Thesis (D.Tech.: Electronic Engineering)-Dept. of Electronic Engineering, Durban University of Technology, 2007 vii, 150 leaves / Detecting and minimising distortion in audio signals is an important aspect of sound engineering. Distortion of a signal passing through an audio system may be caused by a number of factors and it is necessary to detect these effects for optimal sound. The problem is of interest to users and operators of high quality audio equipment and transmission facilities. The objective of this thesis was the development of techniques for the blind identification of distortion in a high quality audio signal using digital signal processing techniques. The techniques developed are based on digital signal processing techniques and statistical analysis of a recorded audio signal, which is treated as a random, non-stationary signal.

Este trabalho é um conjunto de conhecimentos sistematizado, alguns já disponíveis através da engenharia e/ou da tecnologia, e outros desenvolvidos durante este trabalho para solução de problemas que freqüentemente se apresentam na modalidade de instalação de linhas de transmissão subterrânea enterradas diretamente no solo. Nas linhas de transmissão diretamente enterrada, a corrente máxima circulante nos condutores depende do salto térmico entre o condutor e a temperatura máxima do solo em um ponto remoto onde os cabos estão instalados. Duas variáveis além da corrente teem um papel de extrema relevância: A resistência elétrica do condutor e blindagens que define as perdas joules geradas pelos condutores e capas metálicas, respectivamente e a resistência térmica externa do solo circunstante ao cabo enterrado. A parte devido às perdas joules já foi exaustivamente estudada e sistematização atual é suficiente para a solução da maioria dos problemas de engenharia, mas a parte do conhecimento da resistência térmica externa tem ainda muitos pontos que ainda não foram totalmente esclarecidos: sejam na modelagem, sejam nos materiais sejam no controle da fenomenologia. O escopo deste trabalho é dar uma contribuição no papel da resistência térmica externa aos cabos enterrados através de uma engenharia simultânea (Elétrica, Mecânica e Civil) assistida por tecnologia de desenvolvimento de materiais (Backfill). / The present work is a set of systematized knowledge, some of them available in the engineering and technological literature and others developed during this work to solve problems which presents in direct buried cables modalities. In direct buried transmission lines the current carrying in the conductors depends on the temperature rise of the conductor in respect of the temperature of remote soil. Two variables beyond the electrical current on the conductor play a paramount role: The electrical resistance of the conductor and sheaths which define the Joules losses upon the conductor and sheath and the thermal resistance between cable and soil. The role of Joule losses has been sufficiently studied providing solutions for large class of engineering problems, but the available knowledge regarding external thermal resistivity has several points under considerations yet: Even in modeling, materials and phenomenology control. The scope of this work is to present a short contribution on the role of external thermal resistance between cables and soil through the simultaneous frame work (Electrical, Mechanical and Civil engineering) and Technological development of materials (Backfill).

Este trabalho é um conjunto de conhecimentos sistematizado, alguns já disponíveis através da engenharia e/ou da tecnologia, e outros desenvolvidos durante este trabalho para solução de problemas que freqüentemente se apresentam na modalidade de instalação de linhas de transmissão subterrânea enterradas diretamente no solo. Nas linhas de transmissão diretamente enterrada, a corrente máxima circulante nos condutores depende do salto térmico entre o condutor e a temperatura máxima do solo em um ponto remoto onde os cabos estão instalados. Duas variáveis além da corrente teem um papel de extrema relevância: A resistência elétrica do condutor e blindagens que define as perdas joules geradas pelos condutores e capas metálicas, respectivamente e a resistência térmica externa do solo circunstante ao cabo enterrado. A parte devido às perdas joules já foi exaustivamente estudada e sistematização atual é suficiente para a solução da maioria dos problemas de engenharia, mas a parte do conhecimento da resistência térmica externa tem ainda muitos pontos que ainda não foram totalmente esclarecidos: sejam na modelagem, sejam nos materiais sejam no controle da fenomenologia. O escopo deste trabalho é dar uma contribuição no papel da resistência térmica externa aos cabos enterrados através de uma engenharia simultânea (Elétrica, Mecânica e Civil) assistida por tecnologia de desenvolvimento de materiais (Backfill). / The present work is a set of systematized knowledge, some of them available in the engineering and technological literature and others developed during this work to solve problems which presents in direct buried cables modalities. In direct buried transmission lines the current carrying in the conductors depends on the temperature rise of the conductor in respect of the temperature of remote soil. Two variables beyond the electrical current on the conductor play a paramount role: The electrical resistance of the conductor and sheaths which define the Joules losses upon the conductor and sheath and the thermal resistance between cable and soil. The role of Joule losses has been sufficiently studied providing solutions for large class of engineering problems, but the available knowledge regarding external thermal resistivity has several points under considerations yet: Even in modeling, materials and phenomenology control. The scope of this work is to present a short contribution on the role of external thermal resistance between cables and soil through the simultaneous frame work (Electrical, Mechanical and Civil engineering) and Technological development of materials (Backfill).

