Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This work proposes a design methodology of fuzzy controllers for systems that do not offer any intuitive information to the control designer, in order to provide guidelines to construct the fuzzy conventional controllers. The design methodology involves the application of artificial intelligence techniques, where the fuzzy controllers are obtained by an optimization process that uses genetic algorithms. For this optimization procedure, the knowledge of the system dynamics is required. From the experimental inputs and outputs of the system, an artificial neural network is trained and, in that way, it is possible to model the dynamic behavior of the plant. The rule base, the weights of the rules and the input membership functions are optimized. The goal of this methodology is the control the vibrations of complex dynamic systems, such as vibration control of plates instrumented with piezoelectric sensors and actuators. In this work, the fundamentals of fuzzy control, artificial neural networks and genetic algorithms are presented. The proposed control methodology is evaluated numerically and experimentally on the control of a vibratory system with one degree of freedom, and on a steel cantilever test beam. The first system is controlled by electromagnetic actuators and the beam is controlled by piezoelectric actuators. Many controllers are evaluated in time and frequency domains. For the studied cases, it is concluded that the proposed methodology is efficient and also some considerations are made about the future works based of the presented search. / Este trabalho propõe uma metodologia de projeto de controladores fuzzy para sistemas, que não oferecem ao projetista de controle informações intuitivas suficientes para orientá-lo na construção convencional dos controladores fuzzy. A metodologia de projeto envolve a aplicação de técnicas de inteligência artificial, onde os controlares fuzzy são obtidos a partir de um processo de otimização que utiliza os algoritmos genéticos. Esse mecanismo de otimização, por sua vez, requer o conhecimento da dinâmica do sistema. Uma rede neural artificial é então treinada para, a partir de dados de entrada e saída do sistema, modelar o comportamento dinâmico da planta. São otimizados a base de regras, o peso das regras e as funções de pertinência de entrada. A motivação do trabalho é o controle de vibrações em sistemas dinâmicos complexos, como, por exemplo, o controle de vibração em placas instrumentadas com vários sensores e atuadores piezelétricos. O trabalho apresenta os fundamentos do controle fuzzy, das redes neurais artificiais e dos algoritmos genéticos. A metodologia de controle proposta é avaliada numérica e experimentalmente no controle de mesa vibratória de um grau de liberdade e de uma viga de aço engastada-livre. A mesa é controlada por atuadores eletromagnéticos e a viga por atuadores piezelétricos. Diversos controladores são avaliados no domínio do tempo e da freqüência. O trabalho conclui que, para os casos estudados, a metodologia proposta é eficiente e aponta, ainda, nas considerações finais, alguns desdobramentos futuros da pesquisa realizada. / Mestre em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The goal of this work is to present MP-Draughts (MultiPhase- Draughts), that is a multiagent environment for Draughts, where one agent - named IIGA- is built and trained such as to be specialized for the initial and the intermediate phases of the games and the remaining ones for the final phases of them. Each agent of MP-Draughts is a neural network which learns almost without human supervision (distinctly from the world champion agent Chinook). MP-Draughts issues from a continuous activity of research whose previous product was the efficient agent VisionDraughts. Despite its good general performance, VisionDraughts frequently does not succeed in final phases of a game, even being in advantageous situation compared to its opponent (for instance, getting into endgame loops). In order to try to reduce this misbehavior of the agent during endgames, MP-Draughts counts on 25 agents specialized for endgame phases, each one trained such as to be able to deal with a determined cluster of endgame boardstates. These 25 clusters are mined by a Kohonen-SOM Network from a Data Base containing a large quantity of endgame boardstates. After trained, MP-Draughts operates in the following way: first, an optimized version of VisionDraughts is used as IIGA; next, the endgame agent that represents the cluster which better fits the current endgame board-state will replace it up to the end of the game. This work shows that such a strategy significantly improves the general performance of the player agents. / O objetivo deste trabalho é propor um sistema de aprendizagem de Damas, o MPDraughts (MultiPhase- Draughts): um sistema multiagentes, em que um deles - conhecido como IIGA (Initial/Intermediate Game Agent)- é desenvolvido e treinado para ser especializado em fases iniciais e intermediárias de jogo e os outros 25 agentes, em fases finais. Cada um dos