Made available in DSpace on 2014-06-12T16:00:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6557_1.pdf: 4867823 bytes, checksum: 64578a5cde42f460f0745045ec1bb555 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho apresentamos um novo modelo neural para segmentação de imagens, baseado nos Mapas Auto-organizáveis SOM (Mapa Auto-organizável - Self-organizing Map) e GWR (Crescer Quando Requerido - Grow When Required) chamado de LARFSOM (Mapa Auto-organizável com Campo Receptivo Adaptativo Local - Local Adaptive Receptive Field Self-organizing Map). As características principais do modelo são: número adaptativo de nodos, topologia variável, inserção de novos nodos baseada em uma medida de similaridade dos protótipos existentes em relação ao padrão de entrada aferida por meio de campo receptivo, remoção de nodos com informações não significativas ao final do treinamento, rápida convergência e baixo custo de processamento para o treinamento. A rede LARFSOM é capaz de segmentar imagens por cor ou por borda: a primeira, é feita através do agrupamento de informações ocorrido no treinamento da rede LAFRSOM seguido de um processo de quantização de cores; já a segunda, ocorre pelo acréscimo de dois nodos RBF (Função de Base Radial - Radial Basis Function) à rede LARFSOM, criando um modelo de dois estágios chamado LARFSOM-RBF. Adicionalmente, o modelo é capaz de salvar em um formato variante do BMP indexado tanto a rede treinada como as informações espaciais dos pixels da imagem. Acrescido de compactação tipo ZIP o arquivo a ser salvo torna-se bem reduzido. Comparações com outros modelos neurais como o SOM, FS-SOM (Mapa Auto-organizável Sensível à Freqüência - Frequency Sensitive Self-organizing Map) e GNG (Gás Neural Crescente - Growing Neural Gas) são feitas mediante segmentação de imagens do mundo real com diferentes níveis de complexidade. Técnicas de processamento de imagens e o formato JPEG são usados para fins de comparação. Os resultados mostram que a rede LARFSOM atinge maior variação de cores da paleta e melhor distribuição espacial 3D RGB das cores selecionadas que os demais modelos. A qualidade das imagens geradas também figura entre os melhores resultados obtidos

Orientadores: Marcio Luiz de Andrade Netto, Jose Alfredo Ferreira Costa / Acompanha Anexo A: Midia com informações adicionais em CD-R / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:13:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_MarcioLeandro_D.pdf: 17165173 bytes, checksum: 5d69834b0b51b236f01317b4de54a2b3 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta tese propõe novas metodologias de classificação não-supervisionada de imagens de sensoriamento remoto que particularmente exploram as características e propriedades do Mapa Auto-organizável de Kohonen (SOM - Self-Organizing Map). O ponto chave dos métodos de classificação propostos é realizar a análise de agrupamentos das imagens através do mapeamento produzido pelo SOM, ao invés de trabalhar diretamente com os padrões originais das cenas. Tal estratégia reduz significativamente a complexidade da análise dos dados, tornando possível a utilização de técnicas normalmente consideradas computacionalmente inviáveis para o processamento de imagens de sensoriamento remoto, como métodos de agrupamentos hierárquicos e índices de validação de agrupamentos. Diferentemente de outras abordagens, nas quais o SOM é utilizado como ferramenta de auxílio visual para a detecção de agrupamentos, nos métodos de classificação propostos, mecanismos para analisar de maneira automática o arranjo de neurônios de um SOM treinado são aplicados e aprimorados com o objetivo de encontrar as melhores partições para os conjuntos de dados das imagens. Baseando-se nas propriedades estatísticas do SOM, modificações nos cálculos de índices de validação agrupamentos são propostas com o objetivo de reduzir o custo computacional do processo de classificação das imagens. Técnicas de análise de textura em imagens são aplicadas para avaliar e filtrar amostras de treinamento e/ou protótipos do SOM que correspondem a regiões de transição entre classes de cobertura terrestre. Informações espaciais a respeito dos protótipos do SOM, além das informações de distância multiespectral, também são aplicadas em critérios de fusão de agrupamentos procurando facilitar a discriminação de classes de cobertura terrestre que apresentam alto grau de similaridade espectral. Resultados experimentais mostram que os métodos de classificação propostos apresentam vantagens significativas em relação às técnicas de classificação não-supervisionada mais freqüentemente utilizadas na área de sensoriamento remoto. / Abstract: This thesis