O objetivo deste trabalho é apresentar o modelo dos autômatos adaptativos de segunda ordem e mostrar a forte conexão desse modelo com o aprendizado indutivo no limite. Tal modelo é definido com a utilização de um conjunto de transformações sobre autômatos finitos não - determinísticos e a conexão com o aprendizado no limite á estabelecida usando o conceito de mutação composta, onde uma hipótese inicial dá início ao processo de aprendizagem, produzindo, após uma sequência de transformações sofridas por essa primeira hipótese, um modelo final que é o resultado correto do aprendizado. Será apresentada a prova de que um autômato adaptativos de segunda ordem, usado como um aprendiz, pode realizar o processo de aprendizado no limite. O formalismo dos autômatos adaptativos de segunda ordem é desenvolvido sobre o modelo dos autômatos adaptativos de primeira ordem, uma extensão natural do modelo dos autômatos adaptativos clássicos. Embora tenha o mesmo poder computacional, o autômato adaptativo de primeira ordem apresenta uma notação mais simples e rigorosa que o seu antecessor, permitindo derivar novas propriedades. Uma dessas propriedades é justamente sua capacidade de aprendizado. Como consequência, o modelo dos autômatos adaptativos de segunda ordem aumenta a expressividade computacional dos dispositivos adaptativos através da sua notação recursiva, e também através do seu potencial para o uso em aplicações de aprendizado de máquina, ilustrados nesta tese. Uma arquitetura de aprendizado de máquina usando os autômatos adaptativos de segunda ordem é proposto e um modelo de identificação no limite, aplicado em processos de inferência para linguagens livre de contexto, é apresentado. / The purpose of this work is to present the second-order adaptive automaton under an transformation automata approach and to show the strong connection of this model with learning in the limit. The connection is established using the adaptive mutations, in which any hypothesis can be used to start a learning process, and produces a correct final model following a step-by-step transformation of that hypothesis by a second-order adaptive automaton. Second-order adaptive automaton learner will be proved to acts as a learning in the limit. The presented formalism is developed over the first-order adaptive automaton, a natural and unified extension of the classical adaptive automaton. First-order adaptive automaton is a new and better representation for the adaptive finite automaton and to also show that both formulations the original and the newly created have the same computational power. Afterwards both formulations show to be equivalent in representation and in computational power, but the new one has a highly simplified notation. The use of the new formulation actually allows simpler theorem proofs and generalizations, as can be verified in this work. As results, the second-order adaptive automaton enhances the computational expressiveness of adaptive automaton through its recursive notation, and also its skills for the use in machine learning applications were illustrated here. An architecture of machine learning to use the adaptive technology is proposed and the model of identification in limit applied in inference processes for free-context languages.

INTRODUÇÃO: Este estudo analisou o impacto da experiência em prostatectomia radical robótica na curva inicial da prostatectomia laparoscópica através dos resultados perioperatórios e funcionais e oncológicos precoces de 110 pacientes com câncer de próstata. PACIENTES E MÉTODOS: 110 pacientes, selecionados aleatoriamente, foram submetidos a PRL por dois cirurgiões com experiência prévia em cirurgia minimamente invasiva e PRR, no Instituto do Câncer do Estado de São Paulo. Os dados foram coletados prospectivamente. Foi utilizada abordagem transperitoneal simulando a técnica robótica. RESULTADOS: Houve uma redução significativa no tempo operatório que diminuiu até o caso 40, quando atingiu um platô. O volume de sangramento mediano foi 250ml (variação 50-1000ml). Nenhum paciente foi transfundido. As complicações foram distribuídas uniformemente ao longo da casuística. A taxa de margens positivas foi de 28,2% (pT2: 20%, pT3: 43,6%), e não apresentou tendência a redução. 61,3% das margens foram apicais. A taxa de continência foi de 88% e atingiu um platô próximo a 95% após 75 casos. CONCLUSÃO: Esse estudo mostra que existem múltiplas curvas no processo de aprendizado da PRL. A curva mais curta foi para tempo operatório. A curva para margens cirúrgicas não foi completada e necessita de intervenção para melhora dos resultados principalmente relacionados a margem apical. A transição entre as técnicas de prostatectomia pode ser considerada segura baseada nas baixas taxas de complicações, ausência de complicações graves ou transfusões sanguíneas / INTRODUCTION: This study analyzed the impact of the experience with Robotic-Assisted Laparoscopic Prostatectomy (RALP) on the initial experience with Laparoscopic Radical Prostatectomy (LRP) by examining perioperative results and early outcomes of 110 patients. LRPs were performed by two robotic fellowship trained surgeons with daily practice in RALP. PATIENTS and METHODS: 110 LRP was used to treat aleatory selected patients. The patients were divided into 4 groups for prospective analyses. A transperitoneal approach that simulates the RALP technique was used. RESULTS: The median operative time was 163 minutes (110 - 240), and this time significantly decreased through case 40, when the time plateaued (p = 0.0007). The median blood loss was 250 ml. No patients required blood transfusion. There were no life-threatening complications or deaths. Minor complications were uniformly distributed along the serie (P= 0,6401). The overall positive surgical margins (PSM) rate was 28.2% (20% in pT2 and 43.6% in pT3). PSM was in the prostate apex in 61.3% of cases. At the 12-month follow-up, 88% of men were continent (0-1 pad). CONCLUSION: The present study shows that there are multiple learning curves for LRP. The shallowest learning curve was seen for the operative time. Surgeons transitioning between the RALP and LRP techniques were considered competent based on the low perioperative complication rate, absence of major complications, and lack of blood transfusions. This study shows that a learning curve still exists and that there are factors that must be considered by surgeons transitioning between the two techniques