agentes que compõe o MP-Draughts é uma rede neural que aprende a jogar com o mínimo possível de intervenção humana (distintamente do agente campeão do mundo Chinook). O MP-Draughts é fruto de uma contínua atividade de pesquisa que teve como produto anterior o VisionDraughts. Apesar de sua eficiência geral, o Vision- Draughts, muitas vezes, tem seu bom desempenho comprometido na fase de finalização de partidas, mesmo estando em vantagem no jogo em comparação com o seu oponente (por exemplo, entrando em loop de final de jogo). No sentido de reduzir o comportamento indesejado do jogador, o MP-Draughts conta com 25 agentes especializados em final de jogo, sendo que cada um é treinado para lidar com um determinado tipo de cluster de tabuleiros de final de jogo. Esses 25 clusters são minerados por redes de Kohonen-SOM de uma base de dados que contém uma grande quantidade de estado de tabuleiro de final de jogo. Depois de treinado, o MP-Draughts atua da seguinte maneira: primeiro, uma versão aprimorada do VisionDraughts é usada como o IIGA; depois, um agente de final de jogo que representa o cluster que mais se aproxima do estado corrente do tabuleiro do jogo deverá substituir o IIGA e conduzir o jogo até o final. Este trabalho mostra que essa estratégia melhorou, significativamente, o desempenho geral do agente jogador. / Mestre em Ciência da Computação

O movimento de pedestres está associado ao espaço em que ele acontece, de maneira local, onde cada calçada oferece vantagens físicas e de maneira global ao determinar rotas através dos caminhos da cidade. Entender como os pedestres escolhem as calçadas por onde se locomovem é essencial para determinar as características do ambiente necessárias aos espaços. Uma maneira de entender essas relações é através da criação de modelos urbanos, um modo de associar diretamente os atributos aos fenômenos. Buscou-se analisar metodologias utilizadas em modelos de pedestres, bem como novas tecnologias incorporadas a eles, para avaliar a movimentação peatonal urbana em áreas centrais de tecido tradicional. Dentre as metodologias observadas, aquelas que mais se adequaram para entender os fatores contidos no espaço urbano foram a sintaxe espacial e as medidas de desempenho dos passeios. A sintaxe se destaca por relacionar o efeito da malha urbana como indutora do movimento de pedestres, e as medidas de desempenho por criarem maneiras de avaliar a qualidade do passeio. Esta pesquisa procura compatibilizar esses dois métodos de abordar o movimento para descrever e compreender as relações entre o espaço e o fluxo de pedestres na área central da cidade de Santa Maria-RS. As variáveis do espaço urbano foram processadas com as redes neurais artificiais, uma tecnologia inovadora com muito potencial na área de modelagem urbana, por sua aptidão de aprendizado a partir de exemplos - fenômenos que não possuem regras explícitas - e processamento em paralelo dos dados - todas as variáveis se influenciam ao mesmo tempo para resultar no fenômeno estudado. Os resultados obtidos mostraram-se pertinentes às bases teóricas e contribuem para a explicação do movimento natural em cidades. / The pedestrians’ movement is associated to the space where it happens, on a local way, where each sidewalk offers physical advantages and in a global way when determining routes through the city roads. To understand how the pedestrians choose the sidewalks where they will move around is essential to determine the ambient characteristics that are necessary on the spaces. A way of understanding these relations is by creating urban models, a way of associating directly the attributes to the phenomena. It was tried to analyze methodologies used in pedestrians' models, as well as new technologies incorporated to them, to evaluate the urban pedestrian movement at central areas of the traditional cities. Among the observed methodologies, those which were more appropriated to understand the factors contained in the urban space were the spatial syntax and the measures of sidewalks performance. The syntax stands out by relating the effect of the urban grid as the factor that induces the pedestrians’ movement and the performance measures because they create forms of evaluating the sidewalk’s quality. This research attempts to make compatible those two methods of approaching the movement to describe and to understand the relations between the space and the pedestrians' flow in the central area of Santa Maria-RS The urban space variables were processed with the artificial neural networks, an innovative technology with a lot of potential in the urban modeling area, on account of its learning aptitude starting from examples - phenomena that don't have explicit rules - and the parallel processing of the data - all the variables influence each other at the same time to result in the studied phenomenon. The obtained results were shown pertinent to the theoretical bases and they contribute to the explanation of the natural movement in cities. The results were shown pertinent to the theoretical bases and they contribute to explaining the natural movement in the cities.

