Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-03-18T12:33:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese versão final.pdf: 5433826 bytes, checksum: 6273fd08a4dea93aa7b331550a094b78 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-18T12:33:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese versão final.pdf: 5433826 bytes, checksum: 6273fd08a4dea93aa7b331550a094b78 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Este estudo baseia-se no problema apresentado em Meric et al. [25], que consiste na utilização da Análise de Ativação de Raios Gama Prontos Através de Nêutrons (PGNAA), para a determinação das frações em peso das principais substâncias que compõem um fluido multifásico[3] obtido em processos de extração de petróleo submarino. Esse método envolve um problema mal-posto e tem suscitado o desenvolvimento de diferentes abordagens para a sua resolução. Levando-se em consideração os espectros obtidos da PGNAA para as substâncias desse fluido, e ainda estudos recentes, foi desenvolvido neste trabalho um processo de geometrização cuja ideia central é arepre-sentação das fases(substâncias presentes no fluido) através de vértices de triângulos ou de tetraedros, respectivamente para o problema com três e quatro fases. Para tal, foi necessária a utilização de importantes conceitos e ferramentas matemáticas, como o método dos mínimos quadrados e a regularização de Tikhonov, com ênfase em suas características geométricas. Foi ainda desenvolvido um caso especial do método de regularização de Tikhonov: a Regularização Geométrica.Esta nova técnica baseia-se no processo de geometrização proposto e determina um modelo de referência para os casos com três e quatro fases, além de promover mudanças de escalas(normalização de dados) e otimização do condicionamento para todas as escolhas de intervalos de coordenadas. Como objetivo de realizar alguns testes para verificar a eficiência da regularização geométrica, foi gerada uma nova substância a partir das já existentes,como auxílio de alguns códigos computacionais. As soluções encontradas foram representadas graficamente (caso com três fases), juntamente com os espectros das substâncias.Por fim, foram determinados os limites do background para o caso com três fases, estabelecendo-se analiticamente uma previsão para sua localização. / This studyisbasedontheproblempresentedinMeric et al. [25], abouttheuseofPromptGamma- Ray NeutronActivationAnalysis(PGNAA)fordeterminingtheweightfractionsofamultiphase flow[3]obtainedinoffshoreoilextractionprocesses.Thismethodinvolvesanill-posedproblem and hasenabledthedevelopmentofdifferentapproachestoitsresolution.Basedbothonthespectra of substancesinthatfluidandrecentstudies,itwasdevelopmentinthisworkageometricprocess whose centralideaistorepresentthephases(substancespresentinthefluid)throughthevertices of trianglesortetrahedrons,respectivelytotheproblemwiththreeorfourphases.Tothisend,the use ofimportantmathematicalconcepsandtoolswereneeded,suchastheleastsquaresmethod and Tikhonovregularization,withemphasisonitsgeometriccharacteristics.Itwaspresenteda special caseofTikhonovregularizationmethod:theGeometricRegularization.Thisnewtechnique is basedontheproposedgeometricprocessanddeterminesareferencemodeltothecasesofthree and fourfases,aswellaspromotingscalechanging(datanormalization)andconditionnumber optimization forallcoordinaterangesofchoices.Inordertoperformsometeststoverifythe efficiencyofgeometricregularization,itwasgeneratedanewsubstancefromtheotherexisting, aided bysomecomputationalcodes.Thesolutionswereplotted(threephasecase)togetherwith spectra ofsubstances.Finally,thelimitsofbackgroundwerecalculatedtothethreephasescase, establishing apreviewforitslocation.

