FERNANDES, C. A. R. Equalização adaptativa e autodidata de canais lineares e não-lineares utilizando o algoritmo do módulo constante. 2005. 148 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T18:18:00Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_carfernandes.pdf: 5547282 bytes, checksum: 77994c65f5b763d55a23f162c2ba4bd2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-06T17:03:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_carfernandes.pdf: 5547282 bytes, checksum: 77994c65f5b763d55a23f162c2ba4bd2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-06T17:03:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_carfernandes.pdf: 5547282 bytes, checksum: 77994c65f5b763d55a23f162c2ba4bd2 (MD5) Previous issue date: 2005-08-05 / This work studies and proposes algorithms to perform blind equalization of linear and nonlinear channels inspired on the Constant Modulus Algorithm (CMA). The CMA works very well for modulations in which all points of the signal constellation have the same radius, like in Phase Shift Keying (PSK) modulations. However, when the constellation points are characterized by multiple radii, like in Quadrature Amplitude Modulation (QAM) signals, the CMA does not work properly in many situations. Thus, the techniques proposed here are designed to improve the performance of the CMA, in terms of speed of convergence and residual error, when working with signals transmitted with multiple magnitude, in particular with QAM signals. As well as for the CMA, these techniques should have a good compromise among performance, complexity and robustness. To do so, the techniques use the last decided symbol to estimate reference radius to the output of the equalizer. In fact, they can be seen as modifi cations of the CMA and of some of its derivatives for constellations with multiple radii. The proposition of stochastic gradient algorithms is concluded with the development of new adaptive blind techniques to equalize channels with a Wiener structure. A Wiener fi lter consists of a linear block with memory followed by a memoryless nonlinearity, by using the CMA. We develop expressions for the adaptation of the equalizer using a unified notation for three diff erent equalizer filter structures: i) a Hammerstein filter, ii) a diagonal Volterra filter and iii) a Volterra fi lter. A theoretical analysis of the main proposed technique, the Decision Directed Modulus Algorithm (DDMA), is also done. We study the convergence and the stability of the DDMA by means of an analysis of the minima of the DDM cost function. We also develop an analytic expression for the Excess Mean Square Error (EMSE) provided by the DDMA in the noiseless case. Then, we nd some interesting relationships among the DDM, the CM and the Wiener cost functions. We also develop a class of normalized algorithms and a class of Recursive Least Squares (RLS)-type algorithms for blind equalization inspired on the CMA-based techniques studied. Each family is composed of four algorithms with desirable properties and advantages over the original CM algorithms, specially when working with high-level QAM signals. Normalized and RLS techniques for equalization of Wiener channels are also developed. The behavior of the proposed classes of algorithms discussed is tested by computational simulations. We verify that the proposed techniques provide signifi cative gains in performance, in terms of speed of convergence and residual error, when compared to the classical algorithms. / Este trabalho trata da proposição de algoritmos para equalização cega de canais lineares e nãao-lineares inspirados no Algoritmo do Módulo Constante (CMA). O CMA funciona de maneira bastante eficiente com constelações nas quais todos os pontos possuem a mesma amplitude, como em modulações do tipo Phase Shift Keying (PSK). Entretanto, quando os pontos da constelação podem assumir diferentes valores de amplitudes, como em modulações do tipo Quadrature Amplitude Modulation (QAM), o CMA e seus derivados muitas vezes não funcionam de forma satisfatória. Desta forma, as técnicas aqui propostas são projetadas para melhorar a performance do CMA em termos de velocidade de convergência e precisão, quando operando em sinais transmitidos com diversos módulos, em particular para a modulação QAM. Assim como o CMA, para possuir um bom apelo prático, essas técnicas devem apresentar bom compromisso entre complexidade, robustez e desempenho. Para tanto, as técnicas propostas utilizam o último símbolo decidido para definir uma estimação de raio de referência para a saída do equalizador. De fato, esses algoritmos podem ser vistos como generalizações do CMA e de alguns derivados do CMA para constelações com múltiplos raios. A proposição de algoritmos do tipo gradiente estocástico é concluída com o desenvolvimento de técnicas originais, baseadas no CMA, para equalização de canais do tipo Wiener, que consiste em um filtro linear com memória, seguido por um filtro não-linear sem memória. As expressões para a adaptação do equalizador são encontradas com o auxílio de uma notação unificada para três diferentes estruturas: i) um filtro de Hammerstein; ii) um filtro de Volterra diagonal; e iii) um filtro de Volterra completo. Um estudo teórico acerca do comportamento do principal algoritmo proposto, o Decision Directed Modulus Algorithm (DDMA) é realizado. São analisadas a convergência e a estabilidade do algoritmo através de uma análise dos pontos de mínimo de sua função custo. Outro objetivo é encontrar o valor teórico do Erro Médio Quadrático Médio em Excesso - Excess Mean Square Error (EMSE) fornecido pelo DDMA considerando-se o caso sem ruído. Ao final, é feito um estudo em que se constata que o algoritmo DDMA possui fortes ligações com a solução de Wiener e com o CMA. Versões normalizadas, bem como versões do tipo Recursive Least Squares (RLS), dos algoritmos do tipo gradiente estocástico estudados são também desenvolvidas. Cada família de algoritmos estudada fie composta por quatro algoritmos com algumas propriedades interessantes e vantagens sobre as técnicas clássicas, especialmente quando operando em sinais QAM de ordem elevada. Também são desenvolvidas versões normalizadas e do tipo RLS dos algoritmos do tipo CMA estudados para equalização de canais não-lineares. O comportamento de todas as famílias de algoritmos desenvolvidos é testado através de simulações computacionais, em que é verificado que as técnicas propostas fornecem ganhos significativos em desempenho, em termos de velocidade de convergência e erro residual, em relação às técnicas clássicas.