proposes new methods of unsupervised classification for remotely sensed images which particularly exploit the characteristics and properties of the Kohonen Self-Organizing Map (SOM). The key point is to execute the clustering process through a set of prototypes of SOM instead of analyzing directly the original patterns of the image. This strategy significantly reduces the complexity of data analysis, making it possible to use techniques that have not usually been considered computationally viable for processing remotely sensed images, such as hierarchical clustering methods and cluster validation indices. Unlike other approaches in which SOM is used as a visual tool for detection of clusters, the proposed classification methods automatically analyze the neurons grid of a trained SOM in order to find better partitions for data sets of images. Based on the statistical properties of the SOM, clustering validation indices calculated in a modified manner are proposed with the aim of reducing the computational cost of the classification process of images. Image texture analysis techniques are applied to evaluate and filter training samples and/or prototypes of the SOM that correspond to transition regions between land cover classes. Spatial information about the prototypes of the SOM, in addition to multiespectral distance information, are also incorporated in criteria for merging clusters with aim to facilitate the discrimination of land cover classes which have high spectral similarity. Experimental results show that the proposed classification methods present significant advantages when compared to unsupervised classification techniques frequently used in remote sensing. / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

Esse trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova ferramenta quimioinformática designada de SISTEMATX que possibilitou a análise quimiotaxonômica da família Asteraceae, empregando novos parâmetros moleculares, bem como o estudo da relação quantitativa estrutura química atividade biológica de substâncias provenientes desse grupo vegetal. A família Asteraceae, uma das maiores entre as angiospermas, caracteriza-se quimicamente pela produção de sesquiterpenos lactonizados (SLs). Um total de 1111 (SLs), extraídos de 658 espécies, 161 gêneros, 63 subtribos e 15 tribos da família Asteraceae foram representados e cadastrados em duas dimensões no SISTEMATX e associados à respectiva origem botânica. A partir dessa codificação, o grau de oxidação e as estruturas em três dimensões de cada SL foram obtidos pelo sistema. Essas informações, associadas aos dados botânicos, foram exportadas para um arquivo texto, o qual permitiu a obtenção de vários tipos de descritores moleculares. Esses parâmetros moleculares foram correlacionados com o grau de oxidação médio por tribo e tiveram sua seleção realizada por regressão linear múltipla utilizando algoritmo genético. Equações com coeficientes estatísticos variando entre 0,725 ≤ r2 ≤ 0,981 e 0,647 ≤ Qcv2 ≤ 0,725 foram obtidas com apenas um descritor, possibilitando a identificação de algumas características estruturais relacionadas ao grau de oxidação. Não foi obtida nenhuma relação entre o grau de oxidação dos SL e a evolução das tribos da família Asteraceae. Os descritores moleculares também foram usados como dados de entrada para separar as ocorrências botânicas através de mapas auto-organizáveis (rede não supervisionada Kohonen). Os mapas gerados, com cada bloco de descritor, separaram as tribos da família Asteraceae com valores de índices de acerto total entre 66,7% e 83,6%. A análise desses resultados evidencia semelhanças entre as tribos Heliantheae, Helenieae, e Eupatorieae e, também, entre as tribos Anthemideae e Inuleae. Tais observações são coincidentes com as classificações sistemáticas propostas por Bremer, que utilizam principalmente dados morfológicos e, também, moleculares. A mesma abordagem foi utilizada para separar os ramos da tribo Heliantheae, segundo a classificação proposta por Stuessy, cuja separação é baseada no número de cromossomos das subtribos. Os mapas auto-organizáveis obtidos separam em duas regiões distintas os ramos A e C, com elevados índices de acerto total que variam entre 81,79% a 92,48%. Ambos os estudos demonstram que os descritores moleculares podem ser utilizados como uma ferramenta para classificação de táxons em níveis hierárquicos baixos, tais como tribos e subtribos. Adicionalmente, foi demonstrado que os marcadores químicos corroboram parcialmente com as classificações que empregam dados morfológicos e moleculares. Os descritores obtidos por fragmentos ou pela representação da estrutura dos SLs em duas dimensões