O objetivo principal deste estudo foi investigar a aprendizagem de pacientes com Doença de Parkinson (DP) em 10 jogos do vídeo game Nintendo Wii Fit Plus®, com diferentes demandas motoras e cognitivas, por meio das modificações do desempenho após o treinamento, comparando-a com a aprendizagem de indivíduos saudáveis da mesma faixa etária, em um estudo clínico, longitudinal e controlado. Dezesseis pacientes em estágio inicial da DP e 11 idosos saudáveis participaram de um treinamento que compreendeu 14 sessões de exercícios de aquecimento que precederam o treino no Nintendo Wii Fit Plus®, realizadas 2 vezes por semana. Nessas sessões, duas tentativas em 5 de 10 jogos foram realizadas, sendo que nas sessões pares foram treinados 5 jogos diferentes das sessões ímpares. Uma sessão de treino e avaliação adicional foi feita sessenta dias após o final do treinamento em cada jogo, totalizando 2 sessões adicionais para treino e avaliação da retenção. Ao final do estudo foram realizadas no total 16 sessões de treino. Aprendizado foi a principal medida de resultado sendo baseada nas pontuações obtidas durante todas as sessões, nos 10 jogos. Encontrou-se que os pacientes com DP não mostraram deficiências de aprendizado em 7 dos 10 jogos, embora tenham mostrado desempenho inferior em 5 jogos, quando comparados aos idosos. Os pacientes mostraram importantes deficiências de aprendizado em 3 outros jogos, independentemente do desempenho inicial inferior. Esta deficiência pareceu estar associada às demandas cognitivas desses jogos, que requerem tomadas de decisão rápidas, inibição de resposta, atenção dividida e memória operacional. Concluiu-se que a capacidade de pacientes com DP em melhorar e reter o desempenho após o treinamento no Nintendo Wii Fit Plus® depende grandemente das demandas dos jogos envolvidos, sobretudo as demandas cognitivas, reiterando a importância da seleção adequada dos jogos com proposta de reabilitação / The main objective of this study was to investigate the learning of Parkinson´s Disease (PD) patients in 10 games of the video game Nintendo Wii Fit Plus ® with different motor and cognitive demands, through changes in performance after training, comparing it with health elderly, in a clinical, longitudinal and controlled study. Sixteen patients in early stages of PD and 11 healthy elderly subjects participated in a training program which comprised 14 warm exercises sessions that preceded the Nintendo Wii Fit Plus® training, twice a week. In these sessions, two attempts in 5 of 10 games were held, being that on even sessions were trained 5 different games of odd sessions. A training session and further evaluation was made sixty days after the end of training in each game, totaling two additional sessions to assess retention. At the end of the study were performed, in total, 16 training sessions. Learning was the main outcome measure being based on the scores obtained during all sessions, in 10 games. It was found that PD patients showed no learning impairments in 7 of 10 games, although they have shown a lower performance in 5 games, compared to the elderly. The patients showed significant deficiencies in learning in 3 other games, regardless of the initial performance lower. This deficiency appeared to be related to the cognitive demands of those games that require quick decision making, response inhibition, divided attention and working memory. It was concluded that the ability of PD patients to improve and retain the performance after training on the Nintendo Wii Fit Plus® depends greatly on the demands of the games involved, especially the cognitive demands, reiterating the importance of proper selection of games with proposed rehabilitation

Os recentes avanços da ciência e tecnologia viabilizaram o crescimento de dados em quantidade e disponibilidade. Junto com essa explosão de informações geradas, surge a necessidade de analisar dados para descobrir conhecimento novo e útil. Desse modo, áreas que visam extrair conhecimento e informações úteis de grandes conjuntos de dados se tornaram grandes oportunidades para o avanço de pesquisas, tal como o Aprendizado de Máquina (AM) e a Mineração de Dados (MD). Porém, existem algumas limitações que podem prejudicar a acurácia de alguns algoritmos tradicionais dessas áreas, por exemplo o desbalanceamento das amostras das classes de um conjunto de dados. Para mitigar tal problema, algumas alternativas têm sido alvos de pesquisas nos últimos anos, tal como o desenvolvimento de técnicas para o balanceamento artificial de dados, a modificação dos algoritmos e propostas de abordagens para dados desbalanceados. Uma área pouco explorada sob a visão do desbalanceamento de dados são os problemas de classificação hierárquica, em que as classes são organizadas em hierarquias, normalmente na forma de árvore ou DAG (Direct Acyclic Graph). O objetivo deste