Orientador: Alexandro José Baldassin / Banca: Adriane Beatriz de Souza Serapião / Banca: Fátima de Lourdes dos Santos Nunes / Resumo: O presente trabalho visa a construção de uma ferramenta de auxílio para profissionais da fisioterapia, que promova por meio de tecnologias da computação, como a lógica Fuzzy, um tratamento personalizado, motivador e eficaz. Inicialmente fez-se uma verificação da literatura e trabalhos que relacionem reabilitação com tecnologia (incluindo ambientes virtuais imersivos e não imersivos), seguida de uma análise das necessidades da fisioterapia para, enfim, criar uma proposta de solução computacional. O problema encontrado consiste da necessidade de uma ferramenta motivadora (mantenha a assiduidade do paciente), que apresente dados da progressão do paciente e seja de fácil utilização (pelo paciente e fisioterapeuta). A solução computacional envolve câmera de profundidade e sensores vestíveis para obter dados corporais e, com análise de dados e utilização de métodos de inteligência artificial, consiga prover uma forma intuitiva, motivadora e eficiente para o tratamento fisioterapêutico. Resultados mostram a aplicabilidade da proposta em obter os valores biométricos, a criação de exercícios personalizados, os jogos motivacionais com dificuldade dinâmica por meio da lógica Fuzzy proposta e a visualização do progresso dos pacientes / Abstract: The present work aims to build an assist tool to physiotherapists that, through computer science technologies, such as Fuzzy logic, can promote a personalized, motivating and efficient treatment. Initially a literature review and works related to technologies and health were analyzed, followed by an analysis of the physiotherapy needs so that a computer solution could be proposed. The issue found consists in the need of a motivational tool (which can keep the attendance of the patient), that shows progressive data of the patient and is of ease use (both by the patient and physiotherapist). The computer solution uses a depth camera (such as MS Kinect) and wearable sensors to obtain the body data and, through data analysis and artificial intelligence methods, make an intuitive, motivational and efficient solution for the physical treatment. Results shows the applicability of the proposal in obtaining the biometric data, the creation of custom virtual exercises, the motivational games with dynamic difficulty through the Fuzzy logic and the visualization of the patient progress / Mestre

We are living a new and emerging technological wave that is mainly based on Artificial Intelligence. It is being led by the great IT corporations and could potentially bring transformation and disruption in large scale to the economy, industries, businesses, organizations, and people in the years to come. Frey & Osborne (2017)\'s research was an important milestone in evaluating the impact of AI and automatization in the future of employment and their key conclusion that 47% of total U.S. employment was at risk of being potentially extinguished in a decade or two had an enormous impact on the mass media. Therefore, the objective of this study is to evaluate what could be the key impacts of Artificial Intelligence on Organizations and Work. In doing so, we scrutinize the authors\' research and propose an alternate ranking of occupation\'s susceptibility based on a different method and grounded on experts\' opinions. We also evaluate Frey & Osborne (2017)\'s key finding regarding to employment impact by technologies and identify key positive and negative qualitative impacts of AI on organizations and work, occupations and labor market. Taking into account the nature of this research, which is forward-looking, experimental and propositional, focused on current and future implications of Artificial Intelligence, we performed field research with experts supported by a Delphi Method, which is complemented by other techniques. Delphi is a robust and proven method commonly used in future research to assess the direction of long-range trends, with special emphasis on science and technology, and their probable effects on our society and our world. Among our key conclusions, we evaluate bottlenecks applied in to the occupation context and compare them to those identified by Frey & Osborne (2017). We also create our susceptibility ranking that takes into account an integration complexity factor, derived from Metcalfe\'s Law, which shows that occupations with less integration complexity, like clerks and assistant positions, are more likely of being replaced, while the ones that demand higher integration of abilities are practically not at risk. These results help in elucidating the current and future situation of this theme and allow us to suggest some possible suppositions. One of the most important is that no occupation will reach the 100% susceptibility index in twenty years, contrary to Frey & Osborne (2017)\'s research, which means that few occupations can be entirely replaced with acceptable quality by machines that combine Artificial Intelligence, Robotics, and related technologies. Yet, our most relevant finding is this research is related to complexity and integration of occupations. Technologies may emulate individual abilities to a higher extent in the future, but more important than that is being able to harmonically combine these capabilities and make them work together with synergy to achieve even basic tasks of occupations. This integration challenge in association with Autor (2015)\'s Polanyi\'s paradox corroborates the fact that no matter how advanced technology might be in a specific ability, it takes more than that for machines to successfully replace humans in an occupation, which we understand confirms the future scenario of collaboration, complementation and synergy between humans and machines, rather than the replacement and displacement / Vivemos uma nova e emergente onda tecnológica que é principalmente baseada em Inteligência Artificial. Ela está sendo liderada pelas grandes corporações de TI e pode trazer transformação e rupturas em grande escala para a