foram suficientes para obtenção de resultados significativos, não sendo obtida melhora nos resultados com os descritores que utilizam a representação em três dimensões das estruturas. Paralelamente, um estudo adicional foi realizado relacionando a estrutura química, representada pelos mesmos descritores moleculares anteriormente mencionados, com a atividade citotóxica de 37 SLs frente às células tumorais da nasofaringe KB. Uma equação com índices estatísticos significativos (r2=0,826 e Qcv2=0,743) foi obtida. Os cinco descritores, selecionados a partir de uma equação estatisticamente mais significativa, representam uma descrição global de propriedades estéricas e características eletrônicas de cada molécula que auxiliaram na determinação de fragmentos estruturais importantes para a atividade citotóxica. Tal modelo permitiu verificar que os esqueletos carbônicos dos tipos guaianolídeo e pseudoguaianolídeo são encontrados nos SLs que apresentam maior atividade citotóxica. / This work describes the development of a new chemoinformatic tool named SISTEMATX that allowed the chemotaxonomic analysis of the Asteraceae family employing new molecular parameters, as well as the quantitative structure activity relationship study of compounds produced by this botanical group. The Asteraceae, one of the largest families among of angiosperms, is chemically characterized by the production of sesquiterpene lactones (SLs). A total of 1111 (SLs), extracted from 658 species, 161 genera, 63 subtribes and 15 tribes of the Asteraceae, were represented and registered in two dimensions in the SISTEMATX and associated with their botanical source. From this codification, the degree of oxidation and the structures in three dimensions of each SL were obtained by the system. These data linked with botanical origin were exported for a text file which allow the generation of several types of molecular descriptors. These molecular parameters were correlated with the average oxidation degree by tribe and were selected by multiple linear regressions using genetic algorithms. Equations with statistical coefficients varying between 0,725 ≤ r2 0,981 and 0,647 ≤ Qcv2 ≤ 0,725 were obtained with only one descriptor, making possible the identification of some structural characteristics related to the oxidation level. Any relationship between the degree of oxidation of SL and the tribes evolution of the family Asteraceae was not obtained. The molecular descriptors were also used as input data to separate the botanical occurrences through the self organizing-maps (unsupervised net Kohonen). The generated maps with each block descriptor, divide the Asteraceae tribes with total indexes values between 66,7% and 83,6%. The analysis of these results shows evident similarities among the Heliantheae, Helenieae and Eupatorieae tribes and, also, between the Anthemideae and Inuleae tribes. Those observations are in agreement with the systematic classifications proposed by Bremer, that use mainly morphologic and, also, molecular data. The same approach was utilized to separate the branches of the Heliantheae tribe, according to the Stuessys classification, whose division is based on the chromosome numbers of the subtribes. From the obtained self-organizing maps, two different areas (branches A and C) were separated with high hit indexes varying among 81,79% to 92,48%. Both studies demonstrate that the molecular descriptors can be used as a tool for taxon classification in low hierarchical levels such as tribes and subtribes. Additionally, was demonstrated that the chemical markers partially corroborate with the classifications that use morphologic and molecular data. Descriptors obtained by fragments or by the representation of the SL structures in two dimensions were sufficient to obtain significant results, and were not obtained better results with descriptors that utilize the structure representation in three dimensions. An additional study was accomplished relating the chemical structure, represented by the same molecular descriptors previously mentioned, with the cytotoxic activity of 37 SLs against tumoral cells derived from human carcinoma of the nasopharynx (KB). An equation with significant statistical indexes was obtained. The five descriptors, selected from the more statistical significant equation, shows a global description of sterical properties and electronic characteristics of each molecule that aid in the determination of important structural fragments for the cytotoxic activity. From the model can be verified that the carbon skeletons of the guaianolide and pseudoguaianolide types are encountered in the SLs that show the higher cytotoxic activity.

Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2017-03-21T19:40:25Z No. of bitstreams: 2 LEANDRO JUVENCIO MOREIRA.pdf: 1183496 bytes, checksum: b7b7de6c9a5112b9705c906c6cbdaaec (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-03-22T15:01:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 LEANDRO JUVENCIO MOREIRA.pdf: 1183496 bytes, checksum: b7b7de6c9a5112b9705c906c6cbdaaec (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T15:01:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 LEANDRO JUVENCIO MOREIRA.pdf: 1183496 bytes, checksum: b7b7de6c9a5112b9705c906c6cbdaaec (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-12-14 / The data classification is a data mining task with relevant utilization in various areas of application, such as medicine, industry, marketing, financial market, teaching and many others. Although this task is an element search for many autors, there are open issues such as, e.g., in situations where there is so much data, noise data and unbalanced classes. In this way, this work will present a data classifier proposal that combines the SOM (Self-Organizing Map) neural network with INN (Informative Nearest Neighbors). The combination of these two algorithms will be called in this work as SOM-INN. Therefore, the SOM-INN process to classify a new object will be done in a first step with the SOM that has a functionality to map a reduced dataset through an approach that utilizes the prototype generation concept, also called the winning neuron and, in a second step, with the INN algorithm that is used to classify the new object through an approach that finds in the reduced dataset by SOM the most informative object. Were made experiments using 21 public datasets comparing classic data classification algorithms of the literature, from the indicators of reduction training set, accuracy, kappa and time consumed in the classification process. The results obtained show that the proposed SOM-INN algorithm, when compared with the others classifiers of the literature, presents better accuracy in databases where the border region is not well defined. The main differential of the SOM-INN is in the classification time, which is extremely important for real applications. Keywords: data classification; prototype generation; K nearest neighbors; self-organizing / A classificação de dados é uma tarefa da mineração de dados com utilização relevante em diversas áreas de aplicação, tais como, medicina, indústria, marketing, mercado financeiro, ensino e muitas outras. Embora essa tarefa seja elemento de pesquisa de muitos autores, ainda há problemas em aberto como, por exemplo, em situações onde há abundância de dados, dados ruidosos e desbalanceamento de classes. Nesse sentido, este trabalho apresenta uma proposta de classificador de dados em um processo de duas etapas que combina a rede neural SOM (Self-Organizing Maps) com o classificador vizinhos informativos mais próximos ou INN (Informative Nearest Neighbors). A combinação desses dois algoritmos será aqui chamada como SOM-INN. Portanto, o processo de uso do SOM-INN na classificação de um novo objeto será feito em uma primeira etapa com o SOM que tem a funcionalidade de mapear um conjunto reduzido dos dados de treinamento por meio de uma abordagem que utiliza o conceito de geração de protótipo, também denominado de neurônio vencedor e, em uma segunda etapa, com o algoritmo INN que é usado para classificar o novo objeto por meio de uma abordagem que encontra no conjunto de treinamento reduzido pelo SOM os objetos mais informativos. Foram realizados experimentos usando 21 conjuntos de dados públicos, comparando com os algoritmos clássicos da literatura de classificação de dados, a partir dos indicadores de redução do conjunto de treinamento, acurácia, kappa e tempo consumido no processo de classificação. Os resultados obtidos mostram que o algoritmo proposto SOM-INN, quando comparado com outros classificadores da literatura, apresenta acurácia melhor em bases de dados em que a região de fronteira não é bem definida. O principal diferencial do SOM-INN está no tempo de classificação, o que é de suma importância para aplicações reais.

Os métodos de Aprendizagem por Reforço (AR) se mostram adequados para problemas de tomadas de decisões em diversos domínios por sua estrutura flexível e adaptável. Apesar de promissores, os métodos AR frequentemente tem seu campo de atuação prático restrito a problemas com espaço de estados de pequeno ou médio porte devido em muito à forma com que realizam a estimativa da função de avaliação. Nesta tese, uma nova abordagem de AR, denominada de Agente Topológico de Aprendizagem por Reforço (ATAR), inspirada em aprendizagem latente, é proposta para acelerar a aprendizagem por reforço através de um mecanismo alternativo de seleção dos pares estado-ação para atualização da estimativa da função de avaliação. A aprendizagem latente refere-se à aprendizagem animal que ocorre na ausência de reforço e que não é aparente até que um sinal de reforço seja percebido pelo agente. Este aprendizado faz com que um agente aprenda parcialmente uma tarefa mesmo antes que este receba qualquer sinal de reforço. Mapas Cognitivos são usualmente empregados para codificar a informação do ambiente em que o agente está imerso. Desta forma, o ATAR usa um mapa topológico, baseado em Mapas Auto-Organizáveis, para realizar as funções do mapa cognitivo e permitir um mecanismo simples de propagação das atualizações. O ATAR foi testado, em simulação, para planejamento