trabalho foi investigar as limitações e maneiras de minimizar os efeitos de dados desbalanceados em problemas de classificação hierárquica. Os experimentos realizados mostram que é necessário levar em consideração as características das classes hierárquicas para a aplicação (ou não) de técnicas para tratar problemas dados desbalanceados em classificação hierárquica. / Recent advances in science and technology have made possible the data growth in quantity and availability. Along with this explosion of generated information, there is a need to analyze data to discover new and useful knowledge. Thus, areas for extracting knowledge and useful information in large datasets have become great opportunities for the advancement of research, such as Machine Learning (ML) and Data Mining (DM). However, there are some limitations that may reduce the accuracy of some traditional algorithms of these areas, for example the imbalance of classes samples in a dataset. To mitigate this drawback, some solutions have been the target of research in recent years, such as the development of techniques for artificial balancing data, algorithm modification and new approaches for imbalanced data. An area little explored in the data imbalance vision are the problems of hierarchical classification, in which the classes are organized into hierarchies, commonly in the form of tree or DAG (Direct Acyclic Graph). The goal of this work aims at investigating the limitations and approaches to minimize the effects of imbalanced data with hierarchical classification problems. The experimental results show the need to take into account the features of hierarchical classes when deciding the application of techniques for imbalanced data in hierarchical classification.

A Sumarização Multidocumento consiste na produção automática de um único sumário a partir de um conjunto de textos que tratam de um mesmo assunto. Essa tarefa vem se tornando cada vez mais importante, já que auxilia o processamento de grandes volumes de informação, permitindo destacar a informação mais relevante para o usuário. Nesse trabalho, são propostas e exploradas modelagens baseadas em Aprendizado Gerativo, em que a tarefa de Sumarização Multidocumento é esquematizada usando o modelo Noisy- Channel e seus componentes de modelagem de língua, de transformação e decodificação, que são apropriadamente instanciados para a tarefa em questão. Essas modelagens são formuladas com atributos superficiais e profundos. Em particular, foram definidos três modelos de transformação, cujas histórias gerativas capturam padrões de seleção de conteúdo a partir de conjuntos de textos e seus correspondentes sumários multidocumento produzidos por humanos. O primeiro modelo é relativamente mais simples, pois é composto por atributos superficiais tradicionais; o segundo modelo é mais complexo, pois, além de atributos superficiais, adiciona atributos discursivos monodocumento; finalmente, o terceiro modelo é o mais complexo, pois integra atributos superficiais, de natureza discursiva monodocumento e semântico-discursiva multidocumento, pelo uso de informação proveniente das teorias RST e CST, respectivamente. Além desses modelos, também foi desenvolvido um modelo de coerência (ou modelo de língua) para sumários multidocumento, que é projetado para capturar padrões de coerência, tratando alguns dos principais fenômenos multidocumento que a afetam. Esse modelo foi desenvolvido com base no modelo de entidades e com informações discursivas. Cada um desses modelos foi inferido a partir do córpus CSTNews de textos jornalísticos e seus respectivos sumários em português. Finalmente, foi desenvolvido também um decodificador para realizar a construção do sumário a partir das inferências obtidas. O decodificador seleciona o subconjunto de sentenças que maximizam a probabilidade do sumário de acordo com as probabilidades inferidas nos modelos de seleção de conteúdo e o modelo de coerência. Esse decodificador inclui também uma estratégia para evitar que sentenças redundantes sejam incluídas no sumário final. Os sumários produzidos a partir dessa modelagem gerativa são comparados com os sumários produzidos por métodos estatísticos do estado da arte, os quais foram implementados, treinados e testados sobre o córpus. Utilizando-se avaliações de informatividade tradicionais da área, os resultados obtidos mostram que os modelos desenvolvidos neste trabalho são competitivos com os métodos estatísticos do estado da arte e, em alguns casos, os superam. / Multi-document Summarization consists in automatically producing a unique summary from a set of source texts that share a common topic. This task is becoming more important, since it supports large volume data processing, enabling to highlight relevant information to the users. In this work, generative modeling approaches are proposed and investigated, where the Multidocument Summarization task is modeled through the Noisy-Channel framework and its components: language model, transformation model and decoding, which are properly instantiated for the correspondent task. These models are formulated with shallow and deep features. Particularly, three main transformation models were defined, establishing generative stories that capture content selection patterns from sets of source texts and their corresponding human multi-document summaries. The first model is the less complex, since its features are traditional shallow features; the second model is more complex, incorporating single-document discursive knowledge features (given by RST) to the features proposed in the first model; finally, the third model is the most complex, since it incorporates