[pt] A modelagem de fenômenos climatológicos constitui um dos maiores desafios enfrentados pela humanidade, impactando toda a vida do planeta. Muitos modelos têm sido propostos e muitas ferramentas têm sido construídas na tentativa de explicar a dinâmica destes processos e sua evolução espacial e temporal. Este trabalho visa oferecer uma contribuição para a modelagem, análise e compreensão dos fenômenos climatológicos com base no conceito da Inovação. Ao invés de procurar, como os modelos clássicos, a representação de comportamentos e relações com base em técnicas estatísticas, esta pesquisa apóiase em um novo conceito: a Inovação, que busca o novo, e não o padrão, identificando a diferença e modelando o fenômeno a ela associado O conceito da Inovação é capaz de caracterizar o fenômeno climatológico, reconhecendo seu surgimento, localização, intensidade e duração. A aplicação do Conceito da Inovação leva à identificação das conexões globais, definindo propagações espaciais e temporais, além de delinear caminhos que explicam as teleconexões entre regiões e sua variação ao longo do tempo. Os resultados obtidos são bastante promissores, uma vez que conseguem caracterizar os processos e sua evolução com uma precisão e eficiência até agora não obtidas pelos métodos disponíveis. Além disso, a descoberta e a individualização dos caminhos que explicam as teleconexões globais iniciam uma nova classe de ferramentas para um conhecimento mais profundo e abrangente de todo o processo climatológico. / [en] Modeling climatological phenomena is one of the most intriguing challenges faced by mankind; the results impact on the whole planet life. Most existing models and tools search for the explanation of these process dynamics and associated spatial and temporal evolution. This work targets a contribution to the modeling, analysis and understanding of climatological phenomena based on the Innovation concept. Instead of following the classical search for statistical behaviors, the aim is searching for the transient and the associated impacts. The Innovation concept is initially applied to the climatological phenomena, identifying its birth, location, duration and intensity. Next, global connections are identified, defining spatial and temporal propagations. Finally, global paths and corresponding variations in time are highlighted and used to explain global teleconnections between regions. The obtained results are promising, characterizing processes and corresponding evolution within a precision and efficiency not offered by existing models. Furthermore, uncovering the roots of global teleconnections permits a new class of tools for a more complete and deep understanding of the whole climatological environment.

[pt] Radares são sistemas eletromagnéticos de detecção e localização de objetos refletores. Sua operação consiste na transmissão de formas de onda e na detecção e processamento do sinal refletido no alvo, visando extrair algumas características deste (e.g. posição, velocidade, direção, tipo de alvo). Radares de ruído, por sua vez, são sistemas que transmitem sinais com forma de onda aleatória e que, por este motivo, apresentam elevado desempenho em presença de interferências externas, intencionais ou não, e supressão da ambiguidade em distância na detecção de alvos. O presente trabalho desenvolve inicialmente uma modelagem probabilística dos sinais envolvidos em radares de ruído. Esta modelagem permite a obtenção de expressões fechadas para funções autocorrelação, densidades espectrais de potência, funções correlação cruzada e ganhos de processamento associadas aos diversos sinais envolvidos. Com base nesta modelagem, e feita uma análise comparativa de radares que utilizam compressão de pulso e integração em sua cadeia de recepção. Mais especificamente, são comparados radares de ruído com radares tradicionais (que utilizam formas de onda determinísticas - chirps) operando em cenários que permitem avaliar aspectos como a resolucao em distância, o nível de lóbulos secundários e a eliminação de ambiguidades. / [en] Radars are electromagnetics systems used for detecting and locating reflecting objects. Their operation is based on the transmition of waveforms and on the detection and processing of the reflected signal so that some targets can be estimated (e.g. position, velocity, direction and type of target). Noise radars are systems that use random signals as the transmitting waveform and that for this reason present high performance against external interference, intentional or not, and the suppression of range ambiguity in the detection of targets. The present work initially develops a probabilistic model for the random signals involved in Noise Radars. This model allows for derivation of closed forms expressions for autocorrelation functions, power spectral densities, processing gains, and cross-correlation functions of the random signals involved. Based on this model, a comparison of radars that employ pulse compression and integration in their receivers. More specifically, Noise Radars are compared to traditional radars that use deterministic waveforms (chirps) under different scenarios which are chosen so that some specific aspects like range resolution, side-lobe levels and range ambiguity elimination can be evaluated.