COSTA, L H. M. Utilização de um algoritmo genético híbrido na operação de sistemas de abastecimento de água com ênfase na eficiência energética. 2010. 146 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-27T18:31:30Z No. of bitstreams: 1 2010_tese_lhmcosta.pdf: 4002955 bytes, checksum: ba71d922a311f1418ada14a519538663 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-05-27T19:16:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_tese_lhmcosta.pdf: 4002955 bytes, checksum: ba71d922a311f1418ada14a519538663 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-27T19:16:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_tese_lhmcosta.pdf: 4002955 bytes, checksum: ba71d922a311f1418ada14a519538663 (MD5) Previous issue date: 2010-05-31 / Use of hybrid genetic algorithm in the operation in water supply system considering energy efficiency. Fortaleza, 2010. 146 p. Thesis (Doctorate) - Federal University of Ceará, Fortaleza, 2010. In general, operational rules applied to water distribution systems are created to assure continuity of the public water supply, without taking into account variations of the energy costs during a day. This causes an elevation of the energy costs due to the pumps. Furthermore besides rational use of energy by the pumps, there are other aspects which should be considered in order to achieve an optimized operation of a water transmission system, such as the daily variation of the water demand and the requirements regarded minimum and maximum water levels in the tanks and pressure requirements in the nodes of the water network. The objective of the present work is to develop a computer code which will determine on optimized operation rule for the system which will reach minimum costs of energy used by the pumps. The system is based in the use of Genetic Algorithms (GA) and the hydraulic network computer system EPANET. The GA for of the system is responsible for the search for rules of low energy costs and the hydraulic calculations are done by EPANET. Besides, one major innovation proposed by this research is the introduction of the Hybrid Genetic Algorithm which in order to reduce the stochastic standard aspect of the GA. The proposed methodology was applied to three study cases: two hypothetical and one real which was located in the city of the Ourém, Portugal. The results of these three study cases clearly show the superiority of the hydrid GA over the standard GA. The hybrid GA not only obtained better solution but also took much less time to run. Finally, it is expected that the use of this methodology will lead to more real time applications. / Utilização de um algoritmo genético híbrido na operação de sistemas de abastecimento de água com ênfase na eficiência energética. Fortaleza, 2010. 146 p. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. Em geral, as regras operacionais dos Sistemas de Abastecimento de Água (SAAs) visam à garantia da continuidade do abastecimento público, sem a consideração da variação da tarifa energética ao longo do dia. Este fato ocasiona o aumento do custo energético gerado pelos motores das bombas em funcionamento. Entretanto, além da utilização eficiente da tarifa energética, outros aspectos devem ser considerados na operação de um SAA tais como, a gama de combinações possíveis de regras operacionais, a variação da demanda hídrica e a manutenção dos níveis dos reservatórios e das pressões nos pontos de consumo dentro de seus limites préestabelecidos. Isto motivou o desenvolvimento desta pesquisa, que tem como objetivo fornecer ao operador condições de operacionalidade nas estações elevatórias do sistema de forma racional, não dependendo somente de sua experiência profissional. Desta forma, apresenta-se neste trabalho um modelo computacional de apoio à tomada de decisão com vistas à minimização dos gastos com energia elétrica. Para tanto, fundamenta-se na junção da técnica dos Algoritmos Genéticos (AGs) e do simulador hidráulico EPANET. O AG é responsável pela busca de estratégias operacionais com custo energético reduzido, enquanto que a avaliação do desempenho hidráulico dessas estratégias é feita pelo EPANET. Além disso, devido à alta aleatoriedade característica dos AGs, foi incorporado ao mesmo um conjunto de algoritmos determinísticos visando tornar o processo o menos estocástico possível. Com o acoplamento destes algoritmos ao AG padrão desenvolveu-se um Algoritmo Genético Híbrido (AGH). A metodologia proposta foi avaliada por meio de três estudos de casos, sendo dois hipotéticos e um real, localizado na cidade de Ourém, em Portugal. Os resultados obtidos nos três estudos de caso demonstram a superioridade do AGH em relação ao AG padrão, tanto pelo encontro de melhores soluções, como na redução considerável do tempo computacional demandado para tal feito. Finalmente, espera-se que o desenvolvimento dessa metodologia possa contribuir para o uso de modelos de otimização na operação de SAAs em tempo real.