multi-document discursive knowledge features (given by CST) to the features provided by models 1 and 2. Besides these models, it was also developed a coherence model (represented by the Noisy-Channel´s language model) for multi-document summaries. This model, different from transformation models, aims at capturing coerence patterns in multi-document summaries. This model was developed over the Entity-based Model and incorporates discursive knowledge in order to capture coherence patterns, exploring multi-document phenomena. Each of these models was treined with the CSTNews córpus of journalistic texts and their corresponding summaries. Finally, a decoder to search for the summary that maximizes the probability of the estimated models was developed. The decoder selects the subset of sentences that maximize the estimated probabilities. The decoder also includes an additional functionality for treating redundancy in the decoding process by using discursive information from the CST. The produced summaries are compared with the summaries produced by state of the art generative models, which were also treined and tested with the CSTNews corpus. The evaluation was carried out using traditional informativeness measures, and the results showed that the generative models developed in this work are competitive with the state of the art statistical models, and, in some cases, they outperform them. .

Nos dias atuais há uma quantidade massiva de dados textuais sendo produzida e armazenada diariamente na forma de e-mails, relatórios, artigos e postagens em redes sociais ou blogs. Processar, organizar ou gerenciar essa grande quantidade de dados textuais manualmente exige um grande esforço humano, sendo muitas vezes impossível de ser realizado. Além disso, há conhecimento embutido nos dados textuais, e analisar e extrair conhecimento de forma manual também torna-se inviável devido à grande quantidade de textos. Com isso, técnicas computacionais que requerem pouca intervenção humana e que permitem a organização, gerenciamento e extração de conhecimento de grandes quantidades de textos têm ganhado destaque nos últimos anos e vêm sendo aplicadas tanto na academia quanto em empresas e organizações. Dentre as técnicas, destaca-se a classificação automática de textos, cujo objetivo é atribuir rótulos (identificadores de categorias pré-definidos) à documentos textuais ou porções de texto. Uma forma viável de realizar a classificação automática de textos é por meio de algoritmos de aprendizado de máquina, que são capazes de aprender, generalizar, ou ainda extrair padrões das classes das coleções com base no conteúdo e rótulos de documentos textuais. O aprendizado de máquina para a tarefa de classificação automática pode ser de 3 tipos: (i) indutivo supervisionado, que considera apenas documentos rotulados para induzir um modelo de classificação e classificar novos documentos; (ii) transdutivo semissupervisionado, que classifica documentos não rotulados de uma coleção com base em documentos rotulados; e (iii) indutivo semissupervisionado, que considera documentos rotulados e não rotulados para induzir um modelo de classificação e utiliza esse modelo para classificar novos documentos. Independente do tipo, é necessário que as coleções de documentos textuais estejam representadas em um formato estruturado para os algoritmos de aprendizado de máquina. Normalmente os documentos são representados em um modelo espaço-vetorial, no qual cada documento é representado por um vetor, e cada posição desse vetor corresponde a um termo ou atributo da coleção de documentos. Algoritmos baseados no modelo espaço-vetorial consideram que tanto os documentos quanto os termos ou atributos são independentes, o que pode degradar a qualidade da classificação. Uma alternativa à representação no modelo espaço-vetorial é a representação em redes, que permite modelar relações entre entidades de uma coleção de textos, como documento e termos. Esse tipo de representação permite extrair padrões das classes que dificilmente são extraídos por algoritmos baseados no modelo espaço-vetorial, permitindo assim aumentar a performance de classificação. Além disso, a representação em redes permite representar coleções de textos utilizando diferentes tipos de objetos bem como diferentes tipos de relações, o que permite capturar diferentes características das coleções. Entretanto, observa-se na literatura alguns desafios para que se possam combinar algoritmos de aprendizado de máquina e representações de coleções de textos em redes para realizar efetivamente a classificação automática de textos. Os principais desafios abordados neste projeto de doutorado são (i) o desenvolvimento de representações em redes que possam ser geradas eficientemente e que também permitam realizar um aprendizado de maneira eficiente; (ii) redes que considerem diferentes tipos de objetos e relações; (iii) representações em redes de coleções de textos de diferentes línguas e domínios; e (iv) algoritmos de aprendizado de máquina eficientes e que façam um melhor uso das representações em redes para aumentar a qualidade da classificação automática. Neste projeto de doutorado foram propostos e desenvolvidos métodos para gerar redes que representem coleções de textos, independente de domínio e idioma, considerando diferentes tipos de objetos e relações entre esses objetos. Também foram propostos e desenvolvidos algoritmos de aprendizado de máquina indutivo supervisionado, indutivo semissupervisionado e transdutivo semissupervisionado, uma vez que não foram encontrados na literatura algoritmos para lidar com determinados tipos de relações, além de sanar a deficiência dos algoritmos