The aims of the present work were to simulate critical events of outflows in order to study the hydrodynamic behavior in the lower at the San Francisco river, by using hydrodynamic model HEC-RAS, and to analyze the water availability in the Perimeter Irrigated of Propria (state of Sergipe, Brazil) in the aspects of amount and quality of water being used the network flow model AcquaNet. In the State of Sergipe the dependence of the waters of the San Francisco river is increasing. Cities, factories and perimeter irrigation supplyment are the mainly attendant demands with the directly capitation in San Francisco river or in some of its tributaries. The construction of barrages for energy generation and attenuation for floods, the withdrawal of the riparian vegetation and the pollution of waters of the San Francisco river and its tributaries, are characterized as the most serious problems that can compromise the water availability in amount and quality in the region at the Lower San Francisco in the medium and long term. The main impacts generated in result of the alterations in the natural regimen of outflows are: the sedimentation of the main channel, the interruption of the natural cycle of full in the lateral lakes, the loss of cultivated areas, the disruption of containment levees and the endangerment of the processes of extraction and draining of the irrigation perimeters. To guarantee the water supplyment in amount and quality for agroecosystems and ecosystems associates to the river depends on the planning and management of the water resources that must be thought adopting the hydrographic basins as basic units of planning. / Os objetivos do presente trabalho foram simular eventos críticos de vazões para estudo do comportamento hidrodinâmico no baixo curso do Rio São Francisco, utilizando o modelo hidrodinâmico HEC-RAS, e analisar a disponibilidade hídrica no Perímetro Irrigado de Propriá nos aspectos de quantidade e qualidade de água utilizando o modelo de rede de fluxos AcquaNet. No Estado de Sergipe, há uma dependência crescente das águas do Rio São Francisco. Abastecimento de cidades, indústrias e perímetros de irrigação, são as principais demandas atendidas com captação diretamente no Rio São Francisco ou em alguns de seus afluentes. A construção de barragens para geração de energia e contenção de cheias, a retirada da vegetação ciliar e a poluição das águas do Rio São Francisco e de seus afluentes, caracterizam-se como os problemas mais graves que tendem a comprometer a disponibilidade de água em quantidade e qualidade na região do Baixo São Francisco no médio e no logo prazo. Assoreamento do canal principal, interrupção do ciclo natural das cheias nas lagoas marginais, perda de áreas agricultáveis, rompimento de diques de contenção e comprometimento dos processos de captação e drenagem dos perímetros de irrigação, são os principais impactos na região do Baixo São Francisco em decorrência das alterações no regime natural de vazões. Garantir o suprimento de água em quantidade e qualidade para os agroecossistemas e ecossistemas associados ao rio depende do planejamento e gestão dos recursos hídricos que devem ser pensados, adotando-se as bacias hidrográficas como unidades básicas de planejamento.

Este trabalho reflete sobre as políticas públicas no âmbito da regularização do parcelamento de interesse social nos municípios do interior do Estado de São Paulo, através da análise de cinco municípios do Vale do Paraíba inscritos no Programa Estadual de Regularização de Núcleos Habitacionais de Interesse Social - Pró-Lar Regularização e no Programa Estadual de Regularização de Núcleos Habitacionais - Cidade Legal. São esses: Ferraz de Vasconcelos, Mogi das Cruzes, Taubaté, Lavrinhas e Areias. Através da análise das irregularidades pesquisadas nos assentamentos de baixa renda desses municípios, avaliamos as metodologias cabíveis para diversas alçadas de competências públicas na questão. Discutimos sobre o papel dos municípios no encaminhamento dos processos, na condução dos programas de regularização e da instituição de planos de regularização locais. Discutimos também sobre o papel do Estado de São Paulo como ente consultivo e disciplinador na condução de um programa de regularização para todos os municípios do Estado de São Paulo. Para essa análise, retomamos a história territorial brasileira e a evolução da legislação do parcelamento do solo urbano até os dias de hoje; categorizamos os principais fatos geradores das irregularidades incidentes nas cidades do interior, classificamos as irregularidades, discutimos as principais metodologias empregadas e narramos o histórico dos principais programas de regularização implantados na cidade de São Paulo, tecendo comentários sobre programas recentes executados nas demais cidades do Estado. Através do estudo dos assentamentos irregulares dos 5 municípios escolhidos no eixo do Vale do Paraíba, reconhecemos as relações biunívocas entre as classes de irregularidades