A doen¸ca de Alzheimer ´e a mais comum das patologias neurodegenerativas afetando principalmente pessoas idosas e causando consider´avel impacto econˆomico em todos os pa´ıses. Atualmente n˜ao h´a cura para cessar seus efeitos na mem´oria fazendo do diagn´ostico precoce fundamental para eventuais interven¸c˜oes terapˆeuticas. Para tal, t´ecnicas de reconhecimento de padr˜oes podem ser utilizadas para diferenciar indiv´ıduos com o mal Alzheimer de indiv´ıduos saud´aveis. No entanto, aumentando o n´umero de diagn´osticos (classes) que definem est´agios intermedi ´arios da doen¸ca a capacidade de diferenciar classes de tais t´ecnicas ´e comprometida. Isto ocorre devido ao fato de que as medidas biol´ogicas, ou os biomarcadores, n˜ao s˜ao discriminantes o suficiente para lidar com classes al´em do caso extremo, de forma bin´aria, Alzheimer versus controle normal. Outro fator que dificulta o diagn´ostico ´e a distribui¸c˜ao de probabilidade das classes intermedi´arias serem altamente sobrepostas e com probabilidade a priori representando 60% dos dados. Neste trabalho vamos demonstrar a capacidade de melhorar a precis ˜ao do diagn´ostico utilizando classificadores e t´ecnicas de amostragem baseados em fun¸c˜oes de distˆancia. Abordagens bin´arias ou abordagens bin´arias adaptadas a problemas multiclasse s˜ao a regra na literatura de diferencia¸c˜ao das classes da doen¸ca de Alzheimer No presente momento existe apenas um ´unico artigo demonstrando a possibilidade de melhora nas medidas de classifica¸c˜ao com um tratamento de reamostragem das probabilidades a priori das classes de Alzheimer. Diferentemente do artigo citado que trabalha com classifica¸c˜ao bin´aria, aqui vamos usar uma abordagem de classifica¸c˜ao todos-contra-todos na avalia¸c˜ao de um problema multiclasse da doen¸ca de Alzheimer. Demonstramos que a taxa de classifica¸c˜ao do nosso classificador utilizando classes balanceadas e uma fun¸c˜ao de distˆancia apropriada ´e superior a classificadores populares. Este trabalho apresenta tamb´em duas novas estrat´egias de ajuste do desequil´ıbrio tendo como medida de similaridade a distˆancia entre os padr˜oes. A de subamostragem, denominada Nearmiss 4, que obteve maior redu¸c˜ao de sobreposi¸c˜ao entre as classes nas compara¸c˜oes entre algoritmos de amostragem, e outra de sobreamostragem, denominada SMOTE-borderline 3, uma vers˜ao multiclasse para a fam´ılia de algoritmos SMOTE que se destaca por ser naturalmente multiclasse ao contr´ario das abordagens bin´arias adaptadas para multiclasse tratadas neste texto. Finalmente, s˜ao comparadas t´ecnicas de sele¸c˜ao de caracter´ısticas para avaliar o poder discriminativo entre biomarcadores do mal de Alzheimer visando encontrar o subconjunto de biomarcadores que fornece a melhor taxa de classifica¸c˜ao. Usando tal abordagem foi poss´ıvel encontrar o biomarcador com maior capacidade discriminativa em um dado conjunto de biomarcadores. / Alzheimer’s disease is the most common neurodegenerative disorder affecting mainly elderly people and causing considerable economic impact in all countries. Currently, there is no cure to cease its effects in memory making early diagnosis fundamental for any therapeutic interventions. To this end, pattern recognition techniques can be used to differentiate individuals with Alzheimer’s from healthy individuals. However, increasing the number of diagnoses (classes) which define disease’s intermediate stages (e.g. mild cognitive impairment) the classes differentiation for such techniques is compromised. This is due to the fact that biological measures, or biomarkers, are not discriminant enough to deal with classes beyond the binary extreme case, Alzheimer’s versus normal control. Another factor that makes diagnosis difficult is the probability distribution of the intermediate classes being highly overlapping and with a priori probability representing 60 % of the data. In this work, we will demonstrate the ability to improve diagnostic accuracy using classifiers and sampling techniques based on distance functions. Binary approaches or binary approaches adapted to multiclass problems are ubiquitous in the literature of differentiating the classes of Alzheimer’s disease At present, there is only one article demonstrating the possibility of improvement in the classification measures using a sampling treatment to change a priori probabilities of the Alzheimer’s classes. Differently from the cited article working with binary classification, here we will use an all-versus-all classification approach to evaluating an Alzheimer’s disease multiclass problem. Also, is shown that classification rate of our classifier using balanced classes and an appropriate distance function is able to overcome popular classifiers choices. This work also presents two new strategies of imbalance adjustment, taking as a measure of similarity the distance between the patterns. The undersampling, called Nearmiss 4, obtained the greatest reduction in class overlapping comparing the sampling algorithms discussed, and another contribution is an oversampling, called SMOTE-borderline 3, a multiclass version for the family of SMOTE algorithms that stands out for being naturally multiclass unlike the binary approaches adapted for multiclass treated in this text. Finally, feature selection techniques are compared to evaluate the discriminative power between Alzheimer’s disease biomarkers in order to find the subset of biomarkers which provides the best classification rate. Using this approach it was possible to find the biomarker with the highest discriminative capacity in a given set of biomarkers.