[pt] Trata-se de um sistema capaz de sintetizar sinais musicais através da geração e do processamento de espectros de freqüência que podem ocupar qualquer região da faixa de audição humana. Para obtenção de componentes espectrais passíveis de controle em amplitude e em fase, descreve-se um gerador de série de Fourier concebido a partir de multiplicadores de freqüência que utilizam redes de fase presa. Com este gerador é possível ainda a produção de espectros cujas componentes não se relacionam harmonicamente. O processamento espectral consta da imposição de um caráter dinâmico às componentes: cada harmônico do gerador de série de Fourier é modulado em amplitude por curvas que podem assumir uma multiplicidade de forma, de modo a se estabelecerem possibilidades de elaboração musical. Além disso, dispõe-se de um sistema gerador de tempos para comando dos instantes de atuação das curvas de amplitude. Finalmente, discute-se a maneira de deslocamento do espectro dentro da faixa audível. / [en] It is presented a system capable of synthesize musical signals by generating and processing frequency spectra which can be placed anywhere in the áudio frequency range. For obtaining spectral components which are amplitude and phase controlable, a Fourier series generator was conveived through frequency multipliers which use phase- locked loop techniques. With this generator, there exists too the possibility of generate spectra whose upper partials are not harmonically related. The spectral processing is carried out by imposing a dynamic character to the partials: each of them is amplitude modulated by curves capable of assuming a plurality of forms, such that possibilities of musical work can be stablished. Further, a time generator system for control of the spectrum is described. Finallly , the means for shifting the spectrum within the audio frequency range is discussed.

[pt] vidências de validade da Phone Screening Interview (PSI-TEA) para rastreio do Transtorno do Espectro Autista em um serviço de psiquiatria infanto-juvenil. O estudo teve como objetivo ampliar a validação da Phone Screening Interview (PSI-TEA), uma triagem telefônica para rastreio de sintomas de TEA. No primeiro estudo, foi verificada a confiabilidade comparando as médias da pontuação total da aplicação presencial (4,03) e telefônica (3,95), sem diferença significativa (t(59)= -0,52; p= .600). A análise de concordância entre os itens apontou três itens com valores muito baixos, levando à modificação de algumas perguntas. Diante desta discordância, foi verificado que a ordem de aplicação das entrevistas não impactaria nos resultados, com fortes correlações (r=.822 e r= .825). No segundo estudo, foi investigado o poder discriminativo da PSI para diferenciar crianças com e sem diagnóstico de TEA, apresentando sensibilidade de 1,00, especificidade 0,52. O instrumento mostrou-se confiável, podendo ser utilizado de forma remota, por diferentes avaliadores, sem impacto em sua eficiência na detecção de sintomas de TEA quando comparada a sua forma presencial. / [en] The study aimed to extend the validation of the Phone Screening Interview (PSI-TEA), a telephone screening for symptoms of ASD. In the first study, reliability was verified by comparing the mean total scores of the face-to-face (4.03) and telephone (3.95) application, with no significant difference (t(59)= -0.52; p= .600). . The agreement analysis between the items indicated three items with lower values, leading to the modification of some questions. In view of this disagreement, it was verified that the order in which the interviews were applied would not impact the results, with strong correlations (r=.822 and r= .825). In the second study, the discriminative power of the PSI to differentiate between children with and without a diagnosis of ASD was investigated, presenting a sensitivity of 0.91, specificity 0.73. The instrument proved to be reliable and can be used remotely, by different evaluators, with no impact on its efficiency in detecting ASD symptoms when compared to its face-to-face form.