Este trabalho apresenta um sistema computacional que utiliza técnicas de Aprendizado de Máquina (AM) para auxiliar o diagnóstico oftalmológico. Trata-se de um sistema de medidas objetivas e automáticas dos principais vícios de refração ocular, astigmatismo, hipermetropia e miopia. O sistema funcional desenvolvido aplica técnicas convencionais de processamento a imagens do olho humano fornecidas por uma técnica de aquisição chamada Hartmann-Shack (HS), ou Shack-Hartmann (SH), com o objetivo de extrair e enquadrar a região de interesse e remover ruídos. Em seguida, vetores de características são extraídos dessas imagens pela técnica de transformada wavelet de Gabor e, posteriormente, analisados por técnicas de AM para diagnosticar os possíveis vícios refrativos presentes no globo ocular representado. Os resultados obtidos indicam a potencialidade dessa abordagem para a interpretação de imagens de HS de forma que, futuramente, outros problemas oculares possam ser detectados e medidos a partir dessas imagens. Além da implementação de uma nova abordagem para a medição dos vícios refrativos e da introdução de técnicas de AM na análise de imagens oftalmológicas, o trabalho contribui para a investigação da utilização de Máquinas de Vetores Suporte e Redes Neurais Artificiais em sistemas de Entendimento/Interpretação de Imagens (Image Understanding). O desenvolvimento deste sistema permite verificar criticamente a adequação e limitações dessas técnicas para a execução de tarefas no campo do Entendimento/Interpretação de Imagens em problemas reais. / This work presents a computational system that uses Machine Learning (ML) techniques to assist in ophthalmological diagnosis. The system developed produces objective and automatic measures of ocular refraction errors, namely astigmatism, hypermetropia and myopia from functional images of the human eye acquired with a technique known as Hartmann-Shack (HS), or Shack-Hartmann (SH). Image processing techniques are applied to these images in order to remove noise and extract the regions of interest. The Gabor wavelet transform technique is applied to extract feature vectors from the images, which are then input to ML techniques that output a diagnosis of the refractive errors in the imaged eye globe. Results indicate that the proposed approach creates interesting possibilities for the interpretation of HS images, so that in the future other types of ocular diseases may be detected and measured from the same images. In addition to implementing a novel approach for measuring ocular refraction errors and introducing ML techniques for analyzing ophthalmological images, this work investigates the use of Artificial Neural Networks and Support Vector Machines (SVMs) for tasks in Image Understanding. The description of the process adopted for developing this system can help in critically verifying the suitability and limitations of such techniques for solving Image Understanding tasks in \"real world\" problems.

