Esta tese propõe duas abordagens para estimar a seqüência oculta de uma cadeia de Markov oculta: blocos de consenso e blocos de regeneração. Em ambos os casos os algoritmos resultantes dependem de um número de operações que cresce polinomialmente com o tamanho da seqüência. Na primeira abordagem, quebramos a seqüência visível em blocos e estimamos a seqüência oculta de acordo com a maioria de símbolos que enxergamos na seqüência visível. Na segunda abordagem, utilizamos a estrutura regenerativa da cadeia para decompor em blocos independentes. Obtivemos limites superiores para a probabilidade de erro de estimação com os dois métodos. Na segunda abordagem, utilizamos o método de Monte Carlo markoviano e o algoritmo de Metrópolis para construir iterativamente a seqüência de instantes de regeneração e os blocos correspondentes de estados ocultos, dada a seqüência visível da cadeia. Na demonstração dos resultados foram utilizados resultados de esquemas regenerativos, o método de Chernofi e a desigualdade de Hoefiding. Esta tese tem também uma componente computacional. Com efeito, desenvolvemos rotinas em R que implementam os diversos algoritmos propostos. Também fizemos simulações que ilustram a funcionalidade dos algoritmos. / This dissertation introduces two new approaches to the problem of the estimation of the hidden chain in a hidden Markov model. In both approaches the number of steps necessary to estimate the hidden chain increase polinomially with the size of the sample (the observable chain). In the rst approach, through consensus substrings, we split the observable chain in substrings and estimate the hidden values as the one with appears in the most of the steps of the observable substring. In the second approach, through regenerative substrings, we split the chain using its regenerative structure. In both cases we obtain upper bounds for the error probability of the algorithms. In the second approach, we use the Monte Carlo Markov chains and the Metropolis algorithm to construct iteratively the sequence of the regeneration times and the corresponding substrings of hidden states, given the observable chain. The main tools use in the proofs of the theorems were the regenerative construction of the Markov chain, Chernoff's method and Hoe ding's inequality. This dissertation has also a computational aspect. In e aspect, all the algorithms introduced here have been implemented in R and the corresponding codes are available in the appendix. We also present several simulations to illustrate the applicability of the algorithms.

Esta tese propõe duas abordagens para estimar a seqüência oculta de uma cadeia de Markov oculta: blocos de consenso e blocos de regeneração. Em ambos os casos os algoritmos resultantes dependem de um número de operações que cresce polinomialmente com o tamanho da seqüência. Na primeira abordagem, quebramos a seqüência visível em blocos e estimamos a seqüência oculta de acordo com a maioria de símbolos que enxergamos na seqüência visível. Na segunda abordagem, utilizamos a estrutura regenerativa da cadeia para decompor em blocos independentes. Obtivemos limites superiores para a probabilidade de erro de estimação com os dois métodos. Na segunda abordagem, utilizamos o método de Monte Carlo markoviano e o algoritmo de Metrópolis para construir iterativamente a seqüência de instantes de regeneração e os blocos correspondentes de estados ocultos, dada a seqüência visível da cadeia. Na demonstração dos resultados foram utilizados resultados de esquemas regenerativos, o método de Chernofi e a desigualdade de Hoefiding. Esta tese tem também uma componente computacional. Com efeito, desenvolvemos rotinas em R que implementam os diversos algoritmos propostos. Também fizemos simulações que ilustram a funcionalidade dos algoritmos. / This dissertation introduces two new approaches to the problem of the estimation of the hidden chain in a hidden Markov model. In both approaches the number of steps necessary to estimate the hidden chain increase polinomially with the size of the sample (the observable chain). In the rst approach, through consensus substrings, we split the observable chain in substrings and estimate the hidden values as the one with appears in the most of the steps of the observable substring. In the second approach, through regenerative substrings, we split the chain using its regenerative structure. In both cases we obtain upper bounds for the error probability of the algorithms. In the second approach, we use the Monte Carlo Markov chains and the Metropolis algorithm to construct iteratively the sequence of the regeneration times and the corresponding substrings of hidden states, given the observable chain. The main tools use in the proofs of the theorems were the regenerative construction of the Markov chain, Chernoff's method and Hoe ding's inequality. This dissertation has also a computational aspect. In e aspect, all the algorithms introduced here have been implemented in R and the corresponding codes are available in the appendix. We also present several simulations to illustrate the applicability of the algorithms.