economia, indústrias, empresas, organizações e pessoas nos próximos anos. A pesquisa de Frey & Osborne (2017) foi um marco importante na avaliação do impacto da IA e da automatização no futuro do emprego e sua conclusão fundamental de que 47% do emprego dos EUA está em risco de ser potencialmente extinto em uma década ou duas, teve um enorme impacto nos meios de comunicação de massa. Assim, o objetivo deste estudo é avaliar quais podem ser os principais impactos da Inteligência Artificial sobre as organizações e o trabalho. Ao fazer isso, examinamos a pesquisa dos autores e propomos um ranking alternativo da suscetibilidade das ocupações com base em um método distinto e fundamentado em opiniões de especialistas. Também avaliamos as principais conclusões de Frey & Osborne (2017) em relação ao impacto no emprego pelas tecnologias e identificamos os principais impactos qualitativos positivos e negativos da IA em organizações e trabalho, ocupações e mercado de trabalho. Levando em conta a natureza desta pesquisa, prospectiva, experimental e proposicional, focada nas implicações atuais e futuras da Inteligência Artificial, realizamos uma pesquisa de campo com especialistas apoiados pelo método Delphi, que é complementado por outras técnicas. O Delphi é um método robusto e comprovado, comumente usado em pesquisas com orientação futura para avaliar a direção de tendências de longo prazo, com especial ênfase em ciência e tecnologia, e seus prováveis efeitos em nossa sociedade e em nosso mundo. Entre nossas principais conclusões, avaliamos os gargalos aplicados no contexto das ocupação e comparamos com aqueles identificados por Frey & Osborne (2017). Também elaboramos nosso próprio ranking que leva em conta um fator de complexidade de integração, derivado da Lei de Metcalfe, que mostra que ocupações com menor complexidade de integração, como assistentes, têm maior probabilidade de serem substituídas, enquanto as que exigem maior integração entre habilidades estão praticamente fora de risco. Estes resultados ajudam a elucidar a situação atual e futura deste tema e nos permitem sugerir algumas possíveis suposições. Uma das mais importantes é que poucas ocupações atingirão o índice de suscetibilidade de 100% em vinte anos, contrariamente à pesquisa de Frey & Osborne (2017), o que significa que nem uma única ocupação pode ser totalmente substituída com um nível de qualidade aceitável por máquinas que combinem Inteligência Artificial, Robótica e outras tecnologias. No entanto, nosso achado mais relevante nesta pesquisa está relacionado à complexidade e integração de habilidades para ocupações. As tecnologias podem emular habilidades individuais em maior escala no futuro, mas mais importante do que isso, é poder combinar harmonicamente essas capacidades e fazê-las trabalhar em sinergia para alcançar tarefas básicas de ocupações. Este desafio de integração associado ao Paradoxo de Polanyi de Autor (2015) corrobora o fato de que não importa quão avançada seja a tecnologia em uma habilidade específica, é preciso mais do que isso para que máquinas substituíam com sucesso humanos em uma ocupação, o que entendemos que confirma o cenário futuro de colaboração, complementação e sinergia entre humanos e máquinas, ao invés de substituição e deslocamento

Orientadora: Mariana Claudia Broens / Banca: Mariana Matulovic da Silva / Banca: Marco Antonio Caron Ruffino / Resumo: O presente trabalho tem por objetivo analisar e problematizar teses internalistas/representacionistas presentes no projeto de modelagem mecânica da mente proposta pela Ciência Cognitiva focada em um aspecto simbólico representacionista dos processos mentais. Tais teses consideram que o comportamento inteligente tem como fundamento o conhecimento proposicional originário de representações mentais. Filósofos e cientistas cognitivos contemporâneos (Dreyfus, 1975, 1993; Searle, 1980, 1987; Brooks, 1990, 1991a, 1991b, 2002; Clark, 1997, 1999, 2003, 2008; Chemero 2007, 2009, 2012; Shapiro, 2014) têm uma visão crítica a respeito da proposta tradicional na Inteligência Artificial que segue um paradigma internalista, pois não explica satisfatoriamente muitos processos cognitivos referentes ao desenvolvimento de habilidades relacionadas a performances inteligentes, especialmente as que envolvem processos auto-organizados (Debrun, 2009; Bresciani; D'Ottaviano, 2000) em ambientes não controlados. Nesse sentido, Brooks (1990, 1991a, 1991b, 2002) argumenta à favor de um paradigma de modelagem que seja incremental, considerando a inteligência enquanto um conjunto de habilidades desenvolvidas a partir de interações agente-mundo em ambientes não controlados. Sugerimos, com Ryle (1949), que habilidades e performances inteligentes são adquiridas e desenvolvidas a partir de disposições que se efetivam/atualizam no plano da ação. Procuramos investigar quais seriam os requisitos a serem atendidos por modelos que pretendam instanciar habilidades ou performances inteligentes e analisar se os modelos da nova robótica propostos por Brooks atendem tais requisitos. / Abstract: This project aims to analyze and discuss internalist/representationalist theses present in the project of mechanical modeling of the mind proposed by Cognitive Science that focalize a symbolic and representacionalist aspect of the mental processes. Such theories consider that intelligent behavior is grounded on propositional knowledge created by mental representations. Contemporary philosophers and cognitive scientists (Dreyfus, 1972, 1993, Searle, 1980, 1987, Brooks,1990, 1991, 2002, Clark, 1997, 1999, 2003, 2008; Chemero 2007, 2009, 2012) have a critical view about what is proposed in the traditional Artificial Intelligence that follows a internalist paradigm because doesn't explain sufficiently many cognitive processes related to the development of skills related to smart performances, especially those involving self-organized processes (Debrun, 1996; Bresciani; D'Ottaviano, 2000) in uncontrolled environments. In this sense, Brooks (1990, 1991, 2002) argues in favor of a modeling paradigm that is incremental that takes into consideration intelligence as a set of skills developed from agent-world interactions in uncontrolled environments. We suggest, with Ryle (1949), that skills and intelligent performances are acquired and developed from dispositions that become effective/updated in the plan of action. We will try to investigate the necessary requirements to be met by models that wish to instantiate skills or intelligent performances and analyze if the models proposed by the new robotic Brooks meet such requirements. / Mestre