O movimento de pedestres está associado ao espaço em que ele acontece, de maneira local, onde cada calçada oferece vantagens físicas e de maneira global ao determinar rotas através dos caminhos da cidade. Entender como os pedestres escolhem as calçadas por onde se locomovem é essencial para determinar as características do ambiente necessárias aos espaços. Uma maneira de entender essas relações é através da criação de modelos urbanos, um modo de associar diretamente os atributos aos fenômenos. Buscou-se analisar metodologias utilizadas em modelos de pedestres, bem como novas tecnologias incorporadas a eles, para avaliar a movimentação peatonal urbana em áreas centrais de tecido tradicional. Dentre as metodologias observadas, aquelas que mais se adequaram para entender os fatores contidos no espaço urbano foram a sintaxe espacial e as medidas de desempenho dos passeios. A sintaxe se destaca por relacionar o efeito da malha urbana como indutora do movimento de pedestres, e as medidas de desempenho por criarem maneiras de avaliar a qualidade do passeio. Esta pesquisa procura compatibilizar esses dois métodos de abordar o movimento para descrever e compreender as relações entre o espaço e o fluxo de pedestres na área central da cidade de Santa Maria-RS. As variáveis do espaço urbano foram processadas com as redes neurais artificiais, uma tecnologia inovadora com muito potencial na área de modelagem urbana, por sua aptidão de aprendizado a partir de exemplos - fenômenos que não possuem regras explícitas - e processamento em paralelo dos dados - todas as variáveis se influenciam ao mesmo tempo para resultar no fenômeno estudado. Os resultados obtidos mostraram-se pertinentes às bases teóricas e contribuem para a explicação do movimento natural em cidades. / The pedestrians’ movement is associated to the space where it happens, on a local way, where each sidewalk offers physical advantages and in a global way when determining routes through the city roads. To understand how the pedestrians choose the sidewalks where they will move around is essential to determine the ambient characteristics that are necessary on the spaces. A way of understanding these relations is by creating urban models, a way of associating directly the attributes to the phenomena. It was tried to analyze methodologies used in pedestrians' models, as well as new technologies incorporated to them, to evaluate the urban pedestrian movement at central areas of the traditional cities. Among the observed methodologies, those which were more appropriated to understand the factors contained in the urban space were the spatial syntax and the measures of sidewalks performance. The syntax stands out by relating the effect of the urban grid as the factor that induces the pedestrians’ movement and the performance measures because they create forms of evaluating the sidewalk’s quality. This research attempts to make compatible those two methods of approaching the movement to describe and to understand the relations between the space and the pedestrians' flow in the central area of Santa Maria-RS The urban space variables were processed with the artificial neural networks, an innovative technology with a lot of potential in the urban modeling area, on account of its learning aptitude starting from examples - phenomena that don't have explicit rules - and the parallel processing of the data - all the variables influence each other at the same time to result in the studied phenomenon. The obtained results were shown pertinent to the theoretical bases and they contribute to the explanation of the natural movement in cities. The results were shown pertinent to the theoretical bases and they contribute to explaining the natural movement in the cities.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Database with missing values it is an occurrence often found in the real world, beiging of this problem caused by several reasons (equipment failure that transmits and stores the data, handler failure, failure who provides information, etc.). This may make the data inconsistent and unable to be analyzed, leading to very skewed conclusions. This dissertation aims to explore the use of Multilayer Perceptron Artificial Neural Network (ANN MLP), with new activation functions, considering two approaches (single imputation and multiple imputation). First, we propose the use of Maximum Likelihood Estimation Method (MLE) in each network neuron activation function, against the approach currently used, which is without the use of such a method or when is used only in the cost function (network output). It is then analyzed the results of these approaches compared with the Expectation Maximization algorithm (EM) is that the state of the art to treat missing data. The results indicate that when using the Artificial Neural Network MLP with Maximum Likelihood Estimation Method, both in all neurons and only in the output function, lead the an imputation with lower error. These experimental results, evaluated by metrics such as MAE (Mean Absolute Error) and RMSE (Root Mean Square Error), showed that the better results in most experiments occured when using the MLP RNA addressed in this dissertation to single imputation and multiple. / Base de dados com valores faltantes é uma ocorrência frequentemente encontrada no mundo real, sendo as causas deste problema são originadas por motivos diversos (falha no equipamento que transmite e armazena os dados, falha do manipulador, falha