[pt] Para o diagnóstico de distúrbios do sono, um dos exames mais usado é a polissonografia (PSG), na qual é registrada uma variedade de sinais fisiológicos. O exame de PSG é observado por um especialista do sono, processo que pode levar muito tempo e incorrer em erros de interpretação. O presente trabalho desenvolve e compara o desempenho de quatro sistemas baseados em arquiteturas de redes neurais de aprendizado profundo, mais especificamente, redes convolutivas (CNN) e redes recorrentes Long-Short Term Memory (LSTM), para a identificação de despertares relacionados ao esforço respiratório (Respiratory Effort-Related Arousal-RERA) e a eventos de despertar relacionados à apneia/hipopneia. Para o desenvolvimento desta pesquisa, foram usadas as informações de apenas seis canais eletroencefalográficos (EEG) provenientes de 994 registros de PSG noturna da base de dados PhysioNet CinC Challenge2018, além disso, foi considerado o uso de class weight e Focal Loss para lidar com o desbalanceamento de classes. Para a avaliação de cada um dos sistemas foram usadas a Accuracy, AUROC e AUPRC como métricas de desempenho. Os melhores resultados para o conjunto de teste foram obtidos com os modelos CNN1 obtendo-se uma Accuracy, AUROC e AUPRC de 0,8404, 0,8885 e 0,8141 respetivamente, e CNN2 obtendo-se uma Accuracy, AUROC e AUPRC de 0,8214, 0,8915 e 0,8097 respetivamente. Os resultados restantes confirmaram que as redes neurais de aprendizado profundo permitem lidar com dados temporais de EEG melhor que os algoritmos de aprendizado de máquina tradicional, e o uso de técnicas como class weight e Focal Loss melhoram o desempenho dos sistemas. / [en] For the diagnosis of sleep disorders, one of the most commonly used tests is polysomnography (PSG), in which a variety of physiological signs are recorded. The study of PSG is observed by a sleep therapist, This process may take a long time and may incur misinterpretation. This work develops and compares the performance of four classification systems based on deep learning neural networks, more specifically, convolutional neural networks (CNN) and recurrent networks Long-Short Term Memory (LSTM), for the identification of Respiratory Effort-Related Arousal (RERA) and to events related to apnea/hypopnea. For the development of this research, it was used the Electroencephalogram (EEG) data of six channels from 994 night polysomnography records from the database PhysioNet CinC Challenge2018, the use of class weight and Focal Loss was considered to deal with class unbalance. Accuracy, AUROC, and AUPRC were used as performance metrics for evaluating each system. The best results for the test set were obtained with the CNN1 models obtaining an accuracy, AUROC and AUPRC of 0.8404, 0.8885 and 0.8141 respectively, and RCNN2 obtaining an accuracy, AUROC and AUPRC of 0.8214, 0.8915 and 0.8097 respectively. The remaining results confirmed that deep learning neural networks allow dealing with EEG time data better than traditional machine learning algorithms, and the use of techniques such as class weight and Focal Loss improve system performance.

[pt] O crescente interesse por imitar o modelo que rege o processo cotidiano de comunicação humana através de maquinas tem se convertido em uma das áreas do conhecimento mais pesquisadas e de grande importância nas ultimas décadas. Esta área da tecnologia, conhecida como reconhecimento de voz, em como principal desafio desenvolver sistemas robustos que diminuam o ruído aditivo dos ambientes de onde o sinal de voz é adquirido, antes de que se esse sinal alimente os reconhecedores de voz. Por esta razão, este trabalho apresenta quatro formas diferentes de melhorar o desempenho do reconhecimento de voz contınua na presença de ruído aditivo, a saber: Wavelet Denoising e Subtração Espectral, para realce de fala e Mapeamento de Histogramas e Filtro com Redes Neurais, para compensação de atributos. Esses métodos são aplicados isoladamente e simultaneamente, afim de minimizar os desajustes causados pela inserção de ruído no sinal de voz. Alem dos métodos de robustez propostos, e devido ao fato de que os e conhecedores de voz dependem basicamente dos atributos de voz utilizados, examinam-se dois algoritmos de extração de atributos, MFCC e PNCC, através dos quais se representa o sinal de voz como uma sequência de vetores que contêm informação espectral de curtos períodos de tempo. Os métodos considerados são avaliados através de experimentos usando os software HTK e Matlab, e as bases de dados TIMIT (de vozes) e NOISEX-92 (de ruído). Finalmente, para obter os resultados experimentais, realizam-se dois tipos de testes. No primeiro caso, é avaliado um sistema de referência baseado unicamente em atributos MFCC e PNCC, mostrando como o sinal é fortemente degradado quando as razões sinal-ruıdo são menores. No segundo caso, o sistema de referência é combinado com os métodos de robustez aqui propostos, analisando-se comparativamente os resultados dos métodos quando agem isolada e simultaneamente. Constata-se que a mistura simultânea dos métodos nem sempre é mais atraente. Porem, em geral o melhor resultado é obtido combinando-se MAP com atributos PNCC. / [en] The increasing interest in imitating the model that controls the daily process of human communication trough machines has become one of the most researched areas of knowledge and