O cenário contábil brasileiro reflete as diversas transformações tecnológicas que a sociedade vem passando, como o aumento expressivo do comércio e dos serviços eletrônicos e o surgimento de moedas totalmente digitais, o bitcoin. Essa sociedade demanda um novo profissional contábil, na vanguarda da tecnologia, focado no negócio da empresa, participando da gestão e provendo informações úteis para a tomada de decisão. Preparar esse Contador é tarefa que certamente recai sobre as instituições de ensino. Essas instituições precisam adaptar seu currículo para uma realidade diferente daquela que existia quando os programas de contabilidade, do Brasil, foram criados. Nesse cenário foi realizada uma pesquisa visando a inserção de tecnologia baseada em inteligência artificial, o sistema ALEKS, no ensino de Contabilidade. A questão de pesquisa foi avaliar em que medida a tecnologia da educação, baseada em Inteligência Artificial, pode auxiliar na aquisição de habilidades técnicas necessárias ao estudante de Ciências Contábeis. Para tanto foi realizado um quase-experimento com os estudantes da disciplina de Contabilidade Introdutória do curso de Bacharelado em Ciências Contábeis da Universidade de São Paulo, introduzindo o sistema ALEKS como ferramenta de suporte no ensino de Contabilidade básica. Apesar da adesão à pesquisa de 122 estudantes, somente 71 fizeram algum acesso ao sistema e apenas 16 estudantes utilizaram o sistema de forma satisfatória para que se pudesse captar algum benefício do uso do sistema. A hipótese nula foi mantida para os estudantes da turma T01 (p = 0,398, n = 8) do período diurno e para a turma T22 (p = 0,014, n = 5) do período noturno, tendo sido rejeitada para a turma T21 (p = 0,001, n = 3) do período noturno, significando que o sistema produz pequeno ou nenhum efeito sobre o desempenho dos estudantes na disciplina presencial. Grande destaque deve ser dado a baixa adesão dos estudantes ao uso do sistema. Uma pesquisa de adequação buscou capturar esse aspecto. Os estudantes elencaram a dificuldade com o idioma e com os termos técnicos, o não alinhamento do sistema com a disciplina presencial e a falta de tempo para realização de tarefas extraclasse como fatores impeditivos ou desmotivadores de acesso e uso do sistema ALEKS. Entende-se que a inserção de tecnologia baseada em inteligência artificial no ambiente educacional é positiva, devido a motivação incial e aos relatos dos estudantes com apoio a iniciativa. Essa inserção pode fomentar o processo educacional para estudantes, docentes e instituições. Um alinhamento do ALEKS à disciplina presencial certamente produziria resultados diferentes dos encontrados na presente pesquisa, permitindo maior confiabilidade aos achados. Mais pesquisas precisam ser produzidas no ambiente brasileiro, considerando não apenas os estudantes, mas considerando docentes, instituições e empresas. / The Brazilian accounting scenario reflects the many technological changes that society is facing, as a significant increase in trade and electronic services, and the emergence of fully digital currencies, such as bitcoin. This society demands a new accountant at the forefront of technology, focused on the company\'s business by participating in management and providing useful information for decision making. Helping to prepare this accountant is a task that surely lies with educational institutions. These institutions need to adapt syllabi to a different reality if compared to what existed when most accounting programs in Brazil were created. In this scenario, this research relies on a survey aimed at adoption of educational technology based on artificial intelligence (ALEKS), in an Accounting. The research question is to assess the extent to which technology education based on Artificial Intelligence can assist students to acquire the necessary Accounting technical skills. A quasi-experiment with students of Introduction to Accounting course at the undergraduate level at the University of São Paulo was developed, introducing ALEKS as a support tool in teaching basic accounting. Despite the large number of participants of the survey, 122 students, only 71 actually accessed the system and only 16 students used the system in a satisfactory manner, so to allow capturing some benefit of its use. The null hypothesis was sustained for students of cohort T01 (p = 0.398, n = 8) day period and the cohort T22 (p = 0.014, n = 5) of the evening. The hypothesis was rejected for cohort T21 (p = 0.001, n = 3) of the evening period, meaning that the system produces little or no effect on student performance. Attention should be given to poor adherence of students to use the system and an additional survey of adequacy sought to capture this aspect. Students list the difficulty with language and technical terms, the non-alignment of the system with the classroom discipline and lack of time to perform tasks such as extracurricular, or demotivating factors all impeding access and use of the ALEKS system. It is clear that the adoption of artificial intelligence-based technology in the educational environment is positive, because the initial motivation of students and feedbacks supporting the initiative. It can foster the educational process for students, teachers and institutions. An alignment of ALEKS with other classroom activities certainly would find different results from those found in the present research, increasing reliability of the findings. More research in this area needs to be conducted in the Brazilian environment, considering not only students, but also teachers, institutions and companies.