de quem fornece a informação, etc.). Tal situação pode tornar os dados inconsistentes e inaptos de serem analisados, conduzindo às conclusões muito enviesadas. Esta dissertação tem como objetivo explorar o emprego de Redes Neurais Artificiais Multilayer Perceptron (RNA MLP), com novas funções de ativação, considerando duas abordagens (imputação única e imputação múltipla). Primeiramente, é proposto o uso do Método de Estimativa de Máxima Verossimilhança (EMV) na função de ativação de cada neurônio da rede, em contrapartida à abordagem utilizada atualmente, que é sem o uso de tal método, ou quando o utiliza é apenas na função de custo (na saída da rede). Em seguida, são analisados os resultados destas abordagens em comparação com o algoritmo Expectation Maximization (EM) que é o estado da arte para tratar dados faltantes. Os resultados obtidos indicam que ao utilizar a Rede Neural Artificial MLP com o Método de Estimativa de Máxima Verossimilhança, tanto em todos os neurônios como apenas na função de saída, conduzem a uma imputação com menor erro. Os resultados experimentais foram avaliados via algumas métricas, sendo as principais o MAE (Mean Absolute Error) e RMSE (Root Mean Square Error), as quais apresentaram melhores resultados na maioria dos experimentos quando se utiliza a RNA MLP abordada neste trabalho para fazer imputação única e múltipla.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-05-20T12:55:18Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Thales Baliero Takáo - 2015.pdf: 2798998 bytes, checksum: f90a7c928230875abd5873753316f766 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-05-20T12:56:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Thales Baliero Takáo - 2015.pdf: 2798998 bytes, checksum: f90a7c928230875abd5873753316f766 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-20T12:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Thales Baliero Takáo - 2015.pdf: 2798998 bytes, checksum: f90a7c928230875abd5873753316f766 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-07-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The aim of this work was to assess the performance of computational methods to classify ground reaction force (GRF) to identify on which surface was done the gait initiation. Twenty-five subjects were evaluated while performing the gait initiation task in two experimental conditions barefoot on hard surface and barefoot on soft surface (foam). The center of pressure (COP) variables were calculate from the GRF and the principal component analysis was used to retain the main features of medial-lateral, anterior-posterior and vertical force components. The principal components representing each force component were retained using the broken stick test. Then the support vector machines and multilayer neural networks ware trained with Backpropagation and Levenberg-Marquartd algorithm to perform the GRF classification . The evaluation of classifier models was done based on area under ROC curve and accuracy criteria. The Bootstrap cross-validation have produced area under ROC curve a and accuracy criteria using 500 samples database. The support vector machine with linear kernel and margin parameter equal 100 produced the best result using medial-lateral force as input. It registered area under ROC curve and accuracy with 0.7712 and 0.7974. Those results showed significance difference from the vertical and anterior-posterior force. Then we may conclude that the choice of GRF component and the classifier model directly influences the performance of the classification. / O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de ferramentas de inteligência computacional para a classificação da força de reação do solo (FRS) identificando em que tipo de superfície foi realizada a inicialização da marcha. A base de dados foi composta pela força de reação do solo de 25 indivíduos, adquiridas por duas plataformas de força, durante a inicialização da marcha sobre uma superfície macia (SM - colchão), e depois sobre uma superfície dura (SD). A partir da FRS foram calculadas as variáveis que descrevem o comportamento do centro de pressão (COP) e também foram extraídas as características relevantes das forças mediolateral (Fx), anteroposterior (Fy) e vertical (Fz) por meio da análise de componentes principais (ACP). A seleção das componentes principais que descrevem cada uma das forças foi feita por meio do teste broken stick . Em seguida, máquinas de vetores de suporte (MVS) e redes neurais artificiais multicamada (MLP) foram treinadas com o algoritmo Backpropagation e de Levenberg-Marquartd (LMA) para realizar a classificação da FRS. Para a avaliação dos modelos implementados a partir das ferramentas de inteligência computacional foram utilizados os índices de acurácia (ACC) e área abaixo da curva ROC (AUC). Estes índices foram obtidos na validação cruzada utilizando a técnicas bootstrap com 500 bases de dados de amostras. O melhor resultado foi obtido para a máquina de vetor de suporte com kernel linear com parâmetro de margem igual a 100 utilizando a Fx como entrada para classificação das amostras. Os índices AUC e ACC foram 0.7712 e 0.7974, respectivamente. Estes resultados apresentaram diferença estatística em relação aos modelos que utilizaram as componentes principais da Fy e Fz, permitindo concluir que a escolha da componente da FRS assim como o modelo a ser implementado influencia diretamente no desempenho dos índices que avaliam a classificação.

