Contexto e modularização em redes neurais recorrentes para aprendizagem de seqüências temporais

Este trabalho apresenta um sistema neural modular, que processa separadamente informações de contexto espacial e temporal, para a tarefa de reprodução de sequências temporais. Para o desenvolvimento do sistema neural foram considerados redes neurais recorrentes, modelos estocásticos, sistemas neurais modulares e processamento de informações de contexto. Em seguida, foram estudados três modelos com abordagens distintas para aprendizagem de seqüências temporais: uma rede neural parcialmente recorrente, um exemplo de sistema neural modular e um modelo estocástico utilizando a teoria de modelos markovianos escondidos. Com base nos estudos e modelos apresentados, esta pesquisa propõe um sistema formado por dois módulos sucessivos distintos. Uma rede de propagação direta (módulo estimador de contexto espacial) realiza o processamento de contexto espacial identificando a seqüência a ser reproduzida e fornecendo um protótipo do contexto para o segundo módulo. Este é formado por uma rede parcialmente recorrente (módulo de reprodução de sequências temporais) para aprender as informações de contexto temporal e reproduzir em suas saídas a seqüência identificada pelo módulo anterior. Para a finalidade mencionada, este mestrado utiliza a distribuição de Gibbs na saída do módulo para contexto espacial de forma que este forneça probabilidades de contexto espacial, indicando o grau de certeza do módulo e possibilitando a utilização de procedimentos especiais para os casos de dúvida. O sistema neural foi testado em conjuntos contendo trajetórias abertas, fechadas, e com diferentes situações de ambigüidade e complexidade. Duas situações distintas foram avaliadas: (a) capacidade do sistema em reproduzir trajetórias a partir de pontos iniciais treinados; e (b) capacidade de generalização do sistema reproduzindo trajetórias considerando pontos iniciais ou finais em situações não treinadas. A situação (b) é um problema de difícil ) solução em redes neurais devido à falta de contexto temporal, essencial na reprodução de seqüências. Foram realizados experimentos comparando o desempenho do sistema modular proposto com o de uma rede parcialmente recorrente operando sozinha e um sistema modular neural (TOTEM). Os resultados sugerem que o sistema proposto apresentou uma capacidade de generalização significamente melhor, sem que houvesse uma deterioração na capacidade de reproduzir seqüências treinadas. Esses resultados foram obtidos em sistema mais simples que o TOTEM.

Ciclos sedimentares em seqüências siliciclásticas : uma proposta de análise metodológica.

Este trabalho de estratigrafia quantitativa teve como objetivo o estudo de ciclos sedimentares em seqüências siliciclásticas. Para isso, utilizou-se ferramentas matemáticas e estatísticas, interpretando os resultados obtidos no contexto da estratigrafia de seqüências. Os padrões quase cíclicos de empilhamento sedimentar foram associados a padrões de ciclos de tempo conhecidos – os da banda de Milankovitch (Milankovitch, 1947). Para superar as dificuldades inerentes às medidas diretas em afloramentos e testemunhos, adotou-se o estudo das variações da distância entre marcas consecutivas, observadas na curva do perfil de raios gama de sondagens para petróleo ou carvão. Esta distância foi associada à espessura da camada sedimentar e a série de observações foi estudada pelos métodos de análise de séries temporais, empregando-se: estatísticas básicas, histogramas e distribuições de freqüência, diagramas de tempo (gráficos XY), gráficos de Fischer, autocorrelação e correlação cruzada e análise espectral. A abordagem do problema exigiu um tratamento matemático das observações estratigráficas, mantido de forma “orientada para a geologia”. Deu-se ênfase ao significado físico (geológico) dos resultados obtidos com as diversas análises. As variações nas espessuras das camadas permitiram reconhecer parasseqüências e suas geometrias internas, levando à identificação acurada dos ambientes deposicionais, das fácies e dos tratos de sistema, em um contexto de estratigrafia de seqüências. As razões entre os períodos encontrados nos ciclos sedimentares foram associadas com os ciclos astronômicos da banda de Milankovitch, produzindo estimativas do tempo de deposição e das taxas de acumulação e fornecendo a visão dos processos de preenchimento da bacia, das oscilações do nível do mar e do fluxo de sedimentos. O emprego desta metodologia de análise evidenciou seqüências de quinta e de quarta ordem (no sentido da Exxon) correlacionáveis, localmente. Em nível regional, mostrou ser possível a correlação de seqüências de terceira ordem, por distâncias consideráveis, permitindo correlações com a curva global de oscilações do nível do mar. Para ilustrar, foram discutidos exemplos de aplicação da metodologia, em seções do Permiano da Bacia do Paraná e do Andar Buracica (Barremiano), na Bacia do Recôncavo. A metodologia do trabalho foi desenvolvida pelo autor, junto aos participantes de pesquisas e de cursos do Laboratório de Análise de Bacias e Correlação Geológica (LABCG) da Faculdade de Geologia (FGEL) da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro.