Modelos de Credit Scoring são utilizados para estimar a probabilidade de um cliente proponente ao crédito se tornar inadimplente, em determinado período, baseadas em suas informações pessoais e financeiras. Neste trabalho, a técnica proposta em Credit Scoring é Redes Bayesianas (RB) e seus resultados foram comparados aos da Regressão Logística. As RB avaliadas foram as Bayesian Network Classifiers, conhecidas como Classificadores Bayesianos, com seguintes tipos de estrutura: Naive Bayes, Tree Augmented Naive Bayes (TAN) e General Bayesian Network (GBN). As estruturas das RB foram obtidas por Aprendizado de Estrutura a partir de uma base de dados real. Os desempenhos dos modelos foram avaliados e comparados através das taxas de acerto obtidas da Matriz de Confusão, da estatística Kolmogorov-Smirnov e coeficiente Gini. As amostras de desenvolvimento e de validação foram obtidas por Cross-Validation com 10 partições. A análise dos modelos ajustados mostrou que as RB e a Regressão Logística apresentaram desempenho similar, em relação a estatística Kolmogorov- Smirnov e ao coeficiente Gini. O Classificador TAN foi escolhido como o melhor modelo, pois apresentou o melhor desempenho nas previsões dos clientes maus pagadores e permitiu uma análise dos efeitos de interação entre variáveis. / Credit Scoring Models are used to estimate the insolvency probability of a customer, in a period, based on their personal and financial information. In this text, the proposed model for Credit Scoring is Bayesian Networks (BN) and its results were compared to Logistic Regression. The BN evaluated were the Bayesian Networks Classifiers, with structures of type: Naive Bayes, Tree Augmented Naive Bayes (TAN) and General Bayesian Network (GBN). The RB structures were developed using a Structure Learning technique from a real database. The models performance were evaluated and compared through the hit rates observed in Confusion Matrix, Kolmogorov-Smirnov statistic and Gini coefficient. The development and validation samples were obtained using a Cross-Validation criteria with 10-fold. The analysis showed that the fitted BN models have the same performance as the Logistic Regression Models, evaluating the Kolmogorov-Smirnov statistic and Gini coefficient. The TAN Classifier was selected as the best BN model, because it performed better in prediction of bad customers and allowed an interaction effects analysis between variables.