As redes ópticas passivas (PON), em virtude da oferta de maior largura de banda a custos relativamente baixos, vêm se destacando como possível candidata para suprir a demanda dos novos serviços como, tráfego de voz, vídeo, dados e de serviços móveis, exigidos pelos usuários finais. Uma importante candidata, para realizar o controle de acesso nas PONs, é a técnica de acesso múltiplo por divisão de código óptico (OCDMA), por apresentar características relevantes, como maior segurança e capacidade flexível sob demanda. No entanto, agentes físicos externos, como as variações de temperatura ambiental no enlace, exercem uma influência considerável sobre as condições de operação das redes ópticas. Especificamente, nas OCDMA-PONs, os efeitos da variação de temperatura ambiental no enlace de transmissão, afetam o valor do pico do autocorrelação do código OCDMA a ser detectado, degradando a qualidade de serviço (QoS), além do aumento da taxa de erro de bit (BER) do sistema. O presente trabalho apresenta duas novas propostas de técnicas, utilizando sistemas inteligentes, mais precisamente, controladores lógicos fuzzy (FLC) aplicados nos transmissores e nos receptores das OCDMA-PONs, com o objetivo de mitigar os efeitos de variação de temperatura. Os resultados das simulações mostram que o desempenho da rede é melhorado quando as abordagens propostas são empregadas. Por exemplo, para a distância de propagação de 10 km e variações de temperatura de 20°C, o sistema com FLC, suporta 40 usuários simultâneos com a BER = 10-9, enquanto que, sem FLC, acomoda apenas 10. Ainda neste trabalho, é proposta uma nova técnica de classificação de códigos OCDMA, com o uso de redes neurais artificiais, mais precisamente, mapas auto-organizáveis de Kohonen (SOM), importante para que o sistema de gerenciamento da rede possa oferecer uma maior segurança para os usuários. Por fim, sem o uso de técnica inteligente, é apresentada, uma nova proposta de código OCDMA, cujo formalismo desenvolvido, permite generalizar a obtenção de código com propriedades distintas, como diversas ponderações e comprimentos de códigos. / Passive optical networks (PON), due to the provision of higher bandwidth at relatively low cost, have been excelling as a possible candidate to meet the demand of new services, such as voice traffic, video, data and mobile services, as required by end users. An important candidate to perform access control in PONs, is the Optical Code-Division Multiple-Access (OCDMA) technique, due to relevant characteristics, such as improved security and flexible capacity on demand. However, external physical agents, such as variations in environmental temperature on the Fiber Optic Link, have considerable influence on the operating conditions of optical networks. Specifically, in OCDMA-PONs, the effects of environmental temperature variation in the transmission link affect the peak value on the autocorrelation of the OCDMA code to be detected, degrading the quality of service (QoS), in addition to increasing the Bit Error Rate (BER) of the system. This thesis presents two new proposals of techniques using intelligent systems, more precisely, Fuzzy Logic Controllers (FLC) applied on the transmitters and receivers of OCDMA-PONs, in order to mitigate the effects of temperature variation. The simulation results show that the network performance is improved when the proposed approaches are employed. For example, for the propagation distance of 10 kilometers and temperature variations of 20°C, the FLC system supports 40 simultaneous users at BER = 10-9, whereas without the FLC, the system can accommodate only 10. Furthermore, in this work is proposed a new technique of OCDMA codes classification, using Artificial Neural Networks (ANN), more precisely, the Self-Organizing Maps (SOM) of Kohonen, important for the network management system to provide increased security for users. Finally, without the use of intelligent technique, it is presented a new proposal of OCDMA code, whose formalism developed, allows to generalize the code acquisition with distinct properties, such as different weights and length codes.

