Este trabalho apresenta um estudo sobre a aplicação de técnicas de aprendizagem de máquina na análise do processo ingestivo de ruminantes, contemplando as etapas de preparação e classificação dos dados. O estudo desenvolvido resultou no desenvolvimento de um sistema utilizado para classificar de maneira automatizada diferentes eventos realizados por ruminantes durante a ingestão de alimentos e também alimentos consumidos pelos animais. Classificar padrões no comportamento ingestivo de ruminantes serve como base para estudos relacionados à nutrição animal bem como a identificação de dados relacionados a saúde animal. Neste trabalho, o conhecimento é obtido por meio da classificação de padrões usando redes neurais artificiais e árvores de decisão. Os dados foram coletados usando sensores a fibra ótica baseados em redes de Bragg (FBG), fixados na mandíbula do animal sob estudo. Foram realizados ensaios in vitro, com base em uma mandíbula cadavérica de um caprino, bem como ensaios in vivo para análise do processo mastigatório de um bovino da espécie Bos taurus. Diferentes tipos de materiais e plantas forrageiras foram usados para medir forças biomecânicas envolvidas no processo de mastigação do alimento. Os dados obtidos nos ensaios são pré-processados e utilizados para o treinamento dos algoritmos de aprendizagem de máquina. Resultados experimentais mostram que é possível classificar diferentes forrageiras e eventos envolvidos no processo ingestivo de ruminantes, contribuindo para melhoria da eficiência da atual metodologia de avaliação de consumo animal. / In this work, a system to automate the classification of chewing patterns of ruminants is developed. Pattern classification of ingestive behavior in grazing animals has extreme importance in studies related to animal nutrition, growing and health. The proposal is based on data collected by optical fiber Bragg grating sensors (FBG). The collected data are processed by machine learning techniques. The FBG sensors measure the biomechanical strain during jaw movements. In vitro tests were performed based on a cadaveric mandible of a goat and in vivo tests were performed by monitoring the food intake process of a steer. For the pattern classification a classic model of decision tree and artificial neural network were used. Experimental results show that the proposed approaches for pattern classification have been capable to differentiate the materials and events involved in the chewing process. Experimental results show that it is possible to classify different forage and events involved in the ingestive behaviour of ruminants, that contributes to improving the current methodology for monitoring the animal consumption efficiency.

Orientador: Lucia Helena de Oliveira Gerardi / Banca: Dulce Consuelo Andreatta Whitaker / Banca: João Francisco de Abreu / Banca: Lindon Fonseca Matias / Banca: Mônica Giacomassi de Menezes de Magalhães / Resumo: As técnicas de análise de dados e de busca de soluções fornecidas pela Computação Inteligente tiveram, nos últimos tempos, um grande avanço em seu desenvolvimento. Essas técnicas têm sido utilizadas com eficácia e eficiência no tratamento de problemas complexos e/ou que possuam uma grande quantidade de dados a serem processados. A integração destas técnicas com as ferramentas computacionais de produção e análise de informações geográficas (Geoprocessamento) é, portanto, muito vantajosa, especialmente com relação à grande quantidade de dados geralmente envolvida nas questões de natureza espacial. Este trabalho apresenta dois exemplos de uso de técnicas de Computação Inteligente em procedimentos de produção e análise de informações geográficas: um Sistema de Raciocínio Nebuloso (baseado na Lógica Nebulosa) para a construção de um mapa de fertilidade de solos, e uma Rede Neural Artificial para a identificação de agrupamentos espaciais em dados sócio-econômicos. Os dois exemplos foram conduzidos utilizando-se um software especialmente construído para esta finalidade, denominado GAIA - Geoprocessamento Apoiado por Inteligência Artificial -, e que doravante está disponível como Software Livre para qualquer pesquisador interessado em utilizar