e as categorias dos fatos geradores com a funcionalidade e capacidade administrativa das Prefeituras Municipais, no sentido de realizar um diagnóstico sobre a condição de formação e solução nos procedimentos para regularização. / This work reflects on public policies in the regularization of split application of social interest in the municipalities of the interior of the State of Sao Paulo, through the analysis of five municipais do Vale do Paraiba entered in the Programa Estadual de Regularização de Núcleos de Interesse Social - Pro-Lar Regularization and in the Program Estadual Regularization of Nuclei - Housing Cidade Legal. These are: Ferraz de Vasconcelos, Mogi das Cruzes, Taubaté, Lavrinhas and Areias. Through the analysis of irregularities detected in low income settlements in these municipalities, we evaluated the methodologies for various levels of public tasks. We discussed the role of municipalities in the delivery of processes, in the conduct of the programs to regularize and the establishment of plans to regularize settlements. We discussed the role of the State of Sao Paulo as a consultative body and disciplinarian in conducting a program of regularization for all the municipalities of the State of Sao Paulo. For this analysis, we resume the territorial Brazilian history and the evolution of the legislation of the soil fragmentation urban until today; the main facts we categorize generators of irregularities incidents in the cities of the interior, we classify irregularities; We discussed the main methodologies and described the history of the main programs of regularization implanted in the city of Sao Paulo, making comments on recent programs implemented in other cities of the State. Through the study of irregular settlements of 5 municipalities chosen in the axis of Vale do Paraiba and other cities of the State, we recognize the biunivocus relations between the classes of irregularities and the categories of the facts generators with the functionality and administrative capacity of Municipal governments, to make a diagnosis of the condition of training and solution in the procedures for settlement.

A presente dissertação visou estudar o \"aluguel de chão\", condição de acesso à terra urbana bastante peculiar presente na cidade de Santos. Para tanto, buscou-se compreender os processos históricos relativos a duas vertentes que tratam de direitos: a propriedade da terra e a normativa urbana, e a partir dessa compreensão, analisou-se o descompasso nas transformações que ocorreram em uma e outra. A partir dessa análise, foi possível relacionar essas duas vertentes à condição de informalidade da ocupação na área da Vila Progresso, resultado da distância entre as legislações que dispõem sobre propriedade da terra e as normativas urbanísticas. Os avanços trazidos pela Constituição de 1988, que atribuiu à União a competência concorrente com Estados e Distrito Federal de legislar sobre direito urbanístico, e pelo Estatuto da Cidade - Lei Federal 10,257/2001 - possibilitaram pela primeira vez a integração do enfoque urbano municipal e o princípio da função social da propriedade. Aprofundando essa questão, explicitou-se o conceito de Regularização Fundiária e seus instrumentos passíveis de utilização em áreas públicas e particulares voltados para viabilizar o acesso à terra urbana. O histórico do povoamento de Santos e a expansão da ocupação de seu território insular, serviram como base para se compreender em que condições se deu a ocupação dos morros e da área da Vila Progresso, e complementarmente, a identificação da origem da propriedade através de pesquisa realizada junto ao Cartório de Registro de Imóveis para identificação da origem da propriedade da área. Em seguida, relacionou-se a maneira como as legislações urbanísticas de âmbito federal e municipal influenciaram negativamente não só no processo de ocupação e consolidação da Vila Progresso, mas também no modelo de gestão do solo, conhecido como \"aluguel de chão\". A participação do Poder Público municipal no processo de ocupação irregular da área também mereceu atenção especial, bem como as tentativas de regularização fundiária. O conjunto do estudo buscou demonstrar como o descompasso entre legislações sobre propriedade da terra e normativas urbanas influenciaram para a existência de situações jurídicas e urbanísticas como as encontradas na Vila Progresso. / This work aimed to study the \"ground rent\", a condition of access to urban land rather peculiar in this city of Santos. Therefore, we sought to understand the historical processes related to two aspects that deal with rights: land ownership and urban regulations, and from that understanding, analyzing the gap in the transformations that occurred over and over. From this analysis, it was possible to relate these two aspects of informality to the condition of the occupation in the area of Vila Progresso, result of the distance between the laws that deal with land ownership and