de navegação de um robô móvel em ambientes inicialmente desconhecidos e não-estruturados. Comparações com outros seis algoritmos AR avaliaram comparativamente o desempenho do agente proposto na navegação. Os resultados obtidos são promissores e comparáveis com os algoritmos AR mais rápidos testados, alcançando em alguns ensaios desempenho superior aos dos demais algoritmos - principalmente nas simulações que consideram situações observadas em ambientes não-estruturados. Três características do ATAR original foram alteradas para tornar ainda mais viável sua aplicação prática: (i) mudanças no mapa topológico para reduzir o número de vértices, (ii) mudança na heurística usada na seleção das ações do agente e (iii) variações na estratégia de exploração do ATAR. Do ponto (i), foi proposto e implementado um novo mapa topológico, o Mapa Topológico Incremental Classificador MTIC, que a partir da classificação dos estados do ambiente gera os vértices de uma triangularização de Watson. O ponto (ii) criou um método aplicável a outros problemas de planejamento de trajetória em grafos denominado de Melhoria das trajetórias por detecção de ponto interior. O terceiro estudou estratégias direcionadas de exploração como uma opção para acelerar o aprendizado do ATAR. / Reinforcement Learning (RL) methods have shown to be a good choice for decision-making problems due to their flexible and adaptive characteristics. Despite such promising features, RL methods often have their practical application restricted to small or medium size (at state, or state-action, space) problems mainly because of their standard strategies for value function estimation. In this thesis, a new RL approach, called \"Topological Reinforcement Learning Agent\" - TRLA, is proposed to accelerate learning through an alternative mechanism to update the state-action value function. TRLA is inspired in latent learning, which refers to animal learning that occurs in the absence of reinforcements and that is not visible until an environmental reinforcement is perceived. This concept considers that part of a task can be learned even before the agent receives any indication of how to perform such a task. Cognitive Maps are usually used to encode information about the environment where the agent is immersed. Thus, the TRLA uses a topological map, based on Self-Organized Maps, to implement cognitive map functions and permit a new simple mechanism to execute the propagation of state-action updates. The chosen problem to test TRLA is the simulation of a mobile robot navigation in some initially unknown and unstructured environments. Performance comparisons of the TRLA with six other RL algorithms were carried out to the execution of the navigation task. The obtained results are very promising and comparable with some of faster RL algorithms simulated. In some experiments, the TRLA\'s performance overcomes the others especially in simulations with unstructured environments. Three characteristics of the original TRLA were modified to make it more suitable for real implementations: (i) changes in the topological map construction to reduce the vertices number, (ii) changes in the agents heuristic for action selection, and (iii) variations on the TRLAs strategy for exploration of the state-action space. In (i), a new procedure to construct topological maps was proposed and implemented, the Incremental Classifier Topological Map ICTM, which generates the vertices for a Watsons triangulation from the classification of the input states. In (ii), it was proposed a method to optimize trajectory planning problems based on graphs, denoted \"trajectory improvement from inner point detection\". The third point considers directed exploration strategies as an option for TRLA\'s learning acceleration.

Orientador: Romis Ribeiro de Faissol Attux / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T21:42:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Boccato_Levy_D.pdf: 9602973 bytes, checksum: 0bfc5a3c46d2a9041890600ab877144c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As redes neurais com estados de eco (em inglês, echo state networks, ESNs) são estruturas recorrentes capazes de aliar processamento dinâmico a um processo de treinamento relativamente simples, o qual se resume à adaptação dos coeficientes do combinador linear da saída no sentido de mínimo erro quadrático médio (em inglês, mean squared error, MSE), enquanto os pesos das conexões no reservatório de dinâmicas são ajustados de maneira antecipada e permanecem fixos. A presente tese trata dos principais elementos que caracterizam as ESNs e propõe: (i) uma unificação entre as abordagens de computação com reservatórios, como as ESNs e as liquid state machines (LSMs), e as extreme learning machines (ELMs), sob o termo geral de máquinas desorganizadas, o qual estabelece uma conexão com as pioneiras idéias conexionistas de Alan Mathison Turing; (ii) uma nova arquitetura de ESN, cuja camada de saída é composta por um filtro de Volterra e por um estágio de compressão baseado em Análise de Componentes Principais (em inglês, Principal Component Analysis, PCA); (iii) o uso de critérios de aprendizado baseados em teoria da informação e em normas Lp em lugar do critério MSE para a adaptação dos parâmetros da camada de saída de ESNs; e (iv) uma estratégia não-supervisionada de projeto da camada recorrente de ESNs baseada em interações laterais, modeladas segundo a função chapéu mexicano, e na auto-organização dos pesos de entrada. As propostas