estas ferramentas. O estudo conclui que o uso das técnicas provenientes da computação inteligente, em comparação com técnicas tradicionais de análise de dados, contribuiu para um aumento da qualidade dos resultados obtidos. / Abstract: Data analysis and problem solving techniques supplied by Soft Computing have had, lately, a great advance in their development. These techniques have been used with effectiveness and efficiency to deal with complex problems and/or problems that have too much data to be processed. The integration of such techniques with the tools for computational geographic information analysis (Geocomputation) is therefore very advantageous, especially in relation to the great quantity of data normally involved in spatial matters. This study presents two examples on how to use Soft Computing techniques in conjunction with geographic information analysis procedures: a Fuzzy Reasoning System (based on Fuzzy Logic) to build a soil fertility map, and an Artificial Neural Network to identify spatial clusters in socioeconomic data. Both examples were conducted using a software specifically developed towards this objective, called GAIA - Artificial Intelligence Supported Geocomputation, from now on available as a Free Software to any interested researcher. The study arrives at the conclusion that the use of soft computing techniques, as compared to classical procedures, leads to an increased quality on the final results. / Doutor

Este trabalho apresenta um estudo sobre a aplicação de técnicas de aprendizagem de máquina na análise do processo ingestivo de ruminantes, contemplando as etapas de preparação e classificação dos dados. O estudo desenvolvido resultou no desenvolvimento de um sistema utilizado para classificar de maneira automatizada diferentes eventos realizados por ruminantes durante a ingestão de alimentos e também alimentos consumidos pelos animais. Classificar padrões no comportamento ingestivo de ruminantes serve como base para estudos relacionados à nutrição animal bem como a identificação de dados relacionados a saúde animal. Neste trabalho, o conhecimento é obtido por meio da classificação de padrões usando redes neurais artificiais e árvores de decisão. Os dados foram coletados usando sensores a fibra ótica baseados em redes de Bragg (FBG), fixados na mandíbula do animal sob estudo. Foram realizados ensaios in vitro, com base em uma mandíbula cadavérica de um caprino, bem como ensaios in vivo para análise do processo mastigatório de um bovino da espécie Bos taurus. Diferentes tipos de materiais e plantas forrageiras foram usados para medir forças biomecânicas envolvidas no processo de mastigação do alimento. Os dados obtidos nos ensaios são pré-processados e utilizados para o treinamento dos algoritmos de aprendizagem de máquina. Resultados experimentais mostram que é possível classificar diferentes forrageiras e eventos envolvidos no processo ingestivo de ruminantes, contribuindo para melhoria da eficiência da atual metodologia de avaliação de consumo animal. / In this work, a system to automate the classification of chewing patterns of ruminants is developed. Pattern classification of ingestive behavior in grazing animals has extreme importance in studies related to animal nutrition, growing and health. The proposal is based on data collected by optical fiber Bragg grating sensors (FBG). The collected data are processed by machine learning techniques. The FBG sensors measure the biomechanical strain during jaw movements. In vitro tests were performed based on a cadaveric mandible of a goat and in vivo tests were performed by monitoring the food intake process of a steer. For the pattern classification a classic model of decision tree and artificial neural network were used. Experimental results show that the proposed approaches for pattern classification have been capable to differentiate the materials and events involved in the chewing process. Experimental results show that it is possible to classify different forage and events involved in the ingestive behaviour of ruminants, that contributes to improving the current methodology for monitoring the animal consumption efficiency.

