies a property with a 0.423 level of something that meets with grade 0.424?). This motivated the development of several extensions of fuzzy set theory which includes some kind of inaccuracy. This work consider the Krassimir Atanassov extension proposed in 1983, which add an extra degree of uncertainty to model the moment of hesitation to assign the membership degree, and therefore a value indicate the degree to which the object belongs to the set while the other, the degree to which it not belongs to the set. In the Zadeh fuzzy set theory, this non membership degree is, by default, the complement of the membership degree. Thus, in this approach the non-membership degree is somehow independent of the membership degree, and this difference between the non-membership degree and the complement of the membership degree reveals the hesitation at the moment to assign a membership degree. This new extension today is called of Atanassov s intuitionistic fuzzy sets theory. It is worth noting that the term intuitionistic here has no relation to the term intuitionistic as known in the context of intuitionistic logic. In this work, will be developed two proposals for interval probability: the restricted interval probability and the unrestricted interval probability, are also introduced two notions of fuzzy probability: the constrained fuzzy probability and the unconstrained fuzzy probability and will eventually be introduced two notions of intuitionistic fuzzy probability: the restricted intuitionistic fuzzy probability and the unrestricted intuitionistic fuzzy probability

Máquina de vetores-suporte intervalar

The Support Vector Machines (SVM) has attracted increasing attention in machine learning area, particularly on classification and patterns recognition. However, in some cases it is not easy to determinate accurately the class which given pattern belongs. This thesis involves the construction of a intervalar pattern classifier using SVM in association with intervalar theory, in order to model the separation of a pattern set between distinct classes with precision, aiming to obtain an optimized separation capable to treat imprecisions contained in the initial data and generated during the computational processing. The SVM is a linear machine. In order to allow it to solve real-world problems (usually nonlinear problems), it is necessary to treat the pattern set, know as input set, transforming from nonlinear nature to linear problem. The kernel machines are responsible to do this mapping. To create the intervalar extension of SVM, both for linear and nonlinear problems, it was necessary define intervalar kernel and the Mercer s theorem (which caracterize a kernel function) to intervalar function

Computabilidade no espaço dos intervalos reais: um modelo BSS intervalar

A matemática intervalar é uma teoria matemática originada na década de 60 com o objetivo de responder questões de exatidão e eficiência que surgem na prática da computação científica e na resolução de problemas numéricos. As abordagens clássicas para teoria da computabilidade tratam com problemas discretos (por exemplo, sobre os números naturais, números inteiros, strings sobre um alfabeto finito, grafos, etc.). No entanto, campos da matemática pura e aplicada tratam com problemas envolvendo números reais e números complexos. Isto acontece, por exemplo, em análise numérica, sistemas dinâmicos, geometria computacional e teoria da otimização. Assim, uma abordagem computacional para problemas contínuos é desejável, ou ainda necessária, para tratar formalmente com computações analógicas e computações científicas em geral. Na literatura existem diferentes abordagens para a computabilidade nos números reais, mas, uma importante diferença entre estas abordagens está na maneira como é representado o número real. Existem basicamente duas linhas de estudo da computabilidade no contínuo. Na primeira delas uma aproximação da saída com precisão arbitrária é computada a partir de uma aproximação razoável da entrada [Bra95]. A outra linha de pesquisa para computabilidade real foi desenvolvida por Blum, Shub e Smale [BSS89]. Nesta aproximação, as chamadas máquinas BSS, um número real é visto como uma entidade acabada e as funções computáveis são geradas a partir de uma classe de funções básicas (numa maneira similar às funções parciais recursivas). Nesta dissertação estudaremos o modelo BSS, usado para se caracterizar uma teoria da computabilidade sobre os números reais e estenderemos este para se modelar a computabilidade no espaço dos intervalos reais. Assim, aqui veremos uma aproximação para computabilidade intervalar epistemologicamente diferente da estudada por Bedregal e Acióly [Bed96, BA97a, BA97b], na qual um intervalo real é visto como o limite de intervalos racionais, e a computabilidade de uma função intervalar real depende da computabilidade de uma função sobre os intervalos racionais

Java-XSC : módulo complexo e complexo intervalar

This work aims to develop modules that will increase the computational power of the Java-XSC library, and XSC an acronym for "Language Extensions for Scientific Computation . This library is actually an extension of the Java programming language that has standard functions and routines elementary mathematics useful interval. in this study two modules were added to the library, namely, the modulus of complex numbers and complex numbers of module interval which together with the modules original numerical applications that are designed to allow, for example in the engineering field, can be used in devices running Java programs

Especificação do tipo intervalar parametrizado em CASL

The interval datatype applications in several areas is important to construct a interval type reusable, i.e., a interval constructor can be applied to any datatype and get intervals this datatype. Since the interval is, of certain form, a set of elements limited for two bounds, left and right, with a order notions, then it s reasonable that interval constructor enclose datatypes with partial order. On the order hand, what we want is work with interval of any datatype like this we work with this datatype then. it s important to guarantee the properties of the datatype when maps to interval of this datatype. Thus, the interval constructor get a theory to parametrized interval type, i.e., a interval with generics parameters (for example rational, real, complex). Sometimes, the interval application in some algebras doesn t guarantee the mainutenance of their properties, for example, when we use interval of real, that satisfies the field properties, it doesn t guarantee the distributivity propertie. A form to surpass this problem Santiago introduced the local equality theory that weakened the notion of strong equality, and thus, allowing some properties are local keeped, what can be discard before. The interval arithmetic generalization aim to apply the interval constructor on ordered algebras weakened for local equality with the purpose of the keep their properties. How the intervals are important in applications with continuous data, it s interesting specify that theory using a specification language that supply a system development using intervals of form disciplined, trustworth and safe. Currently, the algebraic specification language, based in math models, have been use to that intention often. We choose CASL (Common Algebraic Specification Language) among others languages because CASL has several characteristics excellent to parametrized interval type, such as, provide parcialiy and parametrization

