[pt] Com a evolução da agricultura inteligente, robôs autônomos agrícolas têm sido pesquisados de forma extensiva nos últimos anos, ao passo que podem resultar em uma grande melhoria na eficiência do campo. No entanto, navegar em um campo de cultivo aberto ainda é um grande desafio. O RTKGNSS é uma excelente ferramenta para rastrear a posição do robô, mas precisa de mapeamento e planejamento precisos, além de ser caro e dependente de qualidade do sinal. Como tal, sistemas on-board que podem detectar o campo diretamente para guiar o robô são uma boa alternativa. Esses sistemas detectam as linhas com técnicas de processamento de imagem e estimam a posição aplicando algoritmos à máscara obtida, como a transformada de Hough ou regressão linear. Neste trabalho, uma abordagem direta é apresentada treinando um modelo de rede neural para obter a posição das linhas de corte diretamente de uma imagem RGB. Enquanto a câmera nesses sistemas está, geralmente, voltada para o campo, uma câmera próxima ao solo é proposta para aproveitar túneis ou paredes de plantas formadas entre as fileiras. Um ambiente de simulação para avaliar o desempenho do modelo e o posicionamento da câmera foi desenvolvido e disponibilizado no Github. Também são propostos quatro conjuntos de dados para treinar os modelos, sendo dois para as simulações e dois para os testes do mundo real. Os resultados da simulação são mostrados em diferentes resoluções e estágios de crescimento da planta, indicando as capacidades e limitações do sistema e algumas das melhores configurações são verificadas em dois tipos de ambientes agrícolas. / [en] Autonomous robots for agricultural tasks have been researched to great extent in the past years as they could result in a great improvement of field efficiency. Navigating an open crop field still is a great challenge. RTKGNSS is a excellent tool to track the robot’s position, but it needs precise mapping and planning while also being expensive and signal dependent. As such, onboard systems that can sense the field directly to guide the robot are a good alternative. Those systems detect the rows with adequate image processing techniques and estimate the position by applying algorithms to the obtained mask, such as the Hough transform or linear regression. In this work, a direct approach is presented by training a neural network model to obtain the position of crop lines directly from an RGB image. While, usually, the camera in these kinds of systems is looking down to the field, a camera near the ground is proposed to take advantage of tunnels or walls of plants formed between rows. A simulation environment for evaluating both the model’s performance and camera placement was developed and made available on Github, also four datasets to train the models are proposed, being two for the simulations and two for the real world tests. The results from the simulation are shown across different resolutions and stages of plant growth, indicating the system’s capabilities and limitations. Some of the best configurations are then verified in two types of agricultural environments.

[pt] O problema de Districting-and-routing é um problema estratégico no qual porções geográficas devem ser agregadas em regiões de entrega, e cada região de entrega possui um custo de roteamento estimado. Seu objetivo é de minimizar esses custos, além de garantir a divisão da região em distritos. A simulação para obter uma boa aproximação é muito custosa computacionalmente, enquanto mecanismos como buscas locais exigem que esse cálculo seja feito de forma muito eficiente, tornando essa estratégia de aproximação inviável para uma solução metaheurística. Grande parte das soluções existentes para esse problema utilizam de formulas de aproximação contínua para mensurar os custos de roteamento, funções essas que são rápidas de serem calculadas porém cometem erros significativos. Em contraste, propomos uma Rede Neural em Grafo (Graph Neural Network - GNN) que é usada como oráculo por um algoritmo de otimização. Nossos experimentos computacionais executados com dados de cidades do Reino Unido mostram que a GNN é capaz de produzir previsões de custos mais precisas em tempo computacional aceitável. O uso desse estimator na busca local impacta positivamente a qualidade das soluções, levando a uma economia de 10,35 por cento no custo de entrega estimado em relação a função Beardwood, que é comumente usada nesse cenários, e ganhos similares em comparação com outros métodos de aproximação. / [en] The districting-and-routing problem is a strategic problem in which basic geographical units (e.g., zip codes) should be aggregated into delivery regions, and each delivery region is characterized by a routing cost estimated over an extended planning horizon. The objective is to minimize the expected routing costs while ensuring regional separability through the definition of the districts. Repeatedly simulating routing costs on a set of scenarios while searching for good districts can be computationally intensive, so existing solution approaches for this problem rely on approximation functions. In contrast, we propose to rely on a graph neural network (GNN) trained on a set of demand scenarios, which is then used within an optimization approach to infer routing costs while solving the districting problem. Our computational experiments on various metropolitan areas show that the GNN produces accurate cost predictions. Moreover, using this better estimator during the search positively impacts the quality of the districting solutions and leads to 10.35 percent delivery-cost savings over the commonly-used Beardwood estimator and similar gains compared to other approximation methods.