A presente dissertação trata da estipulação de limite de crédito para empresas clientes, de modo automático, com o uso de técnicas de Inteligência Computacional, especificamente redes neurais artificiais (RNA). Na análise de crédito as duas situações mais críticas são a liberação do crédito, de acordo com o perfil do cliente, e a manutenção deste limite ao longo do tempo de acordo com o histórico do cliente. O objeto desta dissertação visa a automação da estipulação do limite de crédito, implementando uma RNA que possa aprender com situações já ocorridas com outros clientes de perfil parecido e que seja capaz de tomar decisões baseando-se na política de crédito apreendida com um Analista de Crédito. O objetivo é tornar o sistema de crédito mais seguro para o credor, pois uma análise correta de crédito de um cliente reduz consideravelmente os índices de inadimplência e mantém as vendas num patamar ótimo. Para essa análise, utilizouse a linguagem de programação VB.Net para o sistema de cadastro e se utilizou do MatLab para treinamento das RNAs. A dissertação apresenta um estudo de caso, onde mostra a forma de aplicação deste software para a análise de crédito. Os resultados obtidos aplicando-se as técnicas de RNAs foram satisfatórias indicando um caminho eficiente para a determinação do limite de crédito. / This research deals with the credit limit stipulation for corporate clients, automatically, with the use of Computational Intelligence techniques, specifically artificial neural networks (ANN). In the analysis of credit, the two most critical situations are release of credit, according to the customer profile, and maintain the credit according to the customer history. The object of this work aims at automating the stipulated credit limit at the time of initial registration of the customer. The main focus of this work is to make an ANN can provide the credit limit, learning from situations that have occurred with other clients of similar profile and is able to make decisions based on the credit policy seized with a Credit Analyst. The goal is to make the system more secure credit to the lender, for a correct analysis of the creditworthiness of a customer drops considerably default rates and maintains a sales plateau great. For this analysis, we used the VB.Net programming language for the registration system of MatLab and was used for training ANNs. The paper presents a case study, which shows how to apply this software to credit analysis. The results obtained applying the techniques ANNs were satisfactory showing an efficient way to determine the credit limit.

No presente trabalho, é testada e avaliada a aplicação de Redes Neurais Artificiais no combate de trapaças (cheating, em inglês) do tipo speed cheating em jogos online massivos de múltiplos jogadores, também conhecidos como MMOG (Massively Multi- player Online Games). Os MMOG representam um modelo de negócio onde quantias significativas de recursos financeiros estão envolvidas, e crescem a cada dia. Os mode- los para o combate de trapaças, que possam afastar jogadores de jogos ou servidores, estão localizados na camada de rede, à nível de protocolo. Analisando o estado-da-arte, constatou-se que não existem trabalhos explorando a área de Inteligência Artificial para este fim, tornando-se assim relevante o estudo de sua aplicabilidade. As Redes Neurais Artificiais foram escolhidas por terem grande poder de abstração, generalização e plasti- cidade. Através dos resultados obtidos comparando-se duas abordagens de arquiteturas, as redes Perceptron de múltiplas camadas (MLP) e as redes com atraso no tempo focadas (FTLFN), é possível constatar que é viável a utilização das mesmas para este fim, tendo-se alcançado resultados positivos no combate de speed cheating em MMOGs. / In the present work, Artificial Neural Networks are tested and evaluated in order to avoid a specific type of cheating, called Speed Cheating, in massively multi-player online games (MMOG). The MMOG represent a business model where meaningful financial resources amounts are involved, and increase each day. The models to avoid cheating, that could keep off players from games and servers, are localized in the network layer, at the protocol level. Examining the state-of-art, it was observed that research explor- ing the Artificial Intelligence application to this goal becomes relevant. The Artificial Neural Networks were chosen by their significant abstraction, generalization and plas- ticity characteristics. Through the results’s comparison from two different architectures approaches, the multi layer Perceptron network (MLP) and the focused time lagged net- work (FTLFN), it was possible to conclude that their utilization avoiding speed cheating in MMOG is possible, once good results were found in this work.