Conflitos temporais entre os processos legislativos ordinário e orçamentário

Analisa a interdependência, com ênfase no aspecto temporal, entre o processo legislativo ordinário, bicameral, produtor de normas permanentes, com prazos impróprios, em que se avalia o mérito e o processo orçamentário, congressual, prazos constitucionais, expedito e conciso. São usados como exemplos o PL 7749/10, que fixa o subsídio dos Ministros do Supremo Tribunal Federal por ato administrativo autorizado na LDO, e o entendimento comum de considerar-se como lacuna da Proposta Orçamentária da União para 2011, PL 59/10-CN, Lei 12.381/11, conforme Nota Técnica CONOF/CD nº 13/2010, a ausência de valores referentes a proposições em tramitação no processo legislativo bicameral, produtor de cogência normativa sob a forma de despesas obrigatórias continuadas.

Sistemas complexos, séries temporais e previsibilidade

Para qualquer sistema observado, físico ou qualquer outro, geralmente se deseja fazer predições para sua evolução futura. Algumas vezes, muito pouco é conhecido sobre o sistema. Se uma série temporal é a única fonte de informação no sistema, predições de valores futuros da série requer uma modelagem da lei da dinâmica do sistema, talvez não linear. Um interesse em particular são as capacidades de previsão do modelo global para análises de séries temporais. Isso pode ser um procedimento muito complexo e computacionalmente muito alto. Nesta dissertação, nos concetraremos em um determinado caso: Em algumas situações, a única informação que se tem sobre o sistema é uma série sequencial de dados (ou série temporal). Supondo que, por detrás de tais dados, exista uma dinâmica de baixa dimensionalidade, existem técnicas para a reconstrução desta dinâmica.O que se busca é desenvolver novas técnicas para poder melhorar o poder de previsão das técnicas já existentes, através da programação computacional em Maple e C/C++.

Coisa julgada dinâmica: limites objetivos e temporais. Entre continuidade, mudança e transição de posições processuais estáveis

O presente trabalho pretende apresentar um modelo unificado para o tratamento das estabilidades processuais (coisa julgada e preclusões). Para tanto, parte de duas premissas fundamentais: a segurança como continuidade jurídica, uma forma dinâmica de proteger a estabilidade sem impedir alterações de conteúdo nos atos jurídicos estáveis; e, de outro lado, a concepção das estabilidades processuais como uma cadeia de vínculos em contraditório. A combinação destas premissas resgata o papel da argumentação jurídica no sistema da coisa julgada, retomando a importância da vinculatividade das razões de decidir; e também incorpora ao modelo uma dimensão interprocessual que visa a garantir harmonia e coerência ao tráfego jurídico. Com base nestes pilares, tenta-se propor parâmetros para uma nova compreensão dos limites objetivos e temporais da coisa julgada. No campo dos limites objetivos, destaca-se a elaboração em torno dos esquemas argumentativos, estruturas aglutinadas de elementos processuais referentes ao exercício do contraditório. Em relação aos limites temporais, procura-se elaborar um modelo de revisão das estabilidades que incorpore o novum sem impedir a mudança. Neste contexto, trabalham-se também mecanismos compensatórios para a superação das estabilidades, tais como o ônus argumentativo no procedimento de quebra, e as regras de transição editadas pelo próprio Poder Judiciário.

Análise, imputação de dados e interfaces computacionais em estudos de séries temporais epidemiológicas

efeitos são frequentemente observados na morbidade e mortalidade por doenças respiratórias e cardiovasculares, câncer de pulmão, diminuição da função respiratória, absenteísmo escolar e problemas relacionados com a gravidez. Estudos também sugerem que os grupos mais suscetíveis são as crianças e os idosos. Esta tese apresenta estudos sobre o efeito da poluição do ar na saúde na saúde na cidade do Rio de Janeiro e aborda aspectos metodológicos sobre a análise de dados e imputação de dados faltantes em séries temporais epidemiológicas. A análise de séries temporais foi usada para estimar o efeito da poluição do ar na mortalidade de pessoas idosas por câncer de pulmão com dados dos anos 2000 e 2001. Este estudo teve como objetivo avaliar se a poluição do ar está associada com antecipação de óbitos de pessoas que já fazem parte de uma população de risco. Outro estudo foi realizado para avaliar o efeito da poluição do ar no baixo peso ao nascer de nascimentos a termo. O desenho deste estudo foi o de corte transversal usando os dados disponíveis no ano de 2002. Em ambos os estudos foram estimados efeitos moderados da poluição do ar. Aspectos metodológicos dos estudos epidemiológicos da poluição do ar na saúde também são abordados na tese. Um método para imputação de dados faltantes é proposto e implementado numa biblioteca para o aplicativo R. A metodologia de imputação é avaliada e comparada com outros métodos frequentemente usados para imputação de séries temporais de concentrações de poluentes atmosféricos por meio de técnicas de simulação. O método proposto apresentou desempenho superior aos tradicionalmente utilizados. Também é realizada uma breve revisão da metodologia usada nos estudos de séries temporais sobre os efeitos da poluição do ar na saúde. Os tópicos abordados na revisão estão implementados numa biblioteca para a análise de dados de séries temporais epidemiológicas no aplicativo estatístico R. O uso da biblioteca é exemplificado com dados de internações hospitalares de crianças por doenças respiratórias no Rio de Janeiro. Os estudos de cunho metodológico foram desenvolvidos no âmbito do estudo multicêntrico para avaliação dos efeitos da poluição do ar na América Latina o Projeto ESCALA.