of great importance in recent decades. This technological area known as voice recognition has as a main challenge to develop robust systems that reduce the noisy additive environment where the signal voice was acquired. For this reason, this work presents four different ways to improve the performance of continuous speech recognition in presence of additive noise, known as Wavelet Denoising and Spectral Subtraction for enhancement of voice, and Mapping of Histograms and Filter with Neural Networks to compensate for attributes. These methods are applied separately and simultaneously two by two, in order to minimize the imbalances caused by the inclusion of noise in voice signal. In addition to the proposed methods of robustness and due to the fact that voice recognizers depend mainly on the attributes voice used, two algorithms are examined for extracting attributes, MFCC, and PNCC, through which represents the voice signal as a sequence of vectors that contain spectral information for short periods of time. The considered methods are evaluated by experiments using the HTK and Matlab software, and databases of TIMIT (voice) and Noisex-92 (noise). Finally, for the experimental results, two types of tests were carried out. In the first case a reference system was assessed based on MFCC and PNCC attributes, only showing how the signal degrades strongly when signal-noise ratios are higher. In the second case, the reference system is combined with robustness methods proposed here, comparatively analyzing the results of the methods when they act alone and simultaneously. It is noted that simultaneous mix of methods is not always more attractive. However, in general, the best result is achieved by the combination of MAP with PNCC attributes.

[pt] Com um número crescente de antenas em sistemas MIMO, o consumo de energia e os custos das interfaces de rádio correspondentes tornam-se relevantes. Nesse contexto, uma abordagem promissora é a utilização de conversores de dados de baixa resolução. Neste estudo, propomos dois novos pré-codificadores ótimos para a sinais de envelope constante e quantização de fase. O primeiro maximiza a distância mínima para o limite de decisão (MMDDT) nos receptores, enquanto o segundo minimiza o erro médio quadrático entre os símbolos dos usuários e o sinal de recepção. O design MMDDT apresetado nesse estudo é uma generalização de designs anteriores que baseiam-se em quantização de 1-bit. Além disso, ao contrário do projeto MMSE anterior que se baseia na resolução de 1-bit, a abordagem proposta emprega quantização de fase uniforme e a etapa de limite no método branch-and-bound é diferente em termos de considerar o relaxamento mais restritivo do problema não convexo, que é então utilizado para um design sub ótimo também. Além disso, três métodos diferentes de detecção suave e um esquema iterativo de detecção e decodificação que permite a utilização de codificação de canal em conjunto com pré-codificação de baixa resolução são propostos. Além de uma abordagem exata para calcular a informação extrínseca, duas aproximações com reduzida complexidade computacional são propostas. Os algoritmos propostos de pré-codificação branch-and-bound são superiores aos métodos existentes em termos de taxa de erro de bit. Resultados numéricos mostram que as abordagens propostas têm complexidade significativamente menor do que a busca exaustiva. Finalmente, os resultados baseados em um código de bloco LDPC indicam que os esquemas de processamento de recepção geram uma taxa de erro de bit menor em comparação com o projeto convencional. / [en] With an increasing number of antennas in multiple-input multiple-output (MIMO) systems, the energy consumption and costs of the corresponding front ends become relevant. In this context, a promising approach is the consideration of low-resolution data converters. In this study two novel optimal precoding branch-and-bound algorithms constrained to constant envelope signals and phase quantization are proposed. The first maximizes the minimum distance to the decision threshold (MMDDT) at the receivers, while the second minimizes the MSE between the users data symbols and the receive signal. This MMDDT design presented in this study is a generalization of prior designs that rely on 1-bit quantization. Moreover, unlike the prior MMSE design that relies on 1-bit resolution, the proposed MMSE approach employs uniform phase quantization and the bounding step in the branch-and-bound method is different in terms of considering the most restrictive relaxation of the nonconvex problem, which is then utilized for a suboptimal design also. Moreover, three different soft detection methods and an iterative detection and decoding scheme that allow the utilization of channel coding in conjunction with low-resolution precoding are proposed. Besides an exact approach for computing the extrinsic information, two approximations with reduced computational complexity are devised. The proposed branch-and-bound precoding algorithms are superior to the existing methods in terms of bit error rate. Numerical results show that the proposed approaches have significantly lower complexity than exhaustive search. Finally, results based on an LDPC block code indicate that the proposed receive processing schemes yield a lower bit-error-rate compared to the conventional design.