A quantização da eletrodinâmica de Podolsky em equilíbrio termodinâmico no formalismo de Matsubara-Fradkin

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Quantização de sistemas singulares via formalismo de Hamilton-Jacobi

Pós-graduação em Física - IFT

Quantização funcional e renormalizabilidade da eletrodinâmica generalizada

Pós-graduação em Física - IFT

Metodologia baseada em sistema fuzzy intervalar do tipo-2 para detecção e identificação de faltas de incipientes em motores de indução

Desde a incorporação da automação no processo produtivo, a busca por sistemas mais eficientes, objetivando o aumento da produtividade e da qualidade dos produtos e serviços, direcionou os estudos para o planejamento de estratégias que permitissem o monitoramento de sistemas com o intuito principal de torna-los mais autônomos e robustos. Por esse motivo, as pesquisas envolvendo o diagnóstico de faltas em sistemas industriais tornaram-se mais intensivas, visto a necessidade da incorporação de técnicas para monitoramente detalhado de sistemas. Tais técnicas permitem a verificação de perturbações, falta ou mesmo falhas. Em vista disso, essa trabalho investiga técnicas de detecção e diagnostico de faltas e sua aplicação em motores de indução trifásicos, delimitando o seu estudo em duas situações: sistemas livre de faltas, e sobre atuação da falta incipiente do tipo curto-circuitoparcial nas espiras do enrolamento do estator. Para a detecção de faltas, utilizou-se analise paramétrica dos parâmetros de um modelo de tempo discreto, de primeira ordem, na estrutura autoregressivo com entradas exógenas (ARX). Os parâmetros do modelo ARX, que trazem informação sobre a dinâmica dominante do sistema, são obtidos recursivamente pela técnica dos mínimos quadrados recursivos (MQR). Para avaliação da falta, foi desenvolvido um sistema de inferência fuzzy (SIF) intervala do tipo-2, cuja mancha de incerteza ou footprint of uncertainty (FOU), características de sistema fuzzy tipo-2, é ideal como forma de representar ruídos inerentes a sistemas reais e erros numéricos provenientes do processo de estimação paramétrica. Os parâmetros do modelo ARX são entradas para o SIF. Algoritmos genéricos (AG’s) foram utilizados para otimização dos SIF intervalares tipo-2, objetivando reduzir o erro de diagnóstico da falta identificada na saída desses sistemas. Os resultados obtidos em teste de simulação computacional demonstram a efetividade da metodologia proposta.

Projeto e avaliação experimental de uma estratégia baseada em análise intervalar aplicada ao projeto de estabilizador de sistemas de potência robusto implementado em um sistema de geração de 10KVA

Neste trabalho, são apresentados a metodologia de projeto e resultados de testes experimentais de um estabilizador de sistema de potência (ESP), implementado em um sistema de geração em escala reduzida de 10 kVA, localizado no Laboratório de Controle e Sistema de Potência (LACSPOT) da Universidade Federal do Pará (UFPA). O projeto do ESP é baseado em uma estratégia de controle robusto com ênfase em incertezas paramétricas estruturadas, as quais são tratadas com ferramentas da teoria de análise intervalar. Estas incertezas são decorrentes de mudanças do ponto de operação do sistema, que provocam variações nos parâmetros de um modelo matemático linearizado referente ao comportamento dinâmico do sistema elétrico de potência no referido ponto de operação. Para o projeto do ESP robusto intervalar, são realizados uma serie de ensaios experimentais com o propósito de estimar os parâmetros de modelos linearizados da planta, representando satisfatoriamente a dinâmica dos modos poucos amortecidos do sistema de geração interligado. O método de identificação é baseado em técnica de identificação paramétrica, baseado em mínimos quadrados. A partir de um conjunto de dados de entrada e saída, para cada ponto de operação, um modelo linear, do tipo auto-regressivo com entrada exógenos (ARX), estimado para fim de uso do projeto do ESP. Por fim, uma série de testes experimentais é realizada no sistema de geração interligado a rede elétrica local, com o propósito de verificar a efetividade da técnica de controle robusto intervalar proposta para a sintonia do ESP. A partir da análise da função custo do sinal de erro de desvio de potência elétrica na saída do gerador síncrono e a função custo do sinal de controle do ESP comprova-se experimentalmente o bom desempenho obtido pela técnica de controle proposta em comparação com uma técnica de controle clássica.

Quantização canônica do campo de Proca no espaço-tempo de Rindler e interação de uma fonte uniformemente acelerada com o banho térmico de Unruh

Fazemos a quantização canônica do campo vetorial massivo, primeiro com relação a observadores inerciais e depois com relação a observadores acelerados. Investigamos como uma fonte uniformemente acelerada em Minkowski interage com o campo vetorial massivo no vácuo inercial, através do cálculo da taxa de resposta total. Esta taxa de resposta é calculada em dois referenciais diferentes, um inercial e outro co-acelerado com a fonte. De acordo com o efeito Unruh, no referencial acelerado, o vácuo inercial corresponde a um banho térmico de partículas. Levando em conta este efeito, mostramos, explicitamente, que estas taxas de resposta são idênticas. Este resultado pode ser usado para descrever a interação de elétrons estáticos com partículas Z⁰ presentes na radiação Hawking, desde que os elétrons estejam muito próximos do horizonte de eventos de um buraco negro.