existentes em relação à performance e/ou tempo de classificação. É apresentado nesta tese (i) uma extensa avaliação empírica demonstrando o benefício do uso das representações em redes para a classificação de textos em relação ao modelo espaço-vetorial, (ii) o impacto da combinação de diferentes tipos de relações em uma única rede e (iii) que os algoritmos propostos baseados em redes são capazes de superar a performance de classificação de algoritmos tradicionais e estado da arte tanto considerando algoritmos de aprendizado supervisionado quanto semissupervisionado. As soluções propostas nesta tese demonstraram ser úteis e aconselháveis para serem utilizadas em diversas aplicações que envolvam classificação de textos de diferentes domínios, diferentes características ou para diferentes quantidades de documentos rotulados. / A massive amount of textual data, such as e-mails, reports, articles and posts in social networks or blogs, has been generated and stored on a daily basis. The manual processing, organization and management of this huge amount of texts require a considerable human effort and sometimes these tasks are impossible to carry out in practice. Besides, the manual extraction of knowledge embedded in textual data is also unfeasible due to the large amount of texts. Thus, computational techniques which require little human intervention and allow the organization, management and knowledge extraction from large amounts of texts have gained attention in the last years and have been applied in academia, companies and organizations. The tasks mentioned above can be carried out through text automatic classification, in which labels (identifiers of predefined categories) are assigned to texts or portions of texts. A viable way to perform text automatic classification is through machine learning algorithms, which are able to learn, generalize or extract patterns from classes of text collections based on the content and labels of the texts. There are three types of machine learning algorithms for automatic classification: (i) inductive supervised, in which only labeled documents are considered to induce a classification model and this model are used to classify new documents; (ii) transductive semi-supervised, in which all known unlabeled documents are classified based on some labeled documents; and (iii) inductive semi-supervised, in which labeled and unlabeled documents are considered to induce a classification model in order to classify new documents. Regardless of the learning algorithm type, the texts of a collection must be represented in a structured format to be interpreted by the algorithms. Usually, the texts are represented in a vector space model, in which each text is represented by a vector and each dimension of the vector corresponds to a term or feature of the text collection. Algorithms based on vector space model consider that texts, terms or features are independent and this assumption can degrade the classification performance. Networks can be used as an alternative to vector space model representations. Networks allow the representations of relations among the entities of a text collection, such as documents and terms. This type of representation allows the extraction patterns which are not extracted by algorithms based on vector-space model. Moreover, text collections can be represented by networks composed of different types of entities and relations, which provide the extraction of different patterns from the texts. However, there are some challenges to be solved in order to allow the combination of machine learning algorithms and network-based representations to perform text automatic classification in an efficient way. The main challenges addressed in this doctoral project are (i) the development of network-based representations efficiently generated which also allows an efficient learning; (ii) the development of networks which represent different types of entities and relations; (iii) the development of networks which can represent texts written in different languages and about different domains; and (iv) the development of efficient learning algorithms which make a better use of the network-based representations and increase the classification performance. In this doctoral project we proposed and developed methods to represent text collections into networks considering different types of entities and relations and also allowing the representation of texts written in any language or from any domain. We also proposed and developed supervised inductive, semi-supervised transductive and semi-supervised inductive learning algorithms to interpret and learn from the proposed network-based representations since there were no algorithms to handle certain types of relations considered in this thesis. Besides, the proposed algorithms also attempt to obtain a higher classification performance and a faster classification than the existing network-based algorithms. In this doctoral thesis we present (i) an extensive empirical evaluation demonstrating the benefits about the use of network-based representations for text classification, (ii) the impact of the combination of different types of relations in a single network and (iii) that the proposed network-based algorithms are able to surpass the classification performance of traditional and state-of-the-art algorithms considering both supervised and semi-supervised learning. The solutions proposed in this doctoral project have proved to be advisable to be used in many applications involving classification of texts from different domains, areas, characteristics or considering different numbers of labeled documents.