Esta tese propõe duas abordagens para estimar a seqüência oculta de uma cadeia de Markov oculta: blocos de consenso e blocos de regeneração. Em ambos os casos os algoritmos resultantes dependem de um número de operações que cresce polinomialmente com o tamanho da seqüência. Na primeira abordagem, quebramos a seqüência visível em blocos e estimamos a seqüência oculta de acordo com a maioria de símbolos que enxergamos na seqüência visível. Na segunda abordagem, utilizamos a estrutura regenerativa da cadeia para decompor em blocos independentes. Obtivemos limites superiores para a probabilidade de erro de estimação com os dois métodos. Na segunda abordagem, utilizamos o método de Monte Carlo markoviano e o algoritmo de Metrópolis para construir iterativamente a seqüência de instantes de regeneração e os blocos correspondentes de estados ocultos, dada a seqüência visível da cadeia. Na demonstração dos resultados foram utilizados resultados de esquemas regenerativos, o método de Chernofi e a desigualdade de Hoefiding. Esta tese tem também uma componente computacional. Com efeito, desenvolvemos rotinas em R que implementam os diversos algoritmos propostos. Também fizemos simulações que ilustram a funcionalidade dos algoritmos. / This dissertation introduces two new approaches to the problem of the estimation of the hidden chain in a hidden Markov model. In both approaches the number of steps necessary to estimate the hidden chain increase polinomially with the size of the sample (the observable chain). In the rst approach, through consensus substrings, we split the observable chain in substrings and estimate the hidden values as the one with appears in the most of the steps of the observable substring. In the second approach, through regenerative substrings, we split the chain using its regenerative structure. In both cases we obtain upper bounds for the error probability of the algorithms. In the second approach, we use the Monte Carlo Markov chains and the Metropolis algorithm to construct iteratively the sequence of the regeneration times and the corresponding substrings of hidden states, given the observable chain. The main tools use in the proofs of the theorems were the regenerative construction of the Markov chain, Chernoff's method and Hoe ding's inequality. This dissertation has also a computational aspect. In e aspect, all the algorithms introduced here have been implemented in R and the corresponding codes are available in the appendix. We also present several simulations to illustrate the applicability of the algorithms.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-06T18:35:22Z No. of bitstreams: 1 144351.pdf: 2922578 bytes, checksum: d0329f2c526b59d75e8d17d58e1d9636 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T18:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 144351.pdf: 2922578 bytes, checksum: d0329f2c526b59d75e8d17d58e1d9636 (MD5) Previous issue date: 1976-09 / Foi efetuada a análise estrutural univariada e bivariada, considerando-se intervalos mensais e anuais, de quatro séries de vazões e duas de precipitações. A bivariada considerou, ainda, dois conjuntos distintos: o das vazões e o das precipitações. Foi ajustada, a cada componente independente das séries investigadas, uma distribuição log-normal de três parâmetros, no caso mensal, e uma distribuição normal, no caso anual. Foram determinadas as distribuições de probabilidades de ocorrência dos maiores comprimentos de runs em séries finitas de comprimento N = 300, 600 e 1200 (caso mensal) e N = 25, 50 e 100 (caso anual), e as distribuições de probabilidades de ocorrência dos comprimentos de runs em séries infinitas, para níveis de corte q, correspondentes à demanda, iguais a .3, .4 e .5, considerando-se os casos univariado e bivariado. Tais distribuições foram avaliadas através do método experimental de Monte Carlo de geração de séries univariada e bivariada. Foram efetuadas comparações entre os métodos experimental e exato e entre os métodos experimental e aproximado, tendo também sido efetuada uma análise da representatividade da situação crítica histórica. / The univariate and bivariate structural analysis was made considering monthly an yearly time intervals of four runoffs series and two rainfalls series. A log normal three distribution was adjusted to each independent component of hydrologic series available where the time interval was considered to be a month. In case of yearly time intervals a normal distribution was adjusted. Probability distributions of longest negative runlength in given series of length N = 300, 600 and 1200 (monthly case) and N = 25, 50 and 100 (yearly case) and probability distributions of the run-lengths in infinite series for truncation levels q (q = .3, .4 and .5) that correspond to the demand were determined, considering the univariate and the bivariate case. The distributions were evaluated by the experimental method of Monte Carlo with univariate and bivariate series generation. Comparisons between experimental and exact methods and between experimental and aproximate methods were made as well as an analysis of the representativity of the critical historical situation.