Aperfeiçoamento da previsão global em séries temporais caóticas

A previsão de valores futuros em séries temporais produzidas por sistemas caóticos pode ser aplicada em diversas áreas do conhecimento como Astronomia, Economia, Física, Medicina, Meteorologia e Oceanografia. O método empregado consiste na reconstrução do espaço de fase seguido de um termo de melhoria da previsão. As rotinas utilizadas para a previsão e análise nesta linha de pesquisa fazem parte do pacote TimeS, que apresenta resultados encorajadores nas suas aplicações. O aperfeiçoamento das rotinas computacionais do pacote com vistas à melhoria da acurácia obtida e à redução do tempo computacional é construído a partir da investigação criteriosa da minimização empregada na obtenção do mapa global. As bases matemáticas são estabelecidas e novas rotinas computacionais são criadas. São ampliadas as possibilidades de funções de ajuste que podem incluir termos transcendentais nos componentes dos vetores reconstruídos e também possuir termos lineares ou não lineares nos parâmetros de ajuste. O ganho de eficiência atingido permite a realização de previsões e análises que respondem a perguntas importantes relacionadas ao método de previsão e ampliam a possibilidade de aplicações a séries reais.

Tendências Espaciais e Temporais da Epidemia da AIDS em maiores de 50 Anos no Município de Niterói - RJ

A síndrome de imunodeficiência adquirida (AIDS) é um problema de saúde pública que alcançou grandes proporções. Na ausência de uma vacina eficaz ou tratamento efetivo para a doença, esforços têm ser concentrados na prevenção. As políticas de saúde adotadas pelo governo brasileiro têm resultado em estabilização da enfermidade no país na faixa etária mais jovem, muito embora essa tendência não venha acontecendo nos outros grupos etários mais velhos. Verificar a incidência da AIDS em indivíduos idosos, no município de Niterói, RJ, de acordo com sexo, idade, período e coorte de nascimento de 1982-2011, além de analisar a dinâmica espacial da epidemia de AIDS em idosos (indivíduos com 60 anos ou mais) no estado do Rio de Janeiro no período de 1997-2011, são os objetivos deste estudo. Os dados da população por idade, sexo e grupo, foram obtidos a partir de: censos populacionais, contagem da população (1996), projeções intercensitárias, informações do Sistema de Informações de Agravos de Notificação, de Mortalidade e de Controle de Exames Laboratoriais. As taxas de incidência por 100 000 foram calculadas para as unidades geográficas através da contagem do número de novos casos de AIDS em indivíduos com 60 anos ou mais e tamanho da população do município no mesmo grupo etário. Para avaliar a dependência espacial das taxas foi calculado o índice de Moran global. Moran Mapas foram construídos para mostrar regimes de correlação espacial potencialmente distintos em diferentes subregiões. Distribuições de probabilidade e método Bayes empírico foram aplicados para a correção das taxas de incidência da AIDS. Ocorreram 575 casos de AIDS em residentes de Niterói com ≥50 anos de idade. Tendência crescente de taxas de incidência ao longo do tempo foi detectada em ambos os sexos. No estudo da dinâmica espacial da incidência da AIDS em idosos, Rio de Janeiro, no período de 1997 a 2011, as taxas entre homens e mulheres permaneceram flutuantes ao longo de todo o período. Não foi possível detectar correlação significativa global, usando o índice global de Moran. Na costa sudeste do Estado, onde se localizam as grandes áreas metropolitanas (Rio de Janeiro e Niterói), observaram-se grupos de cidades com taxas de até 20 casos por 100 000 hab. Esta concentração se torna mais pronunciada em períodos subsequentes, quando parece ocorrer propagação gradual da epidemia da costa sul até o norte do Rio de Janeiro.