Magíster en Minería / El trabajo de tesis presentado tiene como objetivo desarrollar una metodología que permita incorporar elementos adicionales del diseño, en particular el fondo del pit; en la generación de fases y el plan de producción. Para lograr este objetivo se utiliza como herramienta un algoritmo genético, que es una técnica de optimización estocástica basado en la teoría de reproducción natural. El problema de la planificación de una mina a cielo abierto tiene dos componentes principales: una componente espacial que define la extracción de fases y una componente temporal que determina en que momento minar las reservas de mineral. Históricamente existen dos metodologías: una basada en pits anidados e impulsada por el algoritmo de L&G, que es la usada actualmente; y otra propuesta por Johnson en 1968, que es el agendamiento directo de bloques desarrollada solo a nivel académico. La metodología tradicional, basada en pit anidados, se centra en la componente espacial, mientras que la metodología de agendamiento directo de bloques se centra en la componente temporal, la solución óptima está relaciona con el valor actual neto del mineral explotable. Este trabajo busca un enfoque integral, definiendo volúmenes (fases), que respetan ciertas condiciones operacionales de la extracción a cielo abierto y el agendamiento que permita alcanzar el VAN máximo. Para esto se utiliza un algoritmo genético que permite la generación de volúmenes que satisfacen ciertas condiciones espaciales. El algoritmo considera restricciones de precedencia, restricciones de capacidad, así como restricciones espaciales de tipo operacional. Las precedencias se resolvieron a través de un cono truncado, el mismo que por su base radial facilita el diseño operacional y su ángulo externo constituye el ángulo de talud. Las restricciones de capacidad corresponden a las capacidades máximas de mina y de alimentación a planta. También se calculan los anchos de operación de carguío mínimos, en donde se pone especial atención al ancho mínimo en el fondo de una fase, este fondo corresponde a la base del cono truncado. Para el agendamiento se utilizó un agendamiento basado en programación matemática, denominada fase-banco-destino, donde se incorpora una restricción de desfase de banco entre fases (min_lead y max_lead). Dentro del trabajo, se consideraron diferentes configuraciones para los parámetros de algoritmos genéticos; tales como el tamaño de la población y el número de generaciones. El proceso de agrupación de conos truncados en fases se realizó a través del algoritmo K-means. Se aplicó la metodología a un caso estudio para comparar los resultados del algoritmo con el enfoque tradicional, se demostró que era posible generar automáticamente volúmenes más próximos a los diseños operacionales y que los valores de VAN eran comparables con los obtenidos a través de la metodología tradicional de pit anidados. Finalmente se incorporó diseño a las fases generadas a través del algoritmo genético, las mismas que incrementaron su cantidad de material y perdieron un 20% en valor con relación al VAN inicial.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / Esta tesis se enfoca en la interfaz hombre máquina (Human-Machine Interface) de un sistema de Teleoperación Bilaterial, con el objetivo de mejorar la experiencia del operador, incrementando la eficiencia y calidad del trabajo realizado por el robot controlado por el usuario. Se propone un sistema de teleoperación basado en la tecnología háptica, la cual entrega al usuario información del entorno de trabajo del robot a través del sentido del tacto además de la información tradicional entregada a través del sentido de la vista. Con un dispositivo de control háptico el usuario es capaz de percibir los relieves y formas de los objetos que rodean al robot. Para concretar el desarrollo de la teleoperación háptica, se implementa un método de cálculo de fuerza de retroalimentación utilizando la Point Cloud obtenida desde el entorno de operación del robot. En la teleoperación tradicional, el usuario sólo es asistido por las imágenes de las cámaras ubicadas en el sitio de operación. Con la metodología propuesta, el operador puede tomar mejores decisiones ya que además de la información visual, posee la información táctil. La hipótesis de este trabajo es que la teleoperación háptica permite al operador controlar un brazo robótico con mayor precisión, comparando su desempeño con una teleoperación no háptica. La retroalimentación háptica en el dispositivo de control permite evitar movimientos indeseados con el robot, y por lo tanto previene colisiones. En el sistema de teleoperación propuesto, el brazo robótico tiene sujeto una cámara RGB-D cerca del efector, con lo cual se obtienen imágenes 3D del ambiente desde diferentes ángulos. El movimiento del efector del robot es controlado por el usuario a través del dispositivo háptico Phantom Omni, el cual está sujeto a las restricciones del algoritmo de proxy. Usando el algoritmo háptico, la información de posición del proxy y el movimiento requerido por