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo comparativo entre duas estratégias básicas para a combinação de mapas parciais baseados em marcos para sistemas multirobô: a estratégia por associação de marcos e a estratégia por distância relativa entre os robôs (também conhecida por rendez-vous). O ambiente simulado corresponde a um entorno plano povoado de árvores que são mapeadas por uma equipe de dois robôs móveis equipados com sensores laser para medir a largura e localização de cada _arvore (marco). Os mapas parciais são estimados usando o algoritmo FastSLAM. Além do estudo comparativo propõe-se também um algoritmo alternativo de localização e mapeamento simultâneos para multirrobôs cooperativos, utilizando as observações entre os robôs não só para o cálculo da transformação de coordenadas, mas também no desenvolvimento de um processo seqüencial para atualizar o alinhamento entre os mapas, explorando de forma mais eficiente as observações entre robôs. Os experimentos realizados demonstraram que o algoritmo proposto pode conduzir a resultados significativamente melhores em termos de precisão quando comparado com a abordagem de combinação de mapas tradicional (usando distância relativa entre os robôs). / In this text a comparative survey between the two basic strategies used to combine partial landmark based maps in multi-robot systems, data association and inter-robot observations (known as rendezvous), is presented. The simulated environment is a at place populated by trees, which are going to be mapped by a two-mobile robot team equipped with laser range finders in order to measure every tree (landmark) location and width. Partial maps are estimated using the algorithm FastSLAM. Besides the comparative study it is also proposed an alternative algorithm for Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) in multi-robot cooperative systems. It uses observations between robots (detections) not only for calculating the coordinate transformation but also in the development of a sequential process for updating the alignment between maps, exploiting in a more efficient way the inter-robot observations. The experiments showed that the algorithm can lead to significantly better results in terms of accuracy when compared with the traditional approach of combining maps (using the relative distance between robots).

Entre os mais conhecidos estudos de probabilidades aplicados a teoria dos números, encontra-se o conceito de normalidade. Neste trabalho apresentamos uma coleção de resultados clássicos da teoria dos números normais, incluindo as provas da normalidade da Constante de Champernowne e da Constante de Copeland-Erdos. Listamos tamb em algumas aplicações obtidas da conexão desta teoria com a das sequências equidistribu das módulo um, estudadas em sistemas dinâmicos. Entre elas, vamos provar o resultado conhecido por critério de normalidade devido a Pjateckii-Sapiro. Al em disso, apresentamos um estudo que desenvolvemos sobre translações que preservam a normalidade, introduzindo o conceito de número determinado. Provamos aqui, independentemente, uma versão mais fraca de um resultado devido a Rauzy que caracterizou o conjunto dos números com os quais podemos formar translações que preservam a normalidade. / Normal numbers have a known place in probability applied in number theory. In this Dissertation we show a collection of classical theorems over normal numbers such as the normality of the Champernowne Constant and the Copeland-Erdos Constant. We show some applications obtained from the relations of this theory with the theory of uniform distribution of sequences, studied in dynamical systems, such as the theorem called \normality criteria" of Pjateckii-Sapiro. Besides that, we show a study over translations that preserve normality, introducing the concept of \determined numbers". We prove here a weaker form of a Rauzy's theorem, on the set of numbers that form normality preserving translations.