Filtragem adaptativa aplicada à redução de desvios em séries temporais de previsão numérica climática.

Esta dissertação apresenta resultados da aplicação de filtros adaptativos, utilizando os algoritmos NLMS (Normalized Least Mean Square) e RLS (Recursive Least Square), para a redução de desvios em previsões climáticas. As discrepâncias existentes entre o estado real da atmosfera e o previsto por um modelo numérico tendem a aumentar ao longo do período de integração. O modelo atmosférico Eta é utilizado operacionalmente para previsão numérica no CPTEC/INPE e como outros modelos atmosféricos, apresenta imprecisão nas previsões climáticas. Existem pesquisas que visam introduzir melhorias no modelo atmosférico Eta e outras que avaliam as previsões e identificam os erros do modelo para que seus produtos sejam utilizados de forma adequada. Dessa forma, neste trabalho pretende-se filtrar os dados provenientes do modelo Eta e ajustá-los, de modo a minimizar os erros entre os resultados fornecidos pelo modelo Eta e as reanálises do NCEP. Assim, empregamos técnicas de processamento digital de sinais e imagens com o intuito de reduzir os erros das previsões climáticas do modelo Eta. Os filtros adaptativos nesta dissertação ajustarão as séries ao longo do tempo de previsão. Para treinar os filtros foram utilizadas técnicas de agrupamento de regiões, como por exemplo o algoritmo de clusterização k-means, de modo a selecionar séries climáticas que apresentem comportamentos semelhantes entre si. As variáveis climáticas estudadas são o vento meridional e a altura geopotencial na região coberta pelo modelo de previsão atmosférica Eta com resolução de 40 km, a um nível de pressão de 250 hPa. Por fim, os resultados obtidos mostram que o filtro com 4 coeficientes, adaptado pelo algoritmo RLS em conjunto com o critério de seleção de regiões por meio do algoritmo k-means apresenta o melhor desempenho ao reduzir o erro médio e a dispersão do erro, tanto para a variável vento meridional quanto para a variável altura geopotencial.

Caracterização dos padrões espaciais e temporais das queimadas na Amazônia Legal.

O trabalho divulga os resultados de uma pesquisa em andamento no Centro, sobre as queimadas. Esta pesquisa originou-se após as queimadas e incêndios ocorridas em Rorais e que alertaram a opinião pública nacional e internacional sobre esse grave fenômeno. A Embrapa-NMA teve participação de destaque, auxiliando o combate ao fogo, através da instalação, em Boa Vista, de um sistema de aquisição, tratamento e distribuição de imagens dos satélites NOAA. Esse sistema permitia a detecção e a identificação dos focos de fogo em todo o Estado, orientando as equipes de controle e combate. Recuperando e valorizando os dados obtidos em oito ano de monitoramento orbital - quanto a ocorrência, localização, dinâmica espacial e temporal das queimadas em todo o território nacional, a unidade identificou, através de técnicas de geoestatística, os padrões espaciais e temporais relevantes do fenômeno em toda a região da Amazônia Legal.

VPRO - um identificador de padrões de seqüências.

2007

Análise preliminar de um processo para identificação e alinhamento de seqüências homólogas para proteínas com estrutura resolvida.

O objetivo deste trabalho é apresentar e fazer uma avaliação preliminar de um processo alternativo, denominado Sequences Homologue to the Query (Structure-having) Sequence-SH2Q, para elaboração de alinhamentos múltiplos semelhantes à aqueles relatados no HSSP. O processo aqui apresentado baseia-se em programas de domínio público para busca em bases de dados de sequências -Blast (Altschul et al., 1990, 1997) e para alinhamento múltiplo de sequências -ClustalW (Thompson et al., 1994) O critério para avaliação do mesmo é o grau de similaridade entre as medidas de Entropia Relativa, quando comparadas com os mesmos valores relatados pelo HSSP.

Estudo da influência de seqüências polipeptídicas e de códons na determinação da estrutura secundária de proteínas.

O propósito desse trabalho foi descrever e quantificar os casos de polipeptídicos idênticos em diferentes estruturas secundárias, encontrados em banco de dados de estrutura: Protein Data Bank (PDB).

PADRÕES de perfis temporais de IV.

2009

Fractional calculus on time scales - Cálculo fraccional em escalas temporais

Introduzimos um cálculo das variações fraccional nas escalas temporais ℤ e (hℤ)!. Estabelecemos a primeira e a segunda condição necessária de optimalidade. São dados alguns exemplos numéricos que ilustram o uso quer da nova condição de Euler–Lagrange quer da nova condição do tipo de Legendre. Introduzimos também novas definições de derivada fraccional e de integral fraccional numa escala temporal com recurso à transformada inversa generalizada de Laplace.