elaboradas neste trabalho são analisadas através de simulações no contexto de diferentes problemas de processamento da informação, como equalização de canais de comunicação, separação de fontes e predição de séries temporais / Abstract: Echo state networks (ESNs) are recurrent structures capable of allying dynamic processing to a relatively simple training process, which amounts to adapting the coefficients of the linear combiner at the output in the minimum mean squared error (MSE) sense, while the connection weights in the dynamical reservoir are adjusted in advance and remain fixed. The present thesis deals with the main elements that characterize ESNs and proposes: (i ) a unification between reservoir computing approaches, such as ESNs and liquid state machines (LSMs), and extreme learning machines (ELMs), under the general term of unorganized machines, which establishes a connection with the pioneering connectionist ideas of Alan Mathison Turing; (ii ) a novel ESN architecture whose output layer is composed of a Volterra filter and of a compression stage based on Principal Component Analysis (PCA); (iii ) the use of information-theoretic learning criteria and those based on Lp norms instead of the MSE criterion for the adaptation of the parameters of the ESN output layer; and (iv) an unsupervised strategy for designing the recurrent layer of ESNs based on lateral interactions, modeled according to the mexican hat function, and on the self-organization of the input weights. The proposals developed in this work are analyzed through simulations in the context of different information processing problems, such as channel equalization, source separation and time series prediction / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

Sistemas de análise de gestos têm se destacado por suas contribuições para a interação entre humanos, humanos e máquinas, e humanos e ambiente. Nessa interação, a gesticulação natural é vista como parte do sistema linguístico que suporta a comunicação, e qualquer sistema de informação que objetiva usar interação para suporte à decisão deveria ser capaz de interpretá-la. Essa interpretação pode ser realizada por meio da segmentação das fases do gesto. Para resolver essa tarefa, o estabelecimento de uma representação de dados eficiente para os gestos é um ponto crítico. A representação escolhida e sua associação a técnicas de análise podem ou não favorecer a solução sob implementação. Neste trabalho, formas de representação de gestos são submetidas aos algoritmos de reconhecimento de padrões MLP e SOM para elaborar um ambiente propício à identificação das representações mais discriminantes, quais aspectos as diferentes representações descrevem com eficiência, e como elas podem ser combinadas para melhorar a segmentação das fases do gesto. Para construção das representações multidimensionais são usados aspectos espaciais e temporais combinados com a normalização dos dados e a aplicação do filtro wavelet na busca pela representação mais discriminante para o reconhecimento das fases do gesto. Ambos os algoritmos alcançaram bons resultados com o uso dos aspectos temporais. O MLP conseguiu classificar todas as fases do gesto em configurações de representação contendo dados sobre todos os membros monitorados. O SOM apresentou boa capacidade para formar grupos contendo dados de uma mesma fase do gesto mesmo com o uso de poucas características na construção da representação, porém não foi possível identificar a proposta de uma nova fase do gesto com o aprendizado não supervisionado / Gestures analysis systems have stood out for their contributions to the interaction between humans, humans and machines, and humans and environments. In this interaction, natural gesticulation is seen as part of a linguistic system that supports the communication, and all information systems aiming at the use of such an interaction in making decisions should be able to interpret it. Such an interpretation can be carried out through the gesture phases segmentation. In order to solve this task, the establishment of an efficient data representation for gestures is a critical issue. The chosen representation as well as its combination with techniques for analysis can or can not favor the solution being developed. In this work, different forms representation for gestures are applied to pattern recognition algorithms MLP and SOM to create an adequate environment to identify the more discriminative representations, which aspect the different representations describe with more efficiency, and how they can be combined in order to improve gesture phases segmentation. To construct the multidimensional representations we use spatial and temporal aspects combined with the normalization of the data and the application of the wavelet filter in the search for the most discriminating representation for the recognition of the gesture phases. Both algorithms achieved good results with the use of temporal aspects. MLP was able to classify all gesture phases using representation settings containing data about all monitored members. SOM presented good ability to form groups containing data of the same gesture phase even with the use of few characteristics in the construction of the representation, but it was not possible to identify the proposal of a new gesture phase with unsupervised learning