Uma das principais motivações da Inteligência Artificial no contexto dos sistemas de entretenimento digital é criar personagens adaptáveis a novas situações, pouco previsíveis, com aprendizado rápido, memória de situações passadas e uma grande diversidade de comportamentos consistente e convincente ao longo do tempo. De acordo com recentes estudos desenvolvidos nos campos da Neurociência e da Psicologia, a capacidade de resolução de problemas não está unicamente atrelada à facilidade na manipulação de símbolos, mas também à exploração das características do ambiente e à interação social, que pode ser expressa na forma de fenômenos emocionais. Os resultados desses estudos confirmam o papel fundamental que cumprem a personalidade e as emoções nas atividades de percepção, planejamento, raciocínio, criatividade, aprendizagem, memória e tomada de decisão. Quando módulos para a manipulação de personalidade e emoções são incorporados à teoria de agentes, é possível a construção de Agentes com Comportamento Convincente (Believable Agents). O objetivo principal deste trabalho é desenvolver e implementar uma arquitetura de agentes inteligentes para construir personagens sintéticos cujos estados afetivos influenciam em suas atividades cognitivas. Para o desenvolvimento de tal arquitetura utilizou-se o modelo BDI (Beliefs, Desires e Intentions) como base e aos módulos existentes em uma implementação desse modelo foi incluído um Módulo Afetivo. Esse Módulo Afetivo é constituído por três submódulos (Personalidade, Humor e Emoção) e deve impactar nas atividades cognitivas de percepção, memória e tomada de decisão do agente. Duas provas de conceito (experimentos) foram construídas : a simulação do problema do ``Dilema do Prisioneiro Iterado\'\' e a versão computadorizada do ``Jogo da Memória\'\'. A construção desses experimentos permitiu avaliar empiricamente a influência da personalidade, humor e emoção nas atividades cognitivas dos agentes, e consequentemente no seu comportamento. Os resultados evidenciam que a utilização da nova arquitetura permite a construção de agentes com comportamentos mais coerentes, adaptativos e cooperativos quando comparados aos de agentes construídos com arquiteturas cujas atividades cognitivas não consideram o estado afetivo, e também produz um comportamento mais próximo de um agente humano que de um comportamento ótimo ou aleatório. Essa evidência de sucesso, apresentada nos resultados, mostra que os agentes construídos com a arquitetura proposta nessa dissertação indicam um avanço na direção do desenvolvimento dos Agentes com Comportamento Convincente. / One of the main motivations of Artificial Intelligence in the context of the digital entertainment systems is to create characters that are adaptable to new situations, unpredictable, fast learners, enable with memory of past situations and a variety of consistent and convincing behavior over time. According to recent studies conducted in the fields of Neuroscience and Psychology, the ability to solve problems is not only related to the capacity to manipulate symbols, but also to the ability to explore the environment and to engage into social interaction, which can be expressed as emotional phenomena. The results of these studies confirm the key role the personality and emotions play in the activities of perception, attention, planning, reasoning, creativity, learning, memory and decision making. When modules for handling personality and emotion, are incorporated in a theory of agents, it is possible to build Believable Agents. The main objective of this work is to develop and implement an intelligent agent architecture to build synthetic characters whose affective states influence their cognitive activities. To develop such architecture the BDI model (Beliefs, Desires and Intentions) was used as a basis, to which an Affective Module was included. The Affective Module consists of three sub-modules (Personality, Mood and Emotion), which influence the cognitive activities of perception, memory and decision making. Finally, two proofs of concept were built: the simulation of the problem of ``Iterated Prisoner\'s Dilemma\'\' and the computerized version of the ``Memory Game.\'\' The construction of these experiments allowed to evaluate empirically the influence of personality, mood and emotion in cognitive activities of agents and consequently in their behavior. The results show that using the proposed architecture one can build agents with more consistent, adaptive and cooperative behaviors when compared to agents built with architectures whose affective states do not influence their cognitive activities. It also produces a behavior that is closer to a human user than that of optimal or random behavior. This evidence of success, presented in the obtained results, show that agents built with the proposed architecture indicate an advance towards the development of Believable Agents.