O Sistema Especialista SISTEMAT foi construído com o objetivo de auxiliar os pesquisadores da área de produtos naturais na tarefa de determinação estrutural, estendendo-se também ao químico orgânico sintético. Seus programas aplicativos fornecem propostas de esqueletos fazendo uso dos dados de diversas técnicas espectrométricas, sendo que a espectrometria de ressonância magnética nuclear de 13C tem um papel de destaque entre as demais. Este trabalho descreve a utilização do SISTEMAT como uma ferramenta auxiliar na determinação estrutural de substâncias pertencentes às subclasses dos alcalóides quinolínicos, quinolizidínicos, aporfínicos, benzilisoquinolínicos, isoquinolínicos, pirrolizidínicos, acridônicos e indólicos. Para a realização deste trabalho foi construído um banco de dados contendo 1182 alcalóides, sendo todos coletados da literatura. Nestes 1182 alcalóides, estão presentes 1156 espectros de RMN 13C, 354 espectros de RMN 1H, 320 espectros de massas e as substâncias de origem vegetal estão distribuídos em 49 Famílias, 164 Gêneros e 260 Espécies. Os testes realizados forneceram bons percentuais de acertos para o reconhecimento de esqueletos. Outro programa utilizado neste trabalho foi o de redes neurais artificiais. As redes foram treinadas para auxiliar na determinação estrutural dos alcalóides aporfínicos, fornecendo a probabilidade de uma determinada substância pertencer ao esqueleto pesquisado. Para utilização das redes neurais foi construída uma planilha com os deslocamentos químicos de RMN 13C, de 165 alcalóides aporfínicos, pertencentes a 12 esqueletos diferentes. A rede forneceu ótimos resultados, classificando os esqueletos com alto grau de confiabilidade. / The Expert System SISTEMAT was built with the objective of aiding the researchers of the area of natural products in the task of structural determination, also extending to the synthetic organic chemist. Their applications programs supply proposed of skeletons making use of the data of several techniques spectrometrics, and the 13C NMR has a main paper among the others. This work describes the use of SISTEMAT as an auxiliary tool in the structural determination of substances belonging to the underclass of the alkaloids quinoline, quinolizidine, aporphine, benzylisoquinoline, isoquinoline, pyrrolizidine, acridone and indoles. For the accomplishment of this work a database was built containing 1182 alkaloids, being all collected of the literature. In these 1182 alkaloids, are present 1156 spectra of 13C NMR, 354 spectra of RMN 1:00, 320 spectra of masses and the substances of botanical origin are distributed in 49 Families, 164 Genders and 260 Species. They were accomplished around 100 tests, of which 30 are presented in this thesis. These tests supplied good percentile of the successes for the recognition of skeletons. Another program used in this work the one of nets artificial neurais, in which the nets were trained to aid in the structural determination of the aporphine alkaloids was, supplying the probability of a certain substance to belong to the researched skeleton. For use of the nets neurais a spreadsheet was built with the chemical displacements of 13C NMR, of 165 aporphine alkaloids, belonging to 12 different skeletons. The net supplied great results, classifying the skeletons with high reliability degree.