No presente trabalho duas metodologias da área de inteligência artificial (Redes Neurais e Algoritmos Genéticos) foram utilizadas para realizar um estudo Quimiossistemático da família Asteraceae. A família Asteraceae é uma das maiores famílias entre as Angiospermas, conta com aproximadamente 24.000 espécies. As espécies da família produzem grande diversidade de metabólitos secundários, entre os quais merecem destaque os terpenóides, poliacetilenos, flavonóides e cumarinas. Para um melhor entendimento da diversidade química da família construiu-se um Banco de Dados com as ocorrências de doze classes de metabólitos (monoterpenos, sesquiterpenos, sesquiterpenos lactonizados, diterpenos, triterpenos, cumarinas, flavonóides, poliacetilenos, benzofuranos, benzopiranos, acetofenonas e fenilpropanóides) produzidos pelas espécies da família. A partir desse banco três diferentes estudos foram realizados. No primeiro estudo, utilizando os mapas auto-organizáveis de Kohonen e o banco de dados químico classificado segundo duas das mais recentes filogenias da família foi possível realizar com sucesso separações de tribos e gêneros da família Asteraceae. Também foi possível indicar que a informação química concorda mais com a filogenia de Funk (Funk et al. 2009) do que com a filogenia de Bremer (Bremer 1994, 1996). No estudo seguinte, onde se objetivou a criação de modelos de previsão dos números de ocorrências das doze classes de metabólitos, utilizando o perceptron de múltiplas camadas com algoritmo de retropropagação de erro, o resultado foi insatisfatório. Apesar de em algumas classes de metabólitos a fase de treino da rede apresentar resultados satisfatórios, a fase de teste mostrou que os modelos criados não são capazes de realizar previsão para dados aos quais eles não foram submetidos na fase de treino, e portanto não são modelos adequados para realizar previsões. Finalmente, o terceiro estudo consistiu na criação de modelos de regressão linear utilizando como método de seleção de variáveis os algoritmos genéticos. Nesse estudo foi possível indicar que os monoterpenos e os sesquiterpenos são bastante relacionados biossinteticamente, também foi possível indicar que existem relações biossintéticas entre monoterpenos e diterpenos e entre sesquiterpenos e triterpenos / In this study two methods of artificial intelligence (neural network and genetic algorithms) were used to work out a Chemosystematic study of the Asteraceae family. The family Asteraceae is one of the largest families among the Angiosperms, having about 24,000 species. The species of the family produce a large diversity of secondary metabolites, and some worth mentioning are the terpenoids, polyacetylenes, flavonoids and coumarins. For a better understanding of the chemical diversity of the family a database was built up with the occurrences of twelve classes of metabolites (monoterpenes, sesquiterpenes, lactonizadossesquiterpenes, diterpenes, triterpenes, coumarins, flavonoids, polyacetylenes, Benzofurans, benzopyrans, acetophenones and phenylpropanoids) produced by species of the family. From this database three different studies were conducted. In the first study, using the Kohonen self-organized map and the chemical data classified according to two of the most recent phylogenies of the family, it was possible to successfully separatethe tribes and genera of the Asteraceae family. It was also possible to indicate that the chemical information agrees with the phylogeny of Funk (Funk et al. 2009) than with the phylogeny of Bremer (Bremer 1994, 1996). In the next study, which aims at creating models to predict the number of occurrences of the twelve classes of metabolites using multi-layer perceptron with backpropagation algorithm error, the result was found unsatisfactory. Although in some classes of metabolites the training phase of the network has satisfactory results, the test phase showed that the models created are not able to make prevision for data to which they were submitted in the training phase and thus are not suitable models for predictions. Finally, the third study was the creation of linear regression models using a genetic algorithm method of variable selection. This study could indicate that the monoterpenes and sesquiterpenes are closely related biosynthetically, and was also possible to indicate that there are biosynthetic relations between monoterpenes and diterpenes and between sesquiterpenes and triterpenes

O presente trabalho é resultado da colaboração de pesquisadores do Centro de Engenharia Nuclear (CEN) e de pesquisadores do Centro de Biotecnologia (CB), ambos pertencentes ao IPEN, para o desenvolvimento de uma metodologia que visa auxiliar os profissionais citogeneticistas fornecendo uma ferramenta que automatize parte da rotina necessária para a avaliação qualitativa e quantitativa de danos biológicos em termos de aberração cromossômica. A técnica citogenética, sobre a qual esta ferramenta é desenvolvida, é a técnica de aberrações cromossômicas. Nela, são realizadas preparações citológicas de linfócitos de sangue periférico para que metáfases sejam analisadas e fotografadas ao microscópio e, com base na morfologia dos cromossomos, anomalias sejam investigadas. Quando esta tarefa é realizada manualmente, os cromossomos são analisados visualmente um a um pelo profissional citogeneticista, logo, trata-se de um processo minucioso em virtude da variação geral na aparência do cromossomo, do seu tamanho pequeno e do grande número de cromossomos por célula. Para um diagnóstico confiável, é necessário que várias células sejam analisadas, tornando-se uma tarefa repetitiva e demorada. Neste contexto, foi proposto o uso dos