el operador, se realiza el desplazamiento del efector del robot. El efector se mueve libremente cuando no hay obstáculos, pero al detectar una posible colisión emite una señal que activa en el dispositivo Phantom Omni una fuerza de retroalimentación para el usuario, quien percibe la repulsión del objeto presente en el ambiente real del robot. La validación experimental de la metodología de teleoperación propuesta, consiste en la realización de pruebas de seguimiento de trayectoria por 20 operadores humanos voluntarios, utilizando el efector del robot industrial KUKA y un panel de pruebas. Los operadores deben completar las pruebas de seguimiento mediante el uso de retroalimentación háptica y también en la ausencia de esta. Además, se les pide completar estas tareas usando dos modos de cinemática del robot. Para cada usuario voluntario se obtuvo el error de posición del efector del robot en cada sección de la trayectoria, se contabilizó la cantidad de correcciones de posición, cantidad de colisiones (fuertes y débiles), y además se obtuvo el tiempo requerido para completar la tarea. Los resultados obtenidos a partir del análisis estadístico de la validación experimental, confirman que con el método de teleoperación háptico (comparado con la teleoperación no háptica) se aumenta la precisión del operador en tareas de seguimiento de trayectoria. Este aumento en la precisión se refleja en la reducción del error promedio entre el desplazamiento ideal y el desplazamiento realizado por los usuarios, además de reducir el número de colisiones totales entre el efector del robot y el panel de pruebas. De esta manera, se confirma la hipótesis planteada, demostrando que al agregar el sentido háptico a sistemas de control bilaterales aumenta la precisión de teleoperación y se reducen los tiempos de entrenamiento que requieren los operadores para mover el robot real con éxito. / This thesis is focused on the Human-Machine Interface of a Bilateral Teleoperation System, the objective of which is to improve the operator experience via increasing the e ciency and quality of the teleoperated robot tasks. The teleoperation system proposed in this work uses haptic technology that provides the user with environmental information from the robot workspace via the senses of touch and sight, using the haptic device and a traditional screen. With the haptic control device, the user senses the reliefs and forms of the objects that surround the robot. To make this possible, it is necessary calculate the force feedback from the Point Cloud data of the robot workspace. Using traditional teleoperation systems, the user is only assisted by images from cameras located in the operation zone. On the other hand, with the proposed approach the operator can make better decisions with more information (haptic and visual) from the robot environment. The hypothesis of this work is that the haptic teleoperation gives the user a more precise control of the robotic arm compared to traditional non-haptic teleoperation. The haptic feedback in the control device avoids undesirable movements with the robotic arm and, therefore, prevents collisions. In the proposed teleoperation system, the robotic arm has a RGB-D camera near its end-e ector, enabling 3D images to be taken of the environment using di erent angles. The end-e ector movement is controlled by the user through the haptic device Phantom Omni and the proxy algorithm. Using the force feedback algorithm, the proxy position, and the required movement from the operator, the robot end-e ector can be moved. The end-e ector moves freely when no obstacles are detected, but when a possible collision is close, a signal is activated in the Phantom Omni, and the force is fed back to the user, who perceives the object repulsion from the real robot workspace. The experimental validation of the proposed methodology consists of follow path tasks in a test panel with 20 volunteers, using the end-e ector of an industrial robot KUKA. The operators must complete the follow path tasks with and without the force feedback. Furthermore, the users have to complete the tasks with two modes of robot cinematic control. For each user, the following are obtained: the e ector error position in every step of the trajectory, the total position corrections, the number of collisions (strong and weak), and nally the total time in completing the tasks. The results obtained from the statistical analysis of experimental validation con rm that using the method of haptic teleoperation instead of the non-haptic method increases the operator precision in a follow path task. This precision increment is observed in the mean error reduction between the ideal trajectory and the trajectory generated by the users, and decrease of the total number of collisions between the robot end-e ector and the test panel. The hypothesis is con rmed, proving that incorporating the touch sense to a bilateral teleoperation system increases the precision and decreases the training time required by the users for moving the robot in the real environment.