Máquinas de aprendizagem, como Redes Neuronais Artificiais (ANNs), Redes Bayesianas, Máquinas de Vetores de Suporte (SVMs) e outras, são aplicadas em problemas de classificação de padrões. Devido ao baixo erro de teste, a SVM possui uma grande quantidade de aplicações, como no reconhecimento de imagens, seleção de genes, classificação de textos, robótica, reconhecimento de escrita a mão e outras. Dos algoritmos desenvolvidos para o treinamento da SVM, o Sequential Minimal Optimization (SMO) é um dos mais rápidos e o mais fácil de implementar em software. Devido a sua importância, várias otimizações para diminuir ainda mais o seu tempo de execução têm sido reportadas. A maioria das implementações do treinamento da SVM foram realizadas em software. Não obstante, a implementação em hardware é necessária em algumas aplicações com restrições: de área, e/ou de energia e/ou de tempo de treinamento, por exemplo, em algumas aplicações portáveis ou móveis. Nas implementações em hardware anteriores a este trabalho, o treinamento da SVM foi realizado com um conjunto de exemplos cuja quantidade é da ordem de somente dezenas, e unicamente uma delas usou o algoritmo SMO. Neste trabalho é apresentada uma modificação do algoritmo SMO, que denominamos algoritmo SMO de Múltiplos Pares (MP-SMO), para a aceleração do treinamento da SVM. A diminuição do tempo de treinamento é obtida realizando a otimização de um ou mais pares de coeficientes, chamados Multiplicadores de Lagrange, em cada iteração. De modo diferente, o algoritmo SMO original otimiza somente um par. O algoritmo MP-SMO apresenta as seguintes características: 1) a otimização de cada par de coeficientes é mantida simples usando a solução analítica do algoritmo SMO original. 2) as heurísticas para a seleção dos múltiplos pares a otimizar são adaptações das soluções anteriores para a seleção de um par por iteração. Testou-se o algoritmo otimizando até dois, três e quatro pares de coeficientes por iteração, e melhores resultados foram obtidos quando comparados com os do algoritmo SMO. Nos testes realizados com sete benchmarks, o tempo de treinamento diminuiu entre 22,5% e 42,8%. A diminuição do tempo de execução do algoritmo SMO em hardware é também abordada nesta dissertação. Os algoritmos SMO e MP-SMO foram completamente implementados em hardware dedicado para o benchmark Tic-tac-toe endgame. Este benchmark é composto por 958 exemplos, uma quantidade superior às usadas nas implementações anteriores. Com o algoritmo MP-SMO pretendeu-se reduzir o número de iterações, como na implementação em software, e poder incluir paralelismo na implementação em hardware. Para diminuir o tempo de execução de cada iteração, arquiteturas dos tipos pipeline e paralela foram usadas. Foram implementadas e testadas em um dispositivo do tipo FPGA (Field Programmable Gate Array) dezesseis diferentes arquiteturas no total, combinando ou não o algoritmo SMO ou o MP-SMO com pipelining e/ou paralelismo. O tempo de treinamento diminuiu no melhor caso para 1,8% do obtido com o algoritmo SMO implementado sem pipelining nem paralelismo, ou seja, diminuiu em mais de 50 vezes. Esta dissertação apresenta também a análise do custo em área e potência decorrente do aumento da velocidade de treinamento. / Learning Machines, like Artificial Neural Networks (ANNs), Bayesian Networks, Support Vector Machines (SVMs) and others are applied in pattern classification problems. As the test error in SVM is small, it has several applications, such as image recognition, gene selection, text classification, robotics, handwritten recognition and others. Among the developed algorithms for the SVM training, the Sequential Minimal Optimization (SMO) is one of the fastest and the simplest to implement in software. Due to its importance, many improvements have been proposed in order to obtain even faster solutions than the original algorithm. Most of the SVM training implementations are in software. However, in some applications with restrictions of: area, and/or power and/or training time, a hardware implementation is necessary, for example, in some mobile or portable applications. In related previous works, the SVMs were trained in hardware using sets of only tens of examples, and in only one implementation the SMO algorithm was employed. In this work, a modified version of the SMO algorithm, named here the Multiple Pairs SMO (MP-SMO) algorithm, for the SVM training acceleration is presented. The training time reduction is obtained optimizing per iteration one or more pairs of coefficients known as Lagrange Multipliers, instead of only one pair as in the original SMO algorithm. The MP-SMO algorithm has the following features: 1) the optimization of each pair is as simple as in the original SMO algorithm because of the use of the same analytical method. 2) the solution for the pairs of coefficients selection can be chosen between two adapted heuristics for the SMO algorithm. The algorithm was tested optimizing up to two, three and four pairs of coefficients per iteration, and the training time was improved, when compared against the SMO algorithm. The tests for seven benchmarks showed an improvement that ranged from 22.5% to 42.8%. The reduction of the training time of the SMO algorithm executed in hardware is also treated in this dissertation. The algorithms SMO and MP-SMO were completely implemented in dedicated hardware for the Tic-tac-toe endgame benchmark. This benchmark is composed of 958 examples, a number greater than the used in the previous hardware implementations. The implementation of the MP-SMO algorithm is intended to reduce the number of iterations, as in the software implementation, and to include parallelism in the hardware implementation. In order to reduce the iteration execution time, the pipeline and parallel architectures were realized. Sixteen different architectures were implemented and tested on a Field Programmable Gate Array (FPGA) device, combining or not the SMO or MP-SMO algorithm with pipelining and/or parallelism. The training time was reduced to 1.8% of that obtained with the SMO algorithm without neither pipelining nor parallelism, that is, more than 50 times. This dissertation also presents an analysis of the area and power cost of the training speed increase.