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um fluxo de projeto de circuitos digitais integrados, visando a incluir células geradas automaticamente pela ferramenta ASTRAN. Como parte integrante deste novo fluxo, desenvolveu-se uma nova técnica de comparação entre células, utilizando Redes Neurais Artificiais, para a modelagem das células ASTRAN, esta técnica se mostrou flexível ao se adaptar a diversos tipos de células e com resultados robustos tendo 5% de desvio padrão e 4% para o erro relativo. Também, foi criada uma ferramenta capaz de substituir células comerciais por células ASTRAN, tendo como objetivo melhorar as características de potência consumida e área utilizada pelo circuito, e por fim gerando um circuito misto composto de células comerciais feitas à mão e células ASTRAN geradas automaticamente. O foco principal deste trabalho encontra-se na integração do fluxo de geração de células geradas automaticamente a um fluxo de síntese comercial de circuitos digitais. Os resultados obtidos mostraram-se promissores, obtendo-se ganhos em redução de área e potência dos circuitos analisados. Em média os circuitos tiveram uma redução de 3,77% na potência consumida e 1,25% menos área utilizada. Com um acréscimo de 0,64% por parte do atraso total do circuito. / This work presents the development of a design flow for digital integrated circuits, including cells generated automatically by the ASTRAN tool. Moreover, a new technique, using Artificial Neural Networks, was developed to perform a comparison between two different cells, i.e. commercial and ASTRAN’s cell. This technique proved to be flexible when adapting to several types of cells and with robust results having 5% of standard deviation and 4% for relative error. Also, a new tool was developed, capable of performing cell replacement between ASTRAN and commercial cells, to improve power consumption an used area. Finally a mixed circuit composed of handmade commercial cells and cells automatically generated by ASTRAN was generated. A target was to mix an automatic cell synthesis tool with commercial synthesis tools dedicated to standard cells. Comparisons have shown that our approach was able to produce satisfactory results related area and power consumption. In average the circuits had a reduction of 3.77% in the power consumed and 1.25% less used area. With an increase of 0.64% due to the total delay of the circuit.

A Escherichia coli patogênica aviária (APEC), pertence à família Enterobacteriacea, é responsável por vários processos patológicos nas aves, atuando como agente primário ou secundário na aerossaculite, pericardite, perihepatite, peritonite, salpingite, onfalite, celulite, entre outros. O presente estudo aborda a resistência a antimicrobianos de amostras de E. coli (APEC) de uma forma inovadora, utilizando como ferramenta as redes neurais artificiais, metodologia inserida na linha de pesquisa do CDPA (Centro de Diagnóstico e Pesquisa em Patologia Aviária). A utilização de inteligência artificial, especificamente, as redes neurais artificiais (RNAs), está sendo crescentemente empregada como ferramenta para a análise de dados não lineares e multivariados, característica comum em fenômenos biológicos. O objetivo do presente trabalho foi demonstrar que é possível predizer o uso de antimicrobianos, utilizando trinta e oito genes responsáveis por distintos fatores de virulência, oriundos das amostras de Escherichia coli isoladas de frango de corte, através das redes neurais artificiais (RNAs). Além disso, verificou-se a relação entre o índice de patogenicidade (IP) e a resistência aos quatorze antimicrobianos que fazem parte do banco de dados usado para o desenvolvimento deste estudo. Neste trabalho foram utilizados os dados disponíveis referentes a 256 amostras de E. coli isoladas de camas de aviários, lesões de celulite e quadros respiratórios de frangos de corte. Para a confecção das redes neurais artificiais as entradas escolhidas foram: os índices de patogenicidade, as lesões induzidas em pintos de um dia de idade, a caracterização dos genes associados à patogenicidade, o bioquimismo, a origem das amostras e por fim, a motilidade. As redes neurais artificiais foram criadas realizando associações entre as variáveis de entrada com o objetivo de encontrar o modelo mais ajustado. As saídas utilizadas de acordo com Salle (2009) foram o comportamento das cepas de Escherichia coli frente aos 14 antimicrobianos. Para verificar se existia diferença significativa entre as médias dos índices de patogenicidade (IP) e as amostras sensíveis e resistentes aos 14 antimicrobianos utilizados neste estudo, realizou-se análise estatística com o auxílio do software JMP® 9.0.1 (SAS Institute Inc., 2010). Os resultados obtidos demonstram que as redes neurais artificiais foram capazes de realizar