Magíster en Minería / La caracterización de la textura geológica presente en los testigos de sondajes de exploración es utilizada por las diferentes compañías mineras como un paso determinante a la hora de definir las características litológicas y de mineralización presentes en un proyecto, influyendo de forma directa en los procesos mineros y metalúrgicos relacionados con el negocio. Normalmente esta interpretación es realizada de forma visual por parte de profesionales del área, geólogos, quienes determinan la presencia de una textura o característica textural predominante en determinada longitud de sondaje, basándose en sus conocimientos previos y en su juicio experto. Desarrollos previos han demostrado que esta es una tarea factible de realizar utilizando un clasificador secuencial en cadena basado en técnicas estadísticas de procesamiento de señales. Después de haber establecido la utilidad de este desarrollo en laboratorio bajo condiciones ideales se hace necesario acercarlo a la realidad, es así que este estudio plantea la experimentación a escala piloto sobre una longitud de testigos de sondaje de un proceso exploratorio real, a fin de determinar el algoritmo de trabajo que genere el mayor porcentaje de acierto en la determinación de textura geológica sobre tamaños de soporte mayores a los ya utilizados en la librería de imágenes de entrenamiento. Finalmente se ha obtenido el porcentaje de acierto en la interpretación de texturas geológica sobre una base de datos de fotografías y se mapeó por parte de un especialista con el fin de establecer valores de acierto a partir de la comparación de resultados; al aplicar los procedimientos de interpretación automáticos propuestos se obtuvo un 84.8% de clasificación correcta sobre imágenes individuales. Paso seguido se determinó el aporte de la interpretación de cada muestra en la determinación de la textura presente sobre un soporte definido de longitud 5m obteniendo un máximo porcentaje de acierto de 76.7%, además se describen los procedimientos y mediciones llevados a cabo para lograr el mejor resultado. La importancia de la presente investigación radica en que es la finalización del primer paso en el proceso de modelamiento espacial de atributos geometalurgicos, teniendo como dominio la asignación automatizada de textura en muestras de un depósito mineral. Tal propuesta también se describe en el presente documento.

A abordagem Bayesiana na inferência estatística tem sido muito utilizada como uma alternativa aos métodos clássicos. Neste trabalho, apresentamos uma abordagem Bayesiana para a estimação dos parâmetros dos modelos autoregressivos de médias móveis de ordens p e g, denotados por ARMA(p, q) e do modelo autoregressivo fracionariamente integrado de médias móveis, denotado por ARFIMA(p, d, q). Para o último modelo, a abordagem Bayesiana é realizada assumindo p = g = 0. Considerando o modelo AR(p), que é um caso particular do modelo ARMA(p, g) onde g = O, um estimador é proposto através da abordagem Bayesiana. A eficiência do estimador é verificada através de simulações de Monte Cario e os resultados são comparados com o método clássico da máxima verossimilhança. No caso do modelo ARFIMA(0, d, 0), um estudo teórico é realizado através de uma abordagem Bayesiana. Para estimar os parâmetros desse modelo, é utilizada a sua representação autoregressiva. Alguns algoritmos computacionais Bayesianos são apresentados nesse trabalho já que desempenham um papel importante na inferência Bayesiana. Alguns desses algoritmos, como o amostrador de Gibbs e o Metropolis-Hastings, foram utilizados na construção dos estimadores para os parâmetros dos modelos ARMA e ARFIMA. / The Bayesian approach in statistical inference has been widely used as an alternative to traditional methods. In this work, we present a Bayesian approach for estimating the parameters of the autoregressive moving average processes of orderp and q, denoted by ARMA(p, g) and of the autoregressive fractionally integrated moving average process, denoted by ARFIMA(p, d, g). For the later model, the Bayesian approach is performed assuming p = g = 0. Whereas AR(p), which is a particular case of the ARMA(p, g) model when g = O, an estimator is proposed via the Bayesian approach. The efficiency of the estimator is verified by Monte Cario simulations and the results are compared with the classical maximum likelihood estimator. In the case of ARFIMA(0, d, 0) process, a theoretical study is performed by the Bayesian approach. For estimating the parameters of that process we consider its infiriite autoregressive representation. Some Bayesian computational algorithms are presented in this work since they play an important role in Bayesian inferences. Some of these algorithms, such as Gibbs sampler and Metropolis-Hastings algorithm, were used in building the estimators for the parameters of ARMA and ARFIMA models.

Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. Departamento de Ciência da Computação, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-10-08T18:11:44Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AlgoritmoEstimaçãoDistribuição.pdf: 4257329 bytes, checksum: 46c818238b61dc57ce8e996ee4c097f8 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-11-04T16:22:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AlgoritmoEstimaçãoDistribuição.pdf: 4257329 bytes, checksum: 46c818238b61dc57ce8e996ee4c097f8 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-04T16:22:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AlgoritmoEstimaçãoDistribuição.pdf: 4257329 bytes, checksum: 46c818238b61dc57ce8e996ee4c097f8 (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho, propõem-se um novo algoritmo híbrido denominado Multiobjective Optimization Estimation of Distribution Algorithm Based on Bee Colonies and Clusters (MOEDABC) para resolução de problemas de otimização multiobjetivo de larga escala no domínio contínuo. Este algoritmo é inspirado na organização de uma colônia de abelhas e baseia-se nos algoritmos de estimação de distribuição. Como forma de gerar melhores soluções utiliza-se também técnicas de clusterização com a finalidade de aumentar a convergência local das soluções na fronteira Pareto. O algoritmo é baseado em quatro tipos de abelhas: as campistas, as observadoras, as nutrizes e as escoteiras, onde cada uma utiliza uma forma diferente de gerar as novas soluções. Combinando diferentes técnicas como clusterização, estimação de distribuição e algoritmos genéticos possibilitou-se um melhor aprendizado por meio de modelos probabilísticos baseados em distribuições Gaussianas e de Cauchy, obtendo assim soluções de maior qualidade. Em busca de obter maior flexibilidade do algoritmo na resolução de problemas foi introduzido um feromônio de controle responsável por controlar a proporção de cada tipo de abelhas na colônia. Comparado com outros algoritmos os resultados obtidos demonstram que o algoritmo proposto apresenta uma maior velocidade de convergência e uma melhor distribuição das soluções na fronteira Pareto conforme os indicadores utilizados. _______________________________________________________________________ / ABSTRACT: In this paper, are proposed a new hybrid optimization algorithm denominated Multiobjective Estimation of Distribution Algorithm based on Bee Colonies and Clusters (MOEDABC) to solve large scale multi-objective optimization problems in continuous domain. This algorithm is inspired in the organization of a bee colony and is based on estimation of distribution algorithms. As a way to generate better solutions also employ the clustering methods in order to increase the local convergence of the solutions in the Pareto front. The algorithm is based in four types of bees, the employer, the onlookers, the nursings and scouts, each a of which uses differents way of generating new solutions. Combining different techniques such as clustering, estimation of distribution algorithms and genetic algorithms was possible a better learning through probabilistic models based on Gaussian distributions and Cauchy, thus obtaining higher quality solutions. In search of greater flexibility of the algorithm in solving problems we introduce a pheromone control that is responsible for controlling the proportion of each type of bees in the colony. Compared with other algorithms the results obtained show that the proposed algorithm shows a faster convergence and a better distribution of solutions in the front Pareto according to the metrics used.

Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. Departamento de Computação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-02-16T17:53:54Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AlgorismosExatosHeurísticos.pdf: 1324128 bytes, checksum: d6be4d92516819c254e0a44cfaa3a120 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2016-02-19T13:16:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AlgorismosExatosHeurísticos.pdf: 1324128 bytes, checksum: d6be4d92516819c254e0a44cfaa3a120 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-19T13:16:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AlgorismosExatosHeurísticos.pdf: 1324128 bytes, checksum: d6be4d92516819c254e0a44cfaa3a120 (MD5) Previous issue date: 2015 / O presente trabalho trata do projeto, implementação e avaliação de algoritmos exatos e heur ísticos, sequenciais e paralelos, para a resolu c~ao do problema da enumera c~ao de cliques com peso acima de um limiar (PECPL). Esse problema considera um grafo com vertices ponderados, onde o objetivo e encontrar todos os cliques maximais com peso acima de um limiar. Os algoritmos estudados neste trabalho são aplicados na separa ção de cortes no contexto de Programa ção Inteira. Encontrar todos os cliques acima de um dado peso e equivalente ao problema de encontrar todas as desigualdades violadas de clique. Foram desenvolvidas adapta ções em algoritmos conhecidos na literatura, para a resolução do problema. Para o algoritmo de Bron-Kerbosch, uma adapta c~ao foi realizada para resolver o PECPL. Al em disso, v arias melhorias foram propostas a m de melhorar a efi ciência na resolu ção das instâncias do problema. Foram propostas uma versão iterativa do algoritmo, originalmente recursivo, e uma versão paralela. O algoritmo de Ostergard e a heur stica busca tabu com multi-vizinhanças tamb ém foram implementados e modi ficados para re etir o problema abordado no presente trabalho. Por m, a metaheur stica Simulated Annealing foi proposta e desenvolvida utilizando-se das mesmas estruturas de vizinhan ca utilizadas na heur stica busca tabu com multivizinhanças. A diferen ça das duas t ecnicas est a na estrat égia de resolu ção do problema: enquanto a primeira utiliza-se do conceito de lista tabu, a ultima simula o processo de recozimento de metais. Nos experimentos computacionais, foram utilizadas 7292 instâncias, oriundas de quatro conjuntos referentes a separa ção de cortes em problemas formulados por meio do uso de programa c~ao inteira. Os experimentos foram conduzidos em duas partes: em um primeiro momento, as instâncias foram utilizadas para resolu ção do PECPL. Posteriormente, o foco foi a resolu ção do problema do clique de peso m áximo (PCPM). Quanto a resolu c~ao do PECPL, os resultados obtidos comprovam a efi ciência do algoritmo