mapas auto-organizáveis para o reconhecimento automático de padrões morfológicos referentes às imagens de cromossomos humanos. Para isso, foi desenvolvido um método de extração de características por meio do qual é possível classificar os cromossomos em: dicêntricos, anéis, acrocêntricos, submetacêntricos e metacêntricos, com acerto de 93,4 % em relação ao diagnóstico dado por um profissional citogeneticista. / This work is a joint collaboration between Nuclear Energy Research Institute (IPEN), Nuclear Engineering Center and Biotechnology Center to develop a methodology aiming to assist cytogenetic professionals by providing a tool to automate part of the required routine to perform qualitative and quantitative evaluation of biological damage in terms of chromosomal aberration. The cytogenetic technique upon which this tool was developed, is the chromosome aberrations technique, in which cytological preparations of peripheral blood lymphocyte metaphases are performed to be analyzed and photographed under a microscope in order to investigating chromosomal aberration. Performed manually, the chromosomes are analyzed visually one by one by a cytogenetic professional, so it is a painstaking process due to the great deal of variation in the appearance of each chromosome, their small sizes and not to mention the high density of chromosomes per cell. In order to obtain a reliable diagnosis it is necessary that many cells be analyzed, which makes this a repetitive and time consuming process. In this context, the use of self-organizing maps for the automatic recognition of patterns relating to morphological pictures of human chromosomes has been proposed. For this, we developed a feature extraction method by which is possible to classify chromosomes in: dicentrics, ring-shaped, acrocentric, submetacentric and metacentric with 93.4% accuracy compared to diagnostic given by a professional cytogeneticist.

Sistemas de análise de gestos têm se destacado por suas contribuições para a interação entre humanos, humanos e máquinas, e humanos e ambiente. Nessa interação, a gesticulação natural é vista como parte do sistema linguístico que suporta a comunicação, e qualquer sistema de informação que objetiva usar interação para suporte à decisão deveria ser capaz de interpretá-la. Essa interpretação pode ser realizada por meio da segmentação das fases do gesto. Para resolver essa tarefa, o estabelecimento de uma representação de dados eficiente para os gestos é um ponto crítico. A representação escolhida e sua associação a técnicas de análise podem ou não favorecer a solução sob implementação. Neste trabalho, formas de representação de gestos são submetidas aos algoritmos de reconhecimento de padrões MLP e SOM para elaborar um ambiente propício à identificação das representações mais discriminantes, quais aspectos as diferentes representações descrevem com eficiência, e como elas podem ser combinadas para melhorar a segmentação das fases do gesto. Para construção das representações multidimensionais são usados aspectos espaciais e temporais combinados com a normalização dos dados e a aplicação do filtro wavelet na busca pela representação mais discriminante para o reconhecimento das fases do gesto. Ambos os algoritmos alcançaram bons resultados com o uso dos aspectos temporais. O MLP conseguiu classificar todas as fases do gesto em configurações de representação contendo dados sobre todos os membros monitorados. O SOM apresentou boa capacidade para formar grupos contendo dados de uma mesma fase do gesto mesmo com o uso de poucas características na construção da representação, porém não foi possível identificar a proposta de uma nova fase do gesto com o aprendizado não supervisionado / Gestures analysis systems have stood out for their contributions to the interaction between humans, humans and machines, and humans and environments. In this interaction, natural gesticulation is seen as part of a linguistic system that supports the communication, and all information systems aiming at the use of such an interaction in making decisions should be able to interpret it. Such an interpretation can be carried out through the gesture phases segmentation. In order to solve this task, the establishment of an efficient data representation for gestures is a critical issue. The chosen representation as well as its combination with techniques for analysis can or can not favor the solution being developed. In this work, different forms representation for gestures are applied to pattern recognition algorithms MLP and SOM to create an adequate environment to identify the more discriminative representations, which aspect the different representations describe with more efficiency, and how they can be combined in order to improve gesture phases segmentation. To construct the multidimensional representations we use spatial and temporal aspects combined with the normalization of the data and the application of the wavelet filter in the search for the most discriminating representation for the recognition of the gesture phases. Both algorithms achieved good results with the use of temporal aspects. MLP was able to classify all gesture phases using representation settings containing data about all monitored members. SOM presented good ability to form groups containing data of the same gesture phase even with the use of few characteristics in the construction of the representation, but it was not possible to identify the proposal of a new gesture phase with unsupervised learning