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucas Maycon Hoff Zeni.pdf: 1421377 bytes, checksum: 75c6a9407a955e26c7fd4db2939b1b79 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Configuration of fixed bed that operates with biphasic flow is used in industrial operations such as the Fischer-Tropsch, hydrogenation, and residual water treatments. Vital information for the project and operation of this type of bed is in its characteristics fluid-dynamic and among these characteristics the flow regime because these have a direct influence transferring heat and mass present in the bed. In the two-phase flow with ascendant flow through fixed bed, three distinct regimes can be identified: the bubble regime, for low gas flow; pulsating regime, for moderate liquid and gas flow; and spray regime; for low flow of liquid and high flow rates of gas. Although there are different techniques to determine flow regimes, the most used is the visual identification. Thus, this research aims to develop, by using artificial neural networks (ANNs) a way to determine, for a given set of liquid-gas flow what out-flow regime the bed presents. To do so, firstly, the out-flow regime were identified by using water and air, respectively flux mass flowing varying from 2 to 16.5 kg.m-2.s-1 and from 0 to 0.6 kg.m-2.s-1, flowing up-words through a fixed bed packed with glass spheres measuring from 2.7 to 3.5 mm of diameter. The network proposed to identify the regimes contains Multiple Layers Perceptron architecture (PML) trained by the back propagation algorithm put together by applying the Multiple Back-Propagation (MBP) software, version 2.2.3 consistently with two input neurons, two intermediate layers, and four output neurons. The number of neurons of the intermediate layers was assorted to find out the best configuration. As activation of function, logistic, tangent, hyperbolic, and Gaussian were tested. Observed results showed that it is possible the identification of regimes through neural networks and among those tested the one that showed the best performance was the one that used the hyperbolic-tangent activation function; 10 neurons in the first hidden layer, and 12 neurons in the second hidden layer. / A configuração de leito fixo que opera com escoamento bifásico é muito utilizada em operações industriais, tais como síntese de Fischer-Tropsch, hidrogenação e tratamento de águas residuais. Uma informação vital para projeto e operação deste tipo de leito está nas características fluidodinâmicas, e dentre estas características podem ser citados os regimes de escoamento, pois estes influenciam diretamente nas transferências de calor e massa presentes no leito. No escoamento bifásico com fluxo ascendente através de leito fixo podem ser identificados três regimes distintos: regime bolha, para baixas vazões de gás; regime pulsante, para vazões moderadas de líquido e gás; e regime spray, para baixas vazões de líquidos e altas vazões de gás. Apesar de haver diferentes técnicas para a determinação dos regimes de escoamento, a mais empregada é a identificação visual. Sendo assim, esta pesquisa tem por objetivo desenvolver, por meio da utilização de redes neurais artificiais (RNA s), uma maneira de determinar, para um dado conjunto de vazões gás-líquido, qual regime de escoamento o leito apresenta. Para isto, os regimes de escoamento primeiramente foram identificados utilizando água e ar, respectivamente com fluxo mássico variando de 2 a 16,5 kg.m-2.s-1 e de 0 a 0,6 kg.m-2.s-1, escoando em fluxo ascendente por meio de um leito fixo recheado com esferas de vidro de diâmetro entre 2,7 e 3,5 mm. A rede proposta para a identificação dos regimes possui arquitetura perceptron de múltiplas camadas (MLP) treinada pelo algoritmo backpropagation e foi montada utilizando o programa freeware Multiple Back-Propagation (MBP) versão 2.2.3 sempre com dois neurônios de entrada, duas camadas intermediárias e quatro neurônios de saída. O número de neurônios das camadas intermediárias foi variado a fim de descobrir a melhor configuração. Como função de ativação, foram testadas as funções logística, tangente hiperbólica e gaussiana. Os resultados observados mostram que é possível a identificação dos regimes por meio de redes neurais e dentre as configurações testadas, a que apresentou melhor desempenho foi a rede que utilizou a função de ativação tangente hiperbólica, 10 neurônios na primeira camada oculta e 12 neurônios na segunda camada oculta.