urban planning regulations. The advances brought by the 1988 Constitution, which gave the Union a concurrent jurisdiction with the states and the Federal District to legislate on urban law, and the City Statute - Federal Law 10.257 / 2001 - for the first time enabled the integration of municipal urban focus and the principle of social function of property. Deepening this issue, was explained the concept of Land Regularization and its instruments that may be used in public and particular areas, aimed to enable private access to urban land. The history of the peopling of Santos and the expansion of its island territory occupation, served as a basis for understanding the conditions under which the occupation of the hills and the Vila Progresso area was gave, and in addition, the identification of the origin of the property through research conducted at the Registry of Property for identifying the origin of the property area. Then was related to the way how the urban laws at the federal and municipal scope, negatively influenced not only in the process of consolidating the occupation and settlement of Vila Progresso, but also in the management of teh land, known as \"ground rent\". The involvement of municipal government in the process of irregular occupation of the area also received special attention, as well as attempts to regularization. The entire study sought to demonstrate how the gap between laws on land ownership and urban normatives influenced for the existence of legal and urban situations such as those encountered in Vila Progresso.

Este trabalho tem como objetivo investigar os desdobramentos de processos de regularização fundiária implantados no Brasil. Para isso, foi desenvolvido estudo de caso do Programa de regularização de terras públicas ocupadas por moradias implantado no município de Osasco, na área metropolitana de São Paulo. A evolução da legislação federal, estadual e municipal ocorrida na última década, assim como a interação entre município e Ministério das Cidades, proporcionaram condições necessárias para a implantação do programa estudado, que objetiva a regularização dominial das áreas públicas municipais ocupadas por moradias. Aproximadamente 90% das favelas inseridas no programa são localizadas em terras públicas originalmente demarcadas como áreas livres em projetos de loteamentos privados. O processo de regularização contou com procedimentos jurídicos que culminaram na outorga de títulos de concessão especial para fins de moradia e concessão de direito real de uso, registrados em Cartório de Registro de Imóveis. Não foram desenvolvidos planos de intervenção física nas áreas regularizadas, ainda que as favelas apresentem parâmetros precários de urbanização. Ficando restrito a procedimentos jurídicos, sem a definição de parâmetros de urbanização, o programa pode levar, como no caso estudado, à cristalização do padrão de expansão periférica da área metropolitana de São Paulo. / This work has as its objective the investigation of land tenure regularization processes in Brazil. In order to achieve this aim, there has been developed a case study of the Land Tenure Regularization Program developed by the local government of Osasco, at the metropolitan area of São Paulo. The evolution of federal, state and municipal law happened at the last decade, as well as the interaction with the Ministry of Cities, provided the needed conditions for the implementation of the studied program, which focuses on the regularization of public land illegally occupied by housing. Approximately 90% of the settlements within the program are located on public land originally designated as green areas of private allotments. The regularization process has counted with juridical procedures, but not with physical intervention plans, although the precarious urbanization parameters existent at the regularized settlements. Due to the priority given to the juridical procedures instead of physical improvements, the studied program leads to the consolidation of the precarious standard of urbanization constituted during the process of expansion of the metropolitan area of São Paulo.

This thesis introduces the phenomenon of illegal migration and the ways of its solution. This thesis focuses on the way of regularization or legalization of the illegal status of the foreigner already residing in the state. In the thesis, the meaning of regularization is presented and an analysis of the three european countries with regularization experience is made. The experience of these three countries can be an inspiration for Czech Republic which has been facing the phenomenon of illegal migration for a short time and refuses the regularization at this moment. At the end of this thesis, there are some proposals on what the Czech republic should concern about before the debates about the regularization. The thesis deals also with the conditions under which the regularization would be meaningful if the Czech Republic considers it.