A interação humana sempre esteve baseada na capacidade de produzir comunicação por meio de signos. Os signos, por sua vez, constituem os diversos textos de cultura, sejam de forma verbal, visual, verbo visual ou audiovisual. O objetivo deste trabalho foi demonstrar que todos esses são resultado da relação direta entre homem e meio ambiente terrestre, a partir de um ponto de vista fenomenológico e semiótico, o que leva à produção de cultura e seus textos. Especificamente sobre a imagem como processo semiótico, entende-se que esta refere-se não somente a imagens visuais produzidas e permitidas por meio da luz natural ou artifical mas, também e principalmente, a imagens encaradas como processos mentais e comunicacionais resultados de diagramação semiótica a partir da informação disponível no meio ambiente terrestre. Isso explica as transfigurações da imagem humana manifestas desde personagens audiovisuais às personas e avatares digitais em ambientes de inteligência artificial. Por isso, o método empregado aqui para entender esses processos foi resgatar antigas práticas culturais, comparando-as com outras mais atuais, sempre à luz de teorias semióticas e daquelas que envolvem a percepção humana como a fenomenologia, por exemplo. Esse foi o percurso para se entender como as informações disponíveis no ambiente propiciam o funcionamento biopsíquico humano em seu processo de tradução sígnica, em diferentes contextos da atuação humana, a exemplo do que tem ocorrido nos meios audiovisuais pela manipulação da imagem do corpo humano. Desde que procurou dominar suas formas de comunicação, o homem tem aprendido e proposto novos métodos que visam possibilitar a sua expressão e intenção. O resultado dessa pesquisa mostra que parece ter feito isso a partir de sua relação com quatro grandezas fenomenológicas disponíveis no ambiente terrestre: a luz, as interfaces, as superfícies e os materiais. Essas ganharam destaque no que se refere à criação de modelos biopsíquicos comunicacionais humanos, a exemplo dos sete textos de cultura apresentados e estudados neste trabalho: a Metoposcopia, a Frenologia, a Morfopsicologia, a Fisiognomonia, a Astrologia, a Cosmologia Xamânica e o Visagismo. Tais produtos culturais permitem ao homem manipular signos da comunicação, principalmente no que se refere às muitas formas em que a imagem humana, assumida como processo semiótico, tem sido manipulada para determinados fins específicos, e isso pode ser comprovado desde o surgimento da fotografia e do cinema, por exemplo. Mesmo antes dessas tecnologias, o homem conseguiu manipular sua imagem semiótica a fim de entender e explicar a existência humana com todas as suas implicações, a exemplo da criação do Mapeamento Astrológico e, mais recentemente, do Mapeamento Cosmológico Xamânico. Esses dois produtos de cultura, juntamente com os outros cinco já citados, fornecem evidências da capacidade humana em produzir significação e comunicação, a partir dos fenômenos e informações disponíveis em ambiente terrestre, projetando aquilo que entende por imagem humana, em todas as suas dimensões, como o que tem acontecido atualmente pela humanização de ambientes virtuais e digitais, frutos da inteligência artificial, por meio da criação de Personas e Avatares. / Human interaction has always been based on the ability to produce communication through signs. The signs, in turn, constitute the various cultural texts, whether verbal, visual, verbovisual or audiovisual. The objective of this work was to demonstrate that all these are the result of the direct relationship between man and the terrestrial environment, from a phenomenological and semiotic point of view, which leads to the production of culture and its texts. Specifically about the image as a semiotic process, it is understood that it refers not only to visual images produced and allowed by means of natural or artificial light, but also and mainly, to images regarded as mental processes and communicational results of semiotic diagramming from the information available in the terrestrial environment. This explains the transfigurations of the human image manifested from audiovisual characters to personas and digital avatars in artificial intelligence environments. Therefore, the method used here to understand these processes was to rescue old cultural practices, comparing them with more current ones, always in the light of semiotic theories and those that involve human perception like phenomenology, for example. This was the course to understand how the information available in the environment propitiates the human biopsychic functioning in its process of sign translation, in different contexts of human performance, such as what has occurred in the audiovisual media by manipulating the image of the human body. Since he has sought to dominate his forms of communication, man has learned and proposed new methods to enable his expression and intention. The result of this research shows that man seems to have done so from his relation with four phenomenological events available in the terrestrial environment: light, interfaces, surfaces and materials. These have gained prominence in the creation of human communicational biopsychic models, such as what has occurred through the seven culture texts presented and studied in this work: Metoposcopy, Phrenology, Morphopsychology, Physiognomy, Astrology, Shamanic Cosmology and Visagism. Such cultural products allow man to manipulate communicational signs, especially in regard to the many ways in which the human image, assumed here as a semiotic process, has been manipulated for certain specific purposes, and this can be proven since the beginning of photography and cinema, for example. Nevertheless, even before these technologies, man was able to manipulate his semiotic image in order to understand and explain human existence with all its implications, such as the creation of the Astrological Mapping and, more recently, the Shamanic Cosmological Mapping. These two culture products, along with the other five already cited, provide evidence of the human capacity to produce meaning and communication, from the phenomena and information available in the terrestrial environment, projecting what he understands by human image, in all its dimensions, such as what has happened today by the humanization of virtual and digital environments, fruits of artificial intelligence, through the creation of Personas and Avatars.