a classificação correta do comportamento das amostras com amplitude de 74,22% a 98,44%, desta forma tornando possível predizer a resistência antimicrobiana da Escherichia coli, através de modelo das RNAs. A análise estatística realizada para verificar a relação entre o IP e a resistência aos 14 antimicrobianos demonstrou que estas são variáveis independentes. Ou seja, podem haver picos no IP sem alteração na resistência antimicrobiana, ou até mesmo o contrário, alterações na resistência antimicrobiana sem mudanças no IP. / The avian pathogenic Escherichia coli (APEC), belongs to the family Enterobacteriacea, is responsible for various pathological processes in poultry, acting as an agent in the primary or secondary lesion such as: sacculitis, pericarditis, perihepatitis, peritonitis, salpingitis, omphalitis, cellulitis, among others. This study addresses the antimicrobial resistance of E. coli (APEC) strains in an innovative way, using tools such as artificial neural networks, methodology embedded in the CDPA´s search line (Center for Diagnostics and Research in Avian Pathology). The use of artificial intelligence, specifically artificial neural networks (RNAs), is being increasingly used as a tool for data analysis and nonlinear multivariate, common feature in biological phenomena. The objective of this study was to demonstrate that it is possible to predict the use of antimicrobials, using thirty-eight distinct genes responsible for virulence factors, derived from Escherichia coli isolates from broiler, through artificial neural networks (ANNs). Besides, it was found the relationship between pathogenicity index (PI) and resistance to fourteen antimicrobial forming part of the database used for the development of this study. In this study was used the data available for 256 samples of E. coli isolated from broiler litter, lesion of cellulitis and respiratory symptoms in broilers. To make the neural network inputs have been chosen: the indices of pathogenicity, the induced lesions in chicks at day old, characterization of genes associated with pathogenicity, biochemism, the source of samples and finally motility. Artificial neural networks have been created making associations between the input variables in order to find the best adjusted model. The outputs used according Salle (2009) was the behavior of Escherichia coli strains compared to 14 antimicrobials. To check whether there was a significant difference between the average indices for pathogenicity (IP) and the sensitive and resistant samples to 14 antimicrobials used in this study, statistical analysis was performed with the help of software JMP ® 9.0.1 (SAS Institute Inc., 2010). The results show that artificial neural networks were able of performing correct classification of the behavior of the samples with an amplitude of 74.22% to 98.44%, thereby making it possible to predict the antibiotic resistance of Escherichia coli, using ANNs model. The statistical analysis performed to assess the relationship between IP and resistance to 14 antibiotics showed that these variables are independent. That is, it can happen peaks in IP without change in antimicrobial resistance, or even the opposite, changes in antimicrobial resistance without changes in IP.

Este trabalho apresenta um estudo sobre o paradigma de Algoritmos Genéticos aplicados a área de Predições de Séries Temporais. O resultado deste trabalho é apresentado na forma de comparação dos resultados obtidos entre o Modelo Clássico de Predição (UCM), Redes Neurais Artificiais (RNAs) e o modelo de Algoritmos Genéticos desenvolvido neste trabalho. Este estudo foi realizado trabalhando-se basicamente com o Índice Mensal de Produção Industrial do Estado do Rio Grande do Sul fornecido pelo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). Os resultados obtidos mostram que os Algoritmos Genéticos podem atingir níveis satisfatórios de precisão em relação aos valores preditos quando comparados com os valores reais. A validação é feita com predições de um passo à frente e de sete passos à frente. Estas predições são em relação aos sete meses iniciais do ano de 1993. / This work presents a study of Genetic Algorithms paradigm applied to Forecasting Time Series. The results are compared with the obtained with the Classic Model of Prediction (UCM), Artificial Neural Networks (RNAs). This study was accomplished using with the Monthly Index of Industrial Production of the State of Rio Grande do Sul, supplied by the IBGE(Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). The results show that the Genetic Algorithms can accomplish a satisfactory precision when compared with the real values. The validation is made with predictions, one and seven steps ahead. These predictions are equivalent to the seven initial months of 1993.