[pt] A Extração e Atribuição de Citações é a tarefa de identificar citações de um texto e associá-las a seus autores. Neste trabalho, apresentamos um sistema de Extração e Atribuição de Citações para a língua portuguesa. A tarefa de Extração e Atribuição de Citações foi abordada anteriormente utilizando diversas técnicas e para uma variedade de linguagens e datasets. Os modelos tradicionais para a tarefa consistem em extrair manualmente um rico conjunto de atributos e usá-los para alimentar um classificador raso. Neste trabalho, ao contrário da abordagem tradicional, evitamos usar atributos projetados à mão, usando técnicas de aprendizagem não supervisionadas e redes neurais profundas para automaticamente aprender atributos relevantes para resolver a tarefa. Ao evitar a criação manual de atributos, nosso modelo de aprendizagem de máquina tornou-se facilmente adaptável a outros domínios e linguagens. Nosso modelo foi treinado e avaliado no corpus GloboQuotes e sua métrica de desempenho F1 é igual a 89.43 por cento. / [en] Quotation Extraction and Attribution is the task of identifying quotations from a given text and associating them to their authors. In this work, we present a Quotation Extraction and Attribution system for the Portuguese language. The Quotation Extraction and Attribution task has been previously approached using various techniques and for a variety of languages and datasets. Traditional models to this task consist of extracting a rich set of hand-designed features and using them to feed a shallow classifier. In this work, unlike the traditional approach, we avoid using hand-designed features using unsupervised learning techniques and deep neural networks to automatically learn relevant features to solve the task. By avoiding design features by hand, our machine learning model became easily adaptable to other languages and domains. Our model is trained and evaluated at the GloboQuotes corpus, and its F1 performance metric is equal to 89.43 percent.

[pt] Grandes quantidades de vídeo são carregadas em plataformas de hospedagem de vídeo a cada minuto. Esse volume de dados apresenta um desafio no controle do tipo de conteúdo enviado para esses serviços de hospedagem de vídeo, pois essas plataformas são responsáveis por qualquer mídia sensível enviada por seus usuários. Nesta dissertação, definimos conteúdo sensível como sexo, violencia fisica extrema, gore ou cenas potencialmente pertubadoras ao espectador. Apresentamos um conjunto de dados de vídeo sensível para classificação binária de vídeo (se há conteúdo sensível no vídeo ou não), contendo 127 mil vídeos anotados, cada um com seus embeddings visuais e de áudio extraídos. Também treinamos e avaliamos quatro modelos baseline para a tarefa de detecção de conteúdo sensível em vídeo. O modelo com melhor desempenho obteve 99 por cento de F2-Score ponderado no nosso subconjunto de testes e 88,83 por cento no conjunto de dados Pornography-2k. / [en] Massive amounts of video are uploaded on video-hosting platforms every minute. This volume of data presents a challenge in controlling the type of content uploaded to these video hosting services, for those platforms are responsible for any sensitive media uploaded by their users. There has been an abundance of research on methods for developing automatic detection of sensitive content. In this dissertation, we define sensitive content as sex, extreme physical violence, gore, or any scenes potentially disturbing to the viewer. We present a sensitive video dataset for binary video classification (whether there is sensitive content in the video or not), containing 127 thousand tagged videos, Each with their extracted audio and visual embeddings. We also trained and evaluated four baseline models for the sensitive content detection in video task. The best performing model achieved 99 percent weighed F2-Score on our test subset and 88.83 percent on the Pornography-2k dataset.