No futuro, espera-se que residências se tornem Ambientes Inteligentes capazes de assistir as pessoas que nelas habitam. Sistemas desenvolvidos para esses Ambientes de Vivência Assistida poderiam manipular o dinamismo existente dentro das residências. Estas normalmente são organizadas de acordo com o perfil do usuário, sendo que objetos, ao longo do tempo, são atualizados ou alterados em relação à localização, principalmente equipamentos eletrônicos. O perfil do usuário também pode se alterar ao longo do tempo. Por exemplo, diferentes doenças podem envolver o usuário e fazer com que a relação dele com os objetos da residência se alterem, sendo que, quando esta relação é alterada devido a problemas cognitivos (como esquecimentos), às vezes, o próprio usuário pode se colocar em situações indesejadas. Este trabalho propõe uma abordagem para apoiar sistemas para Ambientes de Vivência Assistida (casas inteligentes) a identificar e prever situações que coloquem em risco a saúde dos usuários, tornando esses sistemas capazes de reagir frente a uma situação em curso, bem como se antecipar a uma situação de uma forma proativa, tentando eliminar ou suavizar seu impacto. Tal abordagem considera que, ao longo do tempo, o perfil do usuário pode mudar, sendo que diferentes situações podem surgir, as quais podem não terem sido previstas inicialmente na concepção do sistema. Nesse sentido, uma capacidade para a extensibilidade dos sistemas é inserida para identificação, predição e tomada de decisão para agir frente a essas novas situações. A abordagem é verificada através de experimentos empíricos, em um estudo de caso desenvolvido. As situações são simuladas e, posteriormente, detectadas pelo sistema para a escolha das ações mais apropriadas a serem executadas, resultando na utilização de funcionalidades dos dispositivos da residência, assim buscando agir frente à situação de interesse (i.e., indesejada). Nesse estudo de caso, novas situações indesejadas são injetadas no ambiente de vivência do usuário e a característica extensível são aplicadas, fazendo com que o sistema evolua para atuar frente a essas novas situações. / In the future, it is expected that the houses become intelligence environment able of assist the people who inhabit it. Systems developed for theses environments of assisted living could manipulate the dynamism existent inside of houses. These are usually organized according to the user profile, and over the time objects are updated or changed of location, mainly appliances. The user profile may change over time, for instance different diseases can involve the user and making the user’s relationship with household objects change over the time, and when that relation is changed due to cognitive impairments (forgetfulness), sometimes the user can place himself in unwanted situations. To this end, this thesis developed an approach to aid the systems for Ambient Assisted Living (smart houses) to identify and predict situations that endanger the user’s health in their living environment, thus becomes these systems able of react to a current situation, as well as to anticipate a situation in a proactive way, thus trying to eliminate or manipulate its impact. This approach takes into account that over the time the user’s profile can change, and different situations can arise, which maybe not have been initially planned in a first phase of development of the systems, therefore an extensible capability is applied to identify, predict and make decision for act against these new situations. This approach is verified by the developed case study, and situations are simulated for the system detect and choose the most appropriated actions. This approach is verified by the developed case study, and situations are simulated and subsequently detected by the system for choosing the most appropriate actions to be performed, resulting in the consumer of functionalities of the house devices, thus seeking to act against the unwanted situation.