L’électroencéphalographie permet de mesurer l’activité du cerveau à partir des variations du champ électrique à la surface du crâne. Cette mesure est utilisée pour le diagnostic médical, la compréhension du fonctionnement du cerveau ou dans les systèmes d’interface cerveau-machine. De nombreux travaux se sont attachés au développement de méthodes d’analyse de ces signaux en vue d’en extraire différentes composantes d’intérêt, néanmoins leur traitement pose encore de nombreux problèmes. Cette thèse s’intéresse à la mise en place de méthodes permettant l’obtention de représentations redondantes pour ces signaux. Ces représentations se sont avérées particulièrement efficaces ces dernières années pour la description de nombreuses classes de signaux grâce à leur grande flexibilité. L’obtention de telles représentations pour les mesures EEG présente certaines difficultés du fait d’un faible rapport signal à bruit des composantes recherchées. Nous proposons dans cette thèse de les surmonter en guidant les méthodes considérées vers des représentations physiologiquement plausibles des signaux EEG à l’aide de régularisations. Ces dernières sont construites à partir de connaissances a priori sur les propriétés spatiales et temporelles de ces signaux. Pour chacune d’entre elles, des algorithmes sont proposés afin de résoudre les problèmes d’optimisation associés à l’obtention de ces représentations. L’évaluation des approches proposées sur des signaux EEG souligne l’efficacité des régularisations proposées et l’intérêt des représentations obtenues. / The electroencephalography measures the brain activity by recording variations of the electric field on the surface of the skull. This measurement is usefull in various applications like medical diagnosis, analysis of brain functionning or whithin brain-computer interfaces. Numerous studies have tried to develop methods for analyzing these signals in order to extract various components of interest, however, none of them allows to extract them with sufficient reliabilty. This thesis focuses on the development of approaches considering redundant (overcomoplete) representations for these signals. During the last years, these representations have been shown particularly efficient to describe various classes of signals due to their flexibility. Obtaining such representations for EEG presents some difficuties due to the low signal-to-noise ratio of these signals. We propose in this study to overcome them by guiding the methods considered to physiologically plausible representations thanks to well-suited regularizations. These regularizations are built from prior knowledge about the spatial and temporal properties of these signals. For each regularization, an algorithm is proposed to solve the optimization problem allowing to obtain the targeted representations. The evaluation of the proposed EEG signals approaches highlights their effectiveness in representing them.

Submitted by Samira Ramos (samira.ramos@unifenas.br) on 2018-05-18T16:05:06Z No. of bitstreams: 1 THAMIRIS LENTZ DE ALMEIDA COELHO.pdf: 3646283 bytes, checksum: 7a97cd4359bf7246b67a95be15fe46f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-18T16:05:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THAMIRIS LENTZ DE ALMEIDA COELHO.pdf: 3646283 bytes, checksum: 7a97cd4359bf7246b67a95be15fe46f4 (MD5) Previous issue date: 2018-03-09 / The State of Minas Gerais has several reservoirs and, among them, the Reservoir of Furnas is one of the largest artificial lakes in the world. There, it were detected 130 units tilapia fish farming net, favorite production specie in Brazil. Surveys, carried out by EPAMIG (state department) and the Ministry of Fisheries, have demonstrated that the hard way to be a legal producer as the activity barrier. Being legal brings legal recognition, makes it possible creating a brand and retain clients, hiring employees as a company, issuing