O Transtorno do Espectro do Autismo (TEA) é um transtorno do neurodesenvolvimento que afeta principalmente as habilidades de interação social dos indivíduos. Para auxiliar no diagnóstico, estudos têm utilizado técnicas de rastreamento de olhar, mas, em geral, os sinais são interpretados manualmente ou a automatização considera somente alguns dos indícios que podem definir a presença do TEA em indivíduos. O presente projeto visa a preencher esta lacuna, propondo utilizar os dados do rastreamento do olhar para o desenvolvimento de um modelo de atenção visual para TEA e para Desenvolvimento Típico (DT). A partir desses modelos, é construído um classificador que visará auxiliar no diagnóstico do TEA. Para alcançar o objetivo proposto, foram realizadas as seguintes etapas: revisão bibliográfica, aprovação do comitê de ética, definição do modelo de atenção visual, implementação do modelo, análise e publicação dos resultados. Os métodos foram testados com técnica de validação cruzada e construção de curva ROC. Os resultados mostraram que o modelo de atenção visual desenvolvido é capaz de prever a atenção visual do grupo TEA e do grupo DT, e que o método para classificação desenvolvido consegue classificar um indivíduo com TEA com média de 90\\% de precisão e 83\\% de especificidade, atingindo no melhor resultado 96\\% de precisão e 93\\% de especificidade. Espera-se que o método possa ser utilizado por profissionais da área de saúde e que sirva de base também para outras aplicações / Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder that affects mainly social interaction skills of individuals. In order to aid the diagnosis, studies have used eye-tracking techniques, but, in general, the signals are interpreted manually or the automation considers only some of the evidence that may define the presence of the ASD in individuals considering eye-tracking signals. This project aims at contributing to this challenge, processing data provided from eye-tracking based on a visual attention model for ASD and Typical Development (TD). From this model its build a classifier that will aid ASD diagnosis. To achieve the proposed goal, the following steps were performed: literature review, approval of the ethics committee, definition of a visual attention model, model implementation, analysis and publication of results. The methods were tested with cross-validation technique and ROC curve construction. The results showed that the developed model is able to predict visual attention of the TEA group and the DT group, and that the developed training method can classify an individual with TEA with an average of 90\\% of precision and 83\\% of specificity. In the best result was achive 96\\% of accuracy and 93\\% of specificity. It is expected that the method can be used by health professionals and also serve as a basis for other applications

A operação eficiente do sistema é uma ferramenta fundamental para que sua vida útil se prolongue o máximo possível, garantindo o perfeito atendimento aos consumidores, além de manter os custos com energia elétrica e manutenção dentro de padrões aceitáveis. Para uma eficiente operação, é fundamental o conhecimento do sistema, pois, através deste, com ferramentas como modelos de simulação hidráulica, otimização e definição de regras, é possível fornecer ao operador condições de operacionalidade das unidades do sistema de forma racional, não dependendo exclusivamente de sua experiência pessoal, mantendo a confiabilidade do mesmo. Neste trabalho é desenvolvido um modelo computacional direcionado ao controle operacional ótimo de sistemas de macro distribuição de água potável, utilizando um simulador hidráulico, um algoritmo de otimização, considerando dois objetivos (custos de energia elétrica e benefícios hidráulicos) e um algoritmo de aprendizado para extração de regras operacionais para o sistema. Os estudos foram aplicados no sistema de macro distribuição da cidade de Goiânia. Os resultados demonstraram que podem ser produzidas estratégias operacionais satisfatórias para o sistema em substituição ao julgamento pessoal do operador. / The efficient operation of a system is a fundamental tool to postpone the system’s service life as much as possible, thus ensuring a good service to the consumer while keeping electrical energy and maintenance costs at acceptable levels. Efficient operation requires knowledge of the system, for this knowledge, supported by tools such as models for hydraulic simulation, optimization, and definition of rules, provides the operator with proper conditions for the rational operating of the system’s units without depending exclusively on personal experience while maintaining the system’s reliability. In this work is developed a computational model for the optimal operation control of macro water distribution systems using a hydraulic simulator, an optimization algorithm, and a learn algorithm to extract operational rules (strategies) for the system. These studies are to be based on the macro system of the city of Goiânia, in Brazil. The results show that solutions for satisfactory operation can be quickly produced as a substitute to the personal judgment of the operator.