de Bron-Kerbosch, quando comparado aos demais algoritmos, ao encontrar a solu ção ótima para todas as instâncias e em um tempo consideravelmente menor do que as outras t ecnicas. Quando a an alise dos resultados foi direcionada a resolu c~ao do PCPM, todas as t écnicas implementadas obtiveram bons resultados, com destaque para a heur stica busca tabu com multi-vizinhan cas, a qual resolveu todas as instâncias de forma ótima, com o menor tempo computacional em rela c~ao as demais abordagens. Como trabalhos futuros, são sugeridos a ado c~ao de operadores l ogicos para a representa c~ao do grafo no algoritmo de Bron-Kerbosch, a melhoria da vers~ao paralela do algoritmo e o estudo do projeto das metaheurí sticas Simulated Annealing e busca tabu. __________________________________________________________________________________ / ABSTRACT : This work deals with the design, implementation and evaluation of exact and heuristic algorithms, sequential and parallel to the resolution of clique enumeration problem with weight above a threshold (PECPL). This problem considers a graph with weighted vertices, where the goal is to nd all maximal cliques with weight above a threshold. The algorithms studied in this work are applied in the separation cuts in the context of Integer Programming. Find all clique above a certain weight is equivalent to the problem of nding all the inequalities violated clique. Adaptations were developed algorithms known in the literature, to solve the problem. For the Bron-Kerbosch algorithm, an adaptation was made to solve the PECPL. In addition, several improvements were proposed in order to improve e ciency in the resolution of problem instances. It has been proposed an iterative version of the algorithm, recursive originally, and a parallel version. The Ostergard algorithm and multi-neighborhoods tabu search heuristic were also implemented and modi ed to re ect the problem addressed in this paper. Finally, the Simulated Annealing metaheuristic was proposed and developed using the same neighborhood structures used in multi-neighborhoods tabu search heuristic. The di erence of the two techniques is in solving strategy problem: while the rst is used the concept of tabu list, the last simulates the process of annealing of metals. In the computational experiments, we used 7292 instances, belonging to four sets related to the separation cuts in problems formulated by using integer programming. The experiments were conducted in two parts: at rst, the instances were used for solving the PECPL. Later, the focus was on resolving the maximum weight clique problem (PCPM). As for the resolution of the PECPL, the results prove the e ciency of Bron-Kerbosch algorithm, when compared to other algorithms to nd the optimal solution for all instances and in a considerably shorter time than the other techniques. When analyzing the results was directed to resolving the PCPM, all techniques implemented performed well, particularly the multi-neighborhoods tabu search heuristic, which solved all instances optimally with less computational time compared to other approaches. As future work, it is suggested the adoption of logical operators for the representation of the graph in Bron-Kerbosch algorithm, improved parallel version of the algorithm and the study design of simulated annealing and tabu search metaheuristics.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-01T03:11:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336272.pdf: 2845908 bytes, checksum: 3888317ba07b21756b86238de370756a (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho de pesquisa trata da modelagem estocástica de três algoritmos adaptativos bem conhecidos da literatura, a saber: o algoritmo NLMS (normalized least-mean-square), o algoritmo IAF PNLMS (individual-activation-factor proportionate NLMS) e o algoritmo TDLMS (transform-domain least-mean-square). Particularmente para o algoritmo NLMS, um modelo estocástico analítico é obtido levando em conta um ambiente não estacionário e sinais de entrada gaussianos complexos. Baseado nas expressões de modelo, o impacto dos parâmetros do algoritmo sobre o seu desempenho é discutido, evidenciando algumas das características de rastreamento do algoritmo NLMS frente ao ambiente não estacionário considerado. Para o algoritmo IAF-PNLMS, assumindo um ambiente estacionário, um modelo estocástico mais preciso do que os até então disponíveis na literatura é apresentado, considerando sinais de entrada gaussianos correlacionados tanto complexos quanto reais. Com respeito ao algoritmo TDLMS, um modelo estocástico melhorado é derivado focando em um ambiente não estacionário e sinais de entrada gaussianos correlacionados reais. A partir das expressões de modelo obtidas, o impacto dos parâmetros do algoritmo TDLMS sobre o seu desempenho é discutido. Resultados de simulação para diferentes cenários de operação são mostrados, confirmando a precisão dos modelos estocásticos propostos tanto na fase transitória quanto em regime permanente.<br> / Abstract : This research work focuses on the stochastic modeling of three well-known adaptive algorithms from the literature, namely: the normalized least-mean-square (NLMS) algorithm, the individual-activation-factor proportionate NLMS (IAF-PNLMS) algorithm, and the transform-domain least-mean-square (TDLMS) algorithm. Particularly for the NLMS algorithm, an analytical stochastic model is obtained taking into account a nonstationary environment and complex-valued Gaussian input data. Based on the obtained model expressions, the impact of the algorithm parameters on its performance is discussed, clarifying some of the tracking properties of the NLMS algorithm vis-à-vis the nonstationary environment considered. For the IAF-PNLMS algorithm, assuming a stationary environment, a more accurate stochastic model than those available so far in the literature is presented considering both complex- and real-valued Gaussian correlated input data. Regarding the TDLMS algorithm, an improved stochastic model is derived focusing on a nonstationary environment and real-valued Gaussian correlated input data. From the obtained model expressions, the impact of the TDLMS algorithm parameters on its performance is discussed. Simulation results for different operating scenarios are shown, confirming the accuracy of the proposed stochastic models for both transient and steady-state phases.