invoices, obtaining financing, incentives and exemptions, contributing a sustainable environment, participating in bids and, first of all, working with no enforcements and penalties scares. The main goal of this issue is to present the procedure needs for legal tilapia fish farming net in reservoirs and the live tilapia transportation within the State of Minas Gerais. Legislation differs according to the dominance of water. The document demand of different public bodies makes the fish farming net regulation processes time-consuming and costly. Therefore, many owners have no option, avoiding the legal business. In order to produce in Federal jurisdiction, the Environmental License is required, issued by the Regional Environment Authority, the General Register of Fishing Activity and the Use authorization of the Physical Spaces in water Bodies of Union Dominion issued by the Aquaculture Secretariat and Fisheries, and the granting of Water issued by the National Water Agency. If the dominion belongs to the State, it is necessary the aquaculture register, issued by the State Institute of Forests, the Granting of Water Use, issued by the Mining Institute of Water Management and the Environmental License, issued by the Regional Superintendence of Environment. In order to transport live tilapia, the Rural Producer Register and the Aquaculture Establishment Register emited by the Minas Gerais Agriculture Institute are required, as well the Animal Transit Guide. It is concluded that to set the tilapia fish farming net process, although necessary for environmental protection purposes is complex, bureaucratic, time-consuming and expensive. / No Estado de Minas Gerais situam-se vários reservatórios, dentre eles, o Reservatório de Furnas, um dos maiores lagos artificiais do mundo. Somente neste reservatório foram detectadas 130 unidades de produção de tilápia em tanque-rede, espécie mais criada no Brasil. Em levantamentos realizados pela EPAMIG e pelo Ministério da Pesca em todo Estado, ficou demonstrada a dificuldade de legalização como fator limitante ao desenvolvimento da atividade. Legalizar traz reconhecimento jurídico, possibilita criar uma marca e fidelizar clientes, contratar funcionários como empresa, emitir nota fiscal, conseguir financiamentos, incentivos e isenções, contribuir com um meio ambiente sustentável, participar de licitações, e, sobretudo trabalhar sem temer fiscalização e penalidades. Objetivou-se com este trabalho apresentar os procedimentos necessários à regularização de tanques-rede em reservatórios e do transporte de tilápias vivas no Estado de Minas Gerais. A legislação difere de acordo com a dominialidade das águas. A necessidade documental de diferentes órgãos públicos torna o processo de regularização de um tanque-rede moroso e oneroso. Sendo assim, muitos proprietários permanecem na atividade clandestinamente. Para produzir em águas da União, é necessária a Licença Ambiental, emitida pela Superintendência Regional de Meio Ambiente, o Registro Geral de Atividade Pesqueira e a Autorização de Uso dos Espaços Físicos em Corpos d’água de Domínio da União emitidos pela Secretaria de Aquicultura e Pesca, e a Outorga de Água, concedida pela Agência Nacional de Águas. Se for do Estado, é necessário o Registro de Aquicultor, emitido pelo Instituto Estadual de Florestas, a Outorga do Uso de Água, emitida pelo Instituto Mineiro de Gestão das Águas e a Licença Ambiental, emitida pela Superintendência Regional de Meio Ambiente. Para transportar a tilápia viva são necessários o Cadastro de Produtor Rural e o Cadastro de Estabelecimento de Aquicultura realizados pelo Instituto Mineiro de Agropecuária, bem como pela Guia de Trânsito Animal. Conclui-se que o processo de regularização de atividade agropecuária baseada na criação de tilápias em tanques-redes, embora necessário para fins de proteção ambiental, é complexo, burocrático, moroso e de custo elevado para o piscicultor.