Entre os mais conhecidos estudos de probabilidades aplicados a teoria dos números, encontra-se o conceito de normalidade. Neste trabalho apresentamos uma coleção de resultados clássicos da teoria dos números normais, incluindo as provas da normalidade da Constante de Champernowne e da Constante de Copeland-Erdos. Listamos tamb em algumas aplicações obtidas da conexão desta teoria com a das sequências equidistribu das módulo um, estudadas em sistemas dinâmicos. Entre elas, vamos provar o resultado conhecido por critério de normalidade devido a Pjateckii-Sapiro. Al em disso, apresentamos um estudo que desenvolvemos sobre translações que preservam a normalidade, introduzindo o conceito de número determinado. Provamos aqui, independentemente, uma versão mais fraca de um resultado devido a Rauzy que caracterizou o conjunto dos números com os quais podemos formar translações que preservam a normalidade. / Normal numbers have a known place in probability applied in number theory. In this Dissertation we show a collection of classical theorems over normal numbers such as the normality of the Champernowne Constant and the Copeland-Erdos Constant. We show some applications obtained from the relations of this theory with the theory of uniform distribution of sequences, studied in dynamical systems, such as the theorem called \normality criteria" of Pjateckii-Sapiro. Besides that, we show a study over translations that preserve normality, introducing the concept of \determined numbers". We prove here a weaker form of a Rauzy's theorem, on the set of numbers that form normality preserving translations.

No futuro, espera-se que residências se tornem Ambientes Inteligentes capazes de assistir as pessoas que nelas habitam. Sistemas desenvolvidos para esses Ambientes de Vivência Assistida poderiam manipular o dinamismo existente dentro das residências. Estas normalmente são organizadas de acordo com o perfil do usuário, sendo que objetos, ao longo do tempo, são atualizados ou alterados em relação à localização, principalmente equipamentos eletrônicos. O perfil do usuário também pode se alterar ao longo do tempo. Por exemplo, diferentes doenças podem envolver o usuário e fazer com que a relação dele com os objetos da residência se alterem, sendo que, quando esta relação é alterada devido a problemas cognitivos (como esquecimentos), às vezes, o próprio usuário pode se colocar em situações indesejadas. Este trabalho propõe uma abordagem para apoiar sistemas para Ambientes de Vivência Assistida (casas inteligentes) a identificar e prever situações que coloquem em risco a saúde dos usuários, tornando esses sistemas capazes de reagir frente a uma situação em curso, bem como se antecipar a uma situação de uma forma proativa, tentando eliminar ou suavizar seu impacto. Tal abordagem considera que, ao longo do tempo, o perfil do usuário pode mudar, sendo que diferentes situações podem surgir, as quais podem não terem sido previstas inicialmente na concepção do sistema. Nesse sentido, uma capacidade para a extensibilidade dos sistemas é inserida para identificação, predição e tomada de decisão para agir frente a essas novas situações. A abordagem é verificada através de experimentos empíricos, em um estudo de caso desenvolvido. As situações são simuladas e, posteriormente, detectadas pelo sistema para a escolha das ações mais apropriadas a serem executadas, resultando na utilização de funcionalidades dos dispositivos da residência, assim buscando agir frente à situação de interesse (i.e., indesejada). Nesse estudo de caso, novas situações indesejadas são injetadas no ambiente de vivência do usuário e a característica extensível são aplicadas, fazendo com que o sistema evolua para atuar frente a essas novas situações. / In the future, it is expected that the houses become intelligence environment able of assist the people who inhabit it. Systems developed for theses environments of assisted living could manipulate the dynamism existent inside of houses. These are usually organized according to the user profile, and over the time objects are updated or changed of location, mainly appliances. The user profile may change over time, for instance different diseases can involve the user and making the user’s relationship with household objects change over the time, and when that relation is changed due to cognitive impairments (forgetfulness), sometimes the user can place himself in unwanted situations. To this end, this thesis developed an approach to aid the systems for Ambient Assisted Living (smart houses) to identify and predict situations that endanger the user’s health in their living environment, thus becomes these systems able of react to a current situation, as well as to anticipate a situation in a proactive way, thus trying to eliminate or manipulate its impact. This approach takes into account that over the time the user’s profile can change, and different situations can arise, which maybe not have been initially planned in a first phase of development of the systems, therefore an extensible capability is applied to identify, predict and make decision for act against these new situations. This approach is verified by the developed case study, and situations are simulated for the system detect and choose the most appropriated actions. This approach is verified by the developed case study, and situations are simulated and subsequently detected by the system for choosing the most appropriate actions to be performed, resulting in the consumer of functionalities of the house devices, thus seeking to act against the unwanted situation.