[pt] As proteínas são macromoléculas biológicas compostas por cadeias de aminoácidos, presentes em praticamente todos os processos celulares, sendo essenciais para o correto funcionamento do organismo humano. Existem diversos estudos em torno do proteoma humano a fim de se identificar quais são as funções de cada proteína nas diferentes células, tecidos e órgãos do corpo humano. A classificação destas proteínas em diferentes formas, como por exemplo a localização subcelular, é importante para diversas aplicações da biomedicina. Com o avanço das tecnologias para obtenção de imagens das proteínas, tem-se que hoje estas são geradas em grande volume e mais rapidamente do que é possível classificá-las manualmente, o que torna importante o desenvolvimento de um classificador automático capaz de realizar esta classificação de maneira eficaz. Dessa forma, esta dissertação buscou desenvolver algoritmos capazes de realizar a classificação automática de padrões mistos de localização subcelular de proteínas, por meio do uso de técnicas de Deep Learning. Inicialmente, fez-se uma revisão da literatura em torno de redes neurais, Deep Learning e SVMs, e utilizou-se o banco de dados, publicamente disponíve, de imagens de células do Human Protein Atlas, para treinamento dos algoritmos de aprendizagem supervisionada. Diversos modelos foram desenvolvidos e avaliados, visando identificar aquele com melhor desempenho na tarefa de classificação. Ao longo do trabalho foram desenvolvidas redes neurais artificiais convolucionais de topologia LeNet, ResNet e um modelo híbrido ResNet-SVM, tendo sido treinadas ao todo 81 redes neurais diferentes, a fim de se identificar o melhor conjunto de hiper-parâmetros. As análises efetuadas permitiram concluir que a rede de melhor desempenho foi uma variante da topologia ResNet, que obteve em suas métricas de desempenho uma acurácia de 0,94 e uma pontuação F1 de 0,44 ao se avaliar o comportamento da rede frente ao conjunto de teste. Os resultados obtidos pela diferentes topologias analisadas foram detalhadamente avaliados e, com base nos resultados alcançados, foram sugeridos trabalhos futuros baseados em possíveis melhorias para as redes de melhor desempenho. / [en] Proteins are biological macromolecules composed of aminoacid chains, part of practically all cellular processes, being essential for the correct functioning of the human organism. There are many studies around the human protein aiming to identify the proteins’ functions in different cells, tissues and organs in the human body. The protein classification in many forms, such as the subcellular localization, is important for many biomedical applications. With the advance of protein image obtention technology, today these images are generated in large scale and faster than it is possible to manually classify them, which makes crucial the development of a system capable of classifying these images automatically and accurately. In that matter, this dissertation aimed to develop algorithms capable of automatically classifying proteins in mixed patterns of subcellular localization with the use of Deep Learning techniques. Initially, a literature review on neural networks, Deep Learning and SVMs, and a publicly available image database from the Human Protein Atlas was used to train the supervised learning algorithms. Many models were developed seeking the best performance in the classification task. Throughout this work, convolutional artificial neural networks of topologies LeNet, ResNet and a hybrid ResNet-SVM model were developed, with a total of 81 different neural networks trained, aiming to identify the best hyper-parameters. The analysis allowed the conclusion that the network with best performance was a ResNet variation, which obtained in its performance metrics an accuracy of 0.94 and an F1 score of 0.44 when evaluated against the test data. The obtained results of these topologies were detailedly evaluated and, based on the measured results, future studies were suggested based on possible improvements for the neural networks that had the best performances.