O escopo desta dissertação é o desenvolvimento de uma metodologia para a detecção e diagnóstico de falhas em processos industriais baseado em modelos empíricos no subespaço das variáveis do processo com expansão não linear das bases. A detecção e o diagnóstico de falhas são fundamentais para aumentar a segurança, confiabilidade e lucratividade de processos industriais. Métodos qualitativos, quantitativos e baseados em dados históricos do processo têm sido estudados amplamente. Para demonstrar as vantagens da metodologia proposta, ela será comparada com duas metodologias consideradas padrão, uma baseada em Análise de Componentes Principais (PCA) e a outra baseada em Mínimos Quadrados Parciais (PLS). Dois estudos de casos são empregados nessa comparação. O primeiro consiste em um tanque de aquecimento com mistura e o segundo contempla o estudo de caso do processo da Tennessee Eastman. As vantagens da metodologia proposta consistem na redução da dimensionalidade dos dados a serem usados para um diagnóstico adequado, além de detectar efetivamente a anormalidade e identificar as variáveis mais relacionadas à falha, permitindo um melhor diagnóstico. Além disso, devido à expansão das bases dos modelos é possível trabalhar efetivamente com sistemas não lineares, através de funções polinomiais e exponenciais dentro do modelo. Adicionalmente o trabalho contém uma metodologia de validação dos resultados da metodologia proposta, que consiste na eliminação das variáveis do melhor modelo obtido pelos Modelos Empíricos, através do método Backward Elimination. A metodologia proposta forneceu bons resultados na área do diagnóstico de falhas: conseguiu-se uma grande diminuição da dimensionalidade nos sistemas estudados em até 93,55%, bem como uma correta detecção de anormalidades e permitiu a determinação das variáveis mais relacionadas às anormalidades do processo. As comparações feitas com as metodologias padrões permitiram demonstrar que a metodologia proposta tem resultados superiores, pois consegue detectar as anormalidades em um espaço dimensional reduzido, detectando comportamentos não lineares e diminuindo incertezas. / Fault detection and diagnosis are critical to increasing the safety, reliability, and profitability of industrial processes. Qualitative and quantitative methods and process historical data have been extensively studied. This article proposes a methodology for fault detection and diagnosis, based on historical data of processes and the creation of empirical models with the expansion of nonlinear bases (polynomial and exponential bases) and regularization techniques. To demonstrate the advantages of the proposed approach, it is compared with two standard methodologies: Principal Components Analysis (PCA) and the Partial Least Squares (PLS), performed in two case studies: a mixed heating tank and the Tennessee Eastman Process. The advantages of the proposed methodology are the reduction of the dimensionality of the data used, in addition to the effective detection of abnormalities, identifying the variables most related to the fault. Furthermore, the work contains a methodology to validate the diagnosis results consisting of variable elimination from the best empirical models with the Backward Elimination algorithm. The proposed methodology achieved a promising performance, since it can decrease the dimensionality of the studied systems up to 93.55%, reducing uncertainties, and capturing nonlinear behaviors.

Electromagnetic (EM) imaging schemes are inherently non-linear and ill-posed. Albeit there exist remedies to these fundamental problems, more efficient solutions are still being sought. To this end, in this thesis, the non-linearity is tackled in- corporating a multitude of techniques (ranging from Born approximation (linear), inexact Newton (linearized) to complete nonlinear iterative Landweber schemes) that can account for weak to strong scattering problems. The ill-posedness of the EM inverse scattering problem is circumvented by formulating the above methods into a minimization problem with a sparsity constraint. More specifically, four novel in- verse scattering schemes are formulated and implemented. (i) A greedy algorithm is used together with a simple artificial neural network (ANN) for efficient and accu- rate EM imaging of weak scatterers. The ANN is used to predict the sparsity level of the investigation domain which is then used as the L0 - constraint parameter for the greedy algorithm. (ii) An inexact Newton scheme that enforces the sparsity con- straint on the derivative of the unknown material properties (not necessarily sparse) is proposed. The inverse scattering problem is formulated as a nonlinear function of the derivative of the material properties. This approach results in significant spar- sification where any sparsity regularization method could be efficiently applied. (iii) A sparsity regularized nonlinear contrast source (CS) framework is developed to di- rectly solve the nonlinear minimization problem using Landweber iterations where the convergence is accelerated using a self-adaptive projected accelerated steepest descent algorithm. (iv) A 2.5D finite difference frequency domain (FDFD) based in- verse scattering scheme is developed for imaging scatterers embedded in lossy and inhomogeneous media. The FDFD based inversion algorithm does not require the Green’s function of the background medium and appears a promising technique for biomedical and subsurface imaging with a reasonable computational time. Numerical experiments, which are carried out using synthetically generated mea- surements, show that the images recovered by these sparsity-regularized methods are sharper and more accurate than those produced by existing methods. The methods developed in this work have potential application areas ranging from oil/gas reservoir engineering to biological imaging where sparse domains naturally exist.