O estudo de redes complexas tem alavancado um tremendo interesse em anos recentes. Uma das características salientes de redes complexas é a presença de comunidades, ou grupos de nós densamente conectados. A detecção de comunidades pode não apenas ajudar a entender as estruturas topológicas de redes complexas, mas também pode fornecer novas técnicas para aplicações reais, como mineração de dados. Neste trabalho, propomos um novo modelo para detecção de comunidades em redes complexas, no qual várias partículas caminham na rede e competem umas com as outras para marcar seu próprio território e rejeitar partículas intrusas. O processo atinge o equilíbrio dinâmico quando cada comunidade tem apenas uma partícula. Nossa abordagem não apenas pode obter bons resultados na detecção de comunidades, como também apresenta diversas características interessantes: 1) O processo de competição de partículas é similar a muitos processos naturais e sociais, tais como competição de animais por recursos, exploração territorial por humanos (animais), campanhas eleitorais, etc.. Portanto, o modelo proposto neste trabalho pode ser útil para simular a dinâmica evolutiva de tais processos. 2) Neste modelo, nós introduzimos uma regra para controlar o nível de aleatoriedade do passeio da partícula. Descobrimos que uma pequena porção de aleatoriedade pode aumentar bastante a taxa de detecção de comunidades. Nossa descoberta é análoga ao notável fenômeno chamado ressonância estocástica onde o desempenho de um sistema determinístico não-linear pode ser bastante melhorado através da introdução de um certo nível de ruído. É interessante notar que tal fenômeno é observado em uma situação diferente aos sistemas clássicos de ressonância estocástica. 3) Nossa descoberta indica que a aleatoriedade tem um papel importante em sistemas evolutivos. Ela serve para automaticamente escapar de armadilhas não desejáveis e explorar novos espaços, isto é, ela é um descobridor de novidades. 4) Uma análise quantitativa para processo de competição entre duas particulas e duas comunidades foi conduzida, a qual é um passo de avanço para desenvolvimento de teoria fundamental de aprendizado competitivo / Study of complex networks has triggered tremendous interests in recent years. One of the salient features of complex networks is the presence of communities, or groups of densely connected nodes. Community detection can not only help to understand the topological structure of complex networks, but also provide new techniques for real applications, such as data mining. In this work, a new model for complex network community detection is proposed, in which several particles walk in the network and compete with each other to mark their own territory and reject particle intruders. The process reaches dynamics equilibrium when each community has only one particle. This approach not only can get good community detection results, but also presents several interesting features: 1) The particle competition process is rather similar to many natural and social processes, such as resource competition by animals, territory exploration by humans (animal), election campaigns, etc.. Thus, the model proposed in this work may be useful to simulate dynamical evolution of such processes. 2) In this model, a rule to control the level of randomness of particle walking is introduced. We found a small portion of randomness can largely improve the community detection rate. Such a finding is analogous to a remarkable phenomenon called stochastic resonance (SR) where the performance of a nonlinear deterministic system can be largely enhanced by introducing a certain level of noise. Interestingly, such a SR-type phenomenon is observed in quite a different situation from classical SR systems. 3) Our finding indicates that randomness has an important role in evolutionary systems and in machine learning. It serves to automatically escape some undesirable traps and explore new spaces, i.e., it is a novelty finder. 4) A quantitative analysis for two particle competition in two communities is provided. This is a step toward the development of fundamental theory of competitive learning

Algoritmos de aprendizado de máquina são frequentemente os mais indicados em uma grande variedade de aplicações de mineração dados. Entretanto, a maioria das pesquisas em aprendizado de máquina refere-se ao problema bem definido de encontrar um modelo (geralmente de classificação) de um conjunto de dados pequeno, relativamente bem preparado para o aprendizado, no formato atributo-valor, no qual os atributos foram previamente selecionados para facilitar o aprendizado. Além disso, o objetivo a ser alcançado é simples e bem definido (modelos de classificação precisos, no caso de problemas de classificação). Mineração de dados propicia novas direções para pesquisas em aprendizado de máquina e impõe novas necessidades para outras. Com a mineração de dados, algoritmos de