No futuro, espera-se que residências se tornem Ambientes Inteligentes capazes de assistir as pessoas que nelas habitam. Sistemas desenvolvidos para esses Ambientes de Vivência Assistida poderiam manipular o dinamismo existente dentro das residências. Estas normalmente são organizadas de acordo com o perfil do usuário, sendo que objetos, ao longo do tempo, são atualizados ou alterados em relação à localização, principalmente equipamentos eletrônicos. O perfil do usuário também pode se alterar ao longo do tempo. Por exemplo, diferentes doenças podem envolver o usuário e fazer com que a relação dele com os objetos da residência se alterem, sendo que, quando esta relação é alterada devido a problemas cognitivos (como esquecimentos), às vezes, o próprio usuário pode se colocar em situações indesejadas. Este trabalho propõe uma abordagem para apoiar sistemas para Ambientes de Vivência Assistida (casas inteligentes) a identificar e prever situações que coloquem em risco a saúde dos usuários, tornando esses sistemas capazes de reagir frente a uma situação em curso, bem como se antecipar a uma situação de uma forma proativa, tentando eliminar ou suavizar seu impacto. Tal abordagem considera que, ao longo do tempo, o perfil do usuário pode mudar, sendo que diferentes situações podem surgir, as quais podem não terem sido previstas inicialmente na concepção do sistema. Nesse sentido, uma capacidade para a extensibilidade dos sistemas é inserida para identificação, predição e tomada de decisão para agir frente a essas novas situações. A abordagem é verificada através de experimentos empíricos, em um estudo de caso desenvolvido. As situações são simuladas e, posteriormente, detectadas pelo sistema para a escolha das ações mais apropriadas a serem executadas, resultando na utilização de funcionalidades dos dispositivos da residência, assim buscando agir frente à situação de interesse (i.e., indesejada). Nesse estudo de caso, novas situações indesejadas são injetadas no ambiente de vivência do usuário e a característica extensível são aplicadas, fazendo com que o sistema evolua para atuar frente a essas novas situações. / In the future, it is expected that the houses become intelligence environment able of assist the people who inhabit it. Systems developed for theses environments of assisted living could manipulate the dynamism existent inside of houses. These are usually organized according to the user profile, and over the time objects are updated or changed of location, mainly appliances. The user profile may change over time, for instance different diseases can involve the user and making the user’s relationship with household objects change over the time, and when that relation is changed due to cognitive impairments (forgetfulness), sometimes the user can place himself in unwanted situations. To this end, this thesis developed an approach to aid the systems for Ambient Assisted Living (smart houses) to identify and predict situations that endanger the user’s health in their living environment, thus becomes these systems able of react to a current situation, as well as to anticipate a situation in a proactive way, thus trying to eliminate or manipulate its impact. This approach takes into account that over the time the user’s profile can change, and different situations can arise, which maybe not have been initially planned in a first phase of development of the systems, therefore an extensible capability is applied to identify, predict and make decision for act against these new situations. This approach is verified by the developed case study, and situations are simulated for the system detect and choose the most appropriated actions. This approach is verified by the developed case study, and situations are simulated and subsequently detected by the system for choosing the most appropriate actions to be performed, resulting in the consumer of functionalities of the house devices, thus seeking to act against the unwanted situation.