This thesis is about the investigation of the prediction with help of artificial neural networks. It contrasts other papers considering similar topic. This work is focused on the data collected to predict future outcomes. The data specifically deals with gold capital. It is possible to buy gold via the internet in a form of gold bars. The dealers themselves state that the price of gold is derived via the global prize index of gold and from the current value converted to the Czech Koruna rate of exchange. The aim of this work is to consider price forecast correlating input data. To achieve the desired outcome a system for the data collection, processing, and visualization has been designed. A system dealing with price prediction has been developed to show the accuracy of the results obtained.

A rugosidade é um parâmetro de acabamento importante nos processos de fabricação por usinagem e é determinado de acordo com a aplicação técnica da superfície usinada. A rugosidade afeta atributos funcionais dos produtos como desgaste, atrito, reflexão da luz, capacidade de manter e espalhar um lubrificante, etc.. Como a inspeção da superfície é normalmente feita com rugosímetros após a operação de usinagem, essa tarefa consome tempo e demanda trabalho, gerando custo adicional ao produto. Assim, este trabalho tem como objetivo estimar os valores das rugosidades média (Ra) e total (Rt) geradas no processo de fresamento frontal a seco do aço SAE 1045 com fresa de topo reto via redes neurais artificiais (RNA). Dessa forma, os valores de rugosidade Ra e Rt podem ser obtidos somente informando os parâmetros do processo ao modelo. Foram considerados como variáveis de entrada do processo a velocidade de corte (vc), o avanço por dente (fz) e o raio de ponta da ferramenta (r). Após uma análise estatística, constatou-se que as variáveis de saída que melhor se correlacionavam com os valores de rugosidade foram a força média no eixo x (Fx) (direção de avanço) e a variação da força no eixo z (Fz) (direção axial). Os dados de força foram obtidos usando um sistema sensório constituído de plataforma piezelétrica, placa de aquisição de dados e computador com software apropriado. Portanto, os cinco parâmetros de entrada utilizados nos 16 modelos testados foram vc, fz, r, Fx e Fz. O algoritmo de treinamento usado foi o de Levemberg-Marquardt. Dentre os testados, os modelos com topologia 5-10-10-1 (cinco entradas e uma saída) apresentaram as melhores capacidade de estimação para os valores de Ra e Rt, mostrando a eficiência da técnica de modelagem da rugosidade por RNA. / The surface roughness is an important finishing parameter in the machining manufacturing processes and it is determined according with the technical application of the machined surface. The surface roughness affects functional attributes of parts such as wear, friction, light reflection, ability to spreading and retaining a lubricant etc. As the surface inspection is usually done with the rugosimeter after the machining operation, this task is time consuming and labor demand, generating additional cost to the product. Thus, this work aims to estimate the values of average roughness (Ra) and total roughness (Rt) generated in the dry end milling process of the SAE 1045 steel via artificial neural networks (ANN). Thus, the roughness values of Ra and Rt may be obtained only by informing the process parameters to the model. Cutting speed (vc), feed per tooth (fz) and tool nose radius (r) were considered as input variables. After statistical analysis, it was found that output variables that best correlate with roughness values were the average force on the x axis (Fx) (feed direction) and the force variation in the z-axis (Fz) (axial direction). The cutting force data signals were obtained using a sensory system composed by piezoelectric platform, data acquisition board and personal computer with appropriate software. Therefore, the five input parameters applied in the 16 models tested were vc, fz, r, Fx and Fz and the training algorithm used was the Levemberg-Marquardt. Among the models tested, those with 5-10-10-1 topology (five inputs and one output) showed the best capacity for estimation of the Ra and Rt values that can demonstrate the modeling technique effectiveness of the surface roughness using ANN.