aprendizado estão quebrando as restrições descritas anteriormente. Dessa maneira, a grande contribuição da área de aprendizado de máquina para a mineração de dados é retribuída pelo efeito inovador que a mineração de dados provoca em aprendizado de máquina. Nesta tese, exploramos alguns desses problemas que surgiram (ou reaparecem) com o uso de algoritmos de aprendizado de máquina para mineração de dados. Mais especificamente, nos concentramos seguintes problemas: Novas abordagens para a geração de regras. Dentro dessa categoria, propomos dois novos métodos para o aprendizado de regras. No primeiro, propomos um novo método para gerar regras de exceção a partir de regras gerais. No segundo, propomos um algoritmo para a seleção de regras denominado Roccer. Esse algoritmo é baseado na análise ROC. Regras provêm de um grande conjunto externo de regras e o algoritmo proposto seleciona regras baseado na região convexa do gráfico ROC. Proporção de exemplos entre as classes. Investigamos vários aspectos relacionados a esse tópico. Primeiramente, realizamos uma série de experimentos em conjuntos de dados artificiais com o objetivo de testar nossa hipótese de que o grau de sobreposição entre as classes é um fator complicante em conjuntos de dados muito desbalanceados. Também executamos uma extensa análise experimental com vários métodos (alguns deles propostos neste trabalho) para balancear artificialmente conjuntos de dados desbalanceados. Finalmente, investigamos o relacionamento entre classes desbalanceadas e pequenos disjuntos, e a influência da proporção de classes no processo de rotulação de exemplos no algoritmo de aprendizado de máquina semi-supervisionado Co-training. Novo método para a combinação de rankings. Propomos um novo método, chamado BordaRank, para construir ensembles de rankings baseado no método de votação borda count. BordaRank pode ser aplicado em qualquer problema de ordenação binária no qual vários rankings estejam disponíveis. Resultados experimentais mostram uma melhora no desempenho com relação aos rankings individuais, alem de um desempenho comparável com algoritmos mais sofisticados que utilizam a predição numérica, e não rankings, para a criação de ensembles para o problema de ordenação binária. / Machine learning algorithms are often the most appropriate algorithms for a great variety of data mining applications. However, most machine learning research to date has mainly dealt with the well-circumscribed problem of finding a model (generally a classifier) given a single, small and relatively clean dataset in the attribute-value form, where the attributes have previously been chosen to facilitate learning. Furthermore, the end-goal is simple and well-defined, such as accurate classifiers in the classification problem. Data mining opens up new directions for machine learning research, and lends new urgency to others. With data mining, machine learning is now removing each one of these constraints. Therefore, machine learning's many valuable contributions to data mining are reciprocated by the latter's invigorating effect on it. In this thesis, we explore this interaction by proposing new solutions to some problems due to the application of machine learning algorithms to data mining applications. More specifically, we contribute to the following problems. New approaches to rule learning. In this category, we propose two new methods for rule learning. In the first one, we propose a new method for finding exceptions to general rules. The second one is a rule selection algorithm based on the ROC graph. Rules come from an external larger set of rules and the algorithm performs a selection step based on the current convex hull in the ROC graph. Proportion of examples among classes. We investigated several aspects related to this issue. Firstly, we carried out a series of experiments on artificial data sets in order to verify our hypothesis that overlapping among classes is a complicating factor in highly skewed data sets. We also carried out a broadly experimental analysis with several methods (some of them proposed by us) that artificially balance skewed datasets. Our experiments show that, in general, over-sampling methods perform better than under-sampling methods. Finally, we investigated the relationship between class imbalance and small disjuncts, as well as the influence of the proportion of examples among classes in the process of labelling unlabelled cases in the semi-supervised learning algorithm Co-training. New method for combining rankings. We propose a new method called BordaRanking to construct ensembles of rankings based on borda count voting, which could be applied whenever only the rankings are available. Results show an improvement upon the base-rankings constructed by taking into account the ordering given by classifiers which output continuous-valued scores, as well as a comparable performance with the fusion of such scores.