Neste trabalho é proposto e avaliado um sistema capaz de monitorar de forma não-destrutiva, não-invasiva, individualizada, em tempo real e em ambiente industrial, a qualidade de soldas produzidas através do processo de solda a ponto resistiva (PSPR), diminuindo ou mesmo eliminando a necessidade dos testes destrutivos, reduzindo custos e aumentando a produtividade. Este sistema de monitoramento é baseado em reconhecimento de padrões, através de redes neurais artificiais do tipo Perceptron multicamadas. As características do processo usadas na entrada da rede neural são os parâmetros ajustados de um modelo matemático parametrizável, criado com o intuito de refletir as propriedades fundamentais da grandeza do processo passível de ser medida e monitorada em tempo real, neste caso a curva de resistência dinâmica. Estes valores ajustados dos parâmetros do modelo são ainda relacionados com os estados ou condições do processo, de forma a permitir a identificação de possíveis causas para falhas detectadas. Para avaliar e validar este sistema, usaram-se dados reais obtidos na produção de lotes de contatos elétricos através do PSPR. Os resultados obtidos mostram que o sistema proposto é capaz de monitorar satisfatoriamente a qualidade do processo investigado, com erro médio quadrático de 16,5 N, na estimação da força de cisalhamento suportada pela solda, no pior caso. O sistema também mostrou-se capaz de identificar a causa para soldas cuja qualidade estimada foi considerada baixa, com taxa de acerto acima de 97%. Esse sistema proposto não contém especificidades de nenhum processo produtivo e, portanto, tem potencial para ser aplicado em outros processos, além do PSPR. / In this work a non-destructive, non-invasive, individualized, real-time system has been proposed and evaluated to monitor the quality of welds produced by resistance spot welding process (RSWP) in industrial environment. This system is able to reduce or eliminate the need for destructive tests, leading to cost reduction and increase in productivity. This monitoring system is based on pattern recognition with multilayer Perceptron artificial neural networks (ANN). The process features used as input of the ANN are adjusted parameters of a parametric mathematic model created to reflect the fundamental properties of the process variable that is measurable in real time, in this work, the dynamic resistance curve. The adjustable model parameters values are related with the process states and conditions, so that it is possible to identify the causes for detected bad quality. In order to evaluate and validate the proposed system, real data obtained in the production of electric contacts by RSWP were used. The results show that the proposed system is capable of properly monitoring the investigated process quality, with a mean square error of 16.5 N, in the estimation of the shear force supported by the weld, in the worst case. The system proved to be able to identify the causes for detected bad quality, with a reliability of more than 97%. The proposed system contains no productive process specificities, and, therefore, can be applied to other processes.

A laminação a frio de aços planos é um processo industrial de grande complexidade, executado num ambiente bastante agressivo e caracterizado por parâmetros incertos, grandes tempos de atraso, múltiplas entradas e múltiplas saídas e por forte interação entre as diversas variáveis (GUO, 2000). As referências necessárias para o controle de tal processo são obtidas por meio de um modelo matemático, responsável pela sua otimização. Dadas as particularidades do processo, o modelo deve ser do tipo adaptativo, ou seja, deve ter seus parâmetros continuamente ajustados com base nos resultados efetivamente obtidos durante a operação. A adaptação do modelo é essencial para a consecução dos requisitos de qualidade do produto e, em conseqüência, para a viabilidade da planta. Este trabalho primeiramente investiga as estratégias tradicionalmente empregadas no desenvolvimento de modelos adaptativos para o processo de laminação de aços, identificando os pontos fortes e deficiências de tais técnicas. Com o objetivo de minimizar essas deficiências e aperfeiçoar o desempenho do modelo, o trabalho propõe em seguida a utilização de ferramentas de Inteligência Computacional (mais especificamente, Redes Neurais Artificiais) para tornar mais eficiente a adaptação de dois importantes parâmetros: o limite de escoamento do material e o coeficiente de atrito entre a tira e os cilindros de trabalho. O texto apresenta os fundamentos teóricos, a metodologia de desenvolvimento e a implantação da solução, bem como os resultados preliminares obtidos com a aplicação da proposta num laminador real. Finalmente, discutem-se esses resultados, apresentam-se as conclusões, sumarizam-se as contribuições da pesquisa e se sugerem futuras linhas de pesquisa para extensão dos resultados. / Flat steel cold rolling is a complex industrial process, carried out into a very harsh environment, characterized by uncertain parameters, large delay times, multiple inputs and outputs, and having a strong interaction between the diverse variables (GUO, 2000). The control system of such a process obtains its setpoints from a mathematical model, responsible for process optimization. Given process peculiarity, the mathematical model must have adaptive features, that is, its parameters need to be continuously adjusted, on the basis of actual operational results. Adaptation is an essential characteristic for achieving product quality requirements and, as a consequence, for the plant feasibility itself. First of all, this work surveys the strategies commonly used in the development of cold rolling adaptive models, pointing out their strengths and deficiencies. Following to this, aiming at the minimization of such deficiencies and by this way improving the performance of the model, this work proposes the application of Computational Intelligence techniques (specifically Artificial Neural Networks) in order to bestow greater effectiveness to the adaptation of two important parameters, namely, the material flow stress and the friction coefficient between rolled strip and rolling cylinders. The text presents the theoretical foundations, the methodology and the implementation of the solution, as so the preliminary results after its application in a real steel mill plant. Finally, the text presents the conclusions, sums up the contributions of the research work and suggests further research to improve the results.