[pt] A ciência de dados precisa de uma grande quantidade de dados para testar e melhorar soluções. Jogos são largamente usados para abstrair situações da vida real. Rodadas de pôquer são um bom exemplo pois, por não saber as cartas dos oponentes, o jogador analisa um cenário de informação incompleta numa competição de agentes que envolve conhecimento probabilístico, análise de risco e brefe. Isso o diferencia de xadrez, damas e jogos de conhecimento perfeito e algoritmos de busca em forca bruta sobre o espaço de soluções. Usar o pôquer como um caso de teste possibilita a análise de diferentes abordagens usadas na vida real, porém num cenário mais controlado. Esta dissertação propõe um arcabouço de funcionalidades para criar e testar diferentes algorítimos de Deep Learning, que podem jogar pôquer entre sí, aprender com o histórico e maximizar suas recompensas. / [en] Data science research needs real examples to test and improve solutions. Games are widely used to mimic those real-world examples. Poker rounds are a good example of imperfect information state with competing agents dealing with probabilistic knowledge, risk assessment, and possible deception, unlike chess, checkers and perfect information brute-force search style of games. By using poker as a test-bed we can analyze different approaches used in real-world examples, in a more controlled environment, which should give great insights on how to tackle those real-world scenarios. We propose a framework to build and test different neural networks that can play against each other, learn from a supervised experience and maximize its rewards.

[pt] O processo de formação de pelotas de minério de ferro consiste na preparação das matérias-primas, formação da pelota crua e endurecimento por meio da queima. O produto final deve ser um material poroso que permita a difusão de gases no forno de redução e que, simultaneamente, resista a compressão, característica relevante durante o transporte e no carregamento do forno. No entanto, durante o tratamento térmico e o transporte podem surgir trincas que comprometem a integridade das pelotas. A discriminação de poros e trincas é, portanto, um importante fator para a análise microestrutural e controle de qualidade do material. A microtomografia de raios-x é uma técnica não destrutiva que gera imagens tridimensionais, o que permite uma visualização completa da pelota. No entanto, a metodologia usual de processamento digital de imagens, baseada em extração de atributos de tamanho e forma, apresenta limitações para discriminar poros de trincas. Redes Neurais Deep Learning são uma alternativa poderosa para classificar tipos de objetos em imagens, utilizando como entrada as intensidades dos pixels e atributos automaticamente determinados pela rede. Após treinar um modelo com os padrões correspondente a cada classe, é possível atribuir cada pixel da imagem a uma das classes presentes, permitindo uma segmentação semântica. Nesta dissertação, otimizou-se uma rede Deep Learning com arquitetura U-Net, usando como conjunto de treinamento poucas camadas 2D da imagem 3D original. Aplicando o modelo à pelota utilizada no treinamento foi possível discriminar poros de trincas de forma adequada. A aplicação do modelo a outras pelotas exigiu a incorporação de camadas destas pelotas ao treinamento e otimização de parâmetros do modelo. Os resultados apresentaram classificação adequada, apesar de apresentar dificuldades de criar um modelo geral para discriminação entre poros e trincas em pelotas de minério de ferro. / [en] The iron ore pellet forming process consists of preparing the raw materials, forming the raw pellet and hardening by firing. The end product must be a porous material which allows gas to diffuse in the blast furnace and at the same time resists compression, which is a relevant feature during transport and loading of the furnace. However, during heat treatment and transport cracks may appear that compromise the integrity of the pellets. The discrimination of pores and cracks is therefore an important factor for microstructural analysis and material quality control. X-ray microtomography is a non-destructive technique that generates three-dimensional images, allowing a full view of the pellet. However, the usual methodology of digital image processing, based on extraction of size and shape attributes, has limitations to discriminate crack from pores. Deep Learning Neural Networks are a powerful alternative to classifying object types in images, using as input the pixel intensities and attributes automatically determined by the network. After training a model with the patterns corresponding to each class, it is possible to assign each pixel of the image to one of the classes present, allowing a semantic segmentation. In this dissertation, a Deep Learning network with U-Net architecture was optimized, using as a training set a few 2D layers of the original 3D image. Applying the model to the pellet used in training it was possible to discriminate cracks pores properly. Application of the model to other pellets required the incorporation of layers of these pellets into the training and optimization of model parameters. The results were adequately classified, despite the difficulty of creating a general model for discrimination between pores and cracks in iron ore pellets.