Die Welt wird beherrscht durch Veränderung. Von den kleinsten Elementarteilchen bis zu den größten Galaxien kann man ein Entstehen und Vergehen beobachten. Diese Regel schließt auch die lebende Materie mit ein. Wir sehen Bäume wachsen oder das Getreide auf den Feldern reifen und wir müssen erkennen, daß auch wir, die Menschen, diesem Gesetz der Veränderung, dieser Vergänglichkeit unterliegen....

Thesis (D.Tech.: Electronic Engineering)-Dept. of Electronic Engineering, Durban University of Technology, 2007 vii, 150 leaves / Detecting and minimising distortion in audio signals is an important aspect of sound engineering. Distortion of a signal passing through an audio system may be caused by a number of factors and it is necessary to detect these effects for optimal sound. The problem is of interest to users and operators of high quality audio equipment and transmission facilities. The objective of this thesis was the development of techniques for the blind identification of distortion in a high quality audio signal using digital signal processing techniques. The techniques developed are based on digital signal processing techniques and statistical analysis of a recorded audio signal, which is treated as a random, non-stationary signal.

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2005. / Title from first page of PDF file. Includes bibliographical references (p. 170-177).

A estimulação vibrotátil tem sido utilizada para promover a comunicação alternativa em pessoas com deficiência visual e/ou auditiva. Por meio dela, ativam-se os receptores da pele que promovem a transdução do estímulo mecânico em uma resposta eletrofisiológica enviada ao SNC. O objetivo do presente trabalho é o de investigar a resposta à estimulação tátil por jato de CO2 como método de comunicação alternativa. Materiais e Métodos: desenvolveu-se um sistema de estimulação tátil por jato de CO2, no qual pressão e fluxo do gás são controlados e o gás é aplicado à pele por meio de uma agulha, cuja velocidade de deslocamento pode ser ajustada entre 20 e 100 mm/s. O instrumento atua como um plotter tátil. Foram realizados testes com 25 voluntários sem deficiências físicas e/ou cognitivas, nos quais avaliaram-se as respostas psicofísica e cognitiva e a taxa de reconhecimento correto de dezenove letras aplicadas na região abdominal, com intensidade estimulatória equivalente a três vezes o limiar de percepção. Resultados: o limiar de percepção da força encontrado foi de 60 mgf e a estimulação fluxotátil foi realizada utilizando-se a força de 180 mgf. Em testes cegos, a melhor taxa de reconhecimento correto das letras atingiu a média de 68 (±17) %, e ocorreu na velocidade de 40 mm/s e frequência de 1,33 Hz. As letras D, O, M e N apresentaram as menores taxas médias de reconhecimento, com 29%, 37%, 47% e 51%, respectivamente, devido à morfologia das mesmas gerar dúvida na diferenciação entre elas, enquanto as melhores taxas foram observadas sobre as letras I, U, J e B com 87%, 71%, 68% e 65%, respectivamente. Conclusões: o sistema desenvolvido possibilitou a execução dos testes e a coleta das informações, necessárias à realização da pesquisa. Os resultados mostraram que a resposta psicofísica à estimulação fluxotátil está relacionada à faixa de frequência de resposta dos discos de Merkel, com resposta máxima em 1,33 Hz, correspondente a velocidade de deslocamento da agulha de estimulação em 40 mm/s. A morfologia das letras e a velocidade de deslocamento da agulha de estimulação influenciaram nas taxas de reconhecimento das letras. / Vibrotactile stimulation has been used to promote alternative communication for people with visual and hearing impairments. The stimuli activate the receptors of the skin that promote the transduction of mechanical stimuli into an electrophysiological response sent to the CNS. Objective: to investigate the response to tactile stimulation by a CO2 jet as a method of alternative. Materials and Methods: a cutaneous stimulation system was developed which yields jets of CO2 on the subject’s skin at stimulating speeds varying from 20 up to 100 mm/s, by means of an injection needle. The instrument acts as a tactile plotter. Tests were conducted in twenty five volunteers without physical and/or cognitive disabilities in whose the psychophysical and cognitive responses were evaluated as well as the rate of correct recognition of nineteen characters applied to the abdominal region, with the stimulus intensity equivalent to three times the threshold of perception. Results: a force perception threshold of 60 mgf was found and the fluxtactile stimulation was performed using a force of 180 mgf. In blind tests, the best rate of correct character recognition had an average of 68 (± 17)%, and occurred at the speed of 40 mm/s and frequency of 1.33 Hz. The characters D, O, M and N have shown the lower average rate of recognition with 29%, 37%, 47% and 51%, respectively, due to the uncertainty generated by their similar morphology, whereas the best rates were observed for letters I, U, J, and B with 87%, 71%, 68% and 65%, respectively. Conclusions: the developed system enabled the experimental research and the acquisition of information necessary for carrying out the research. The results have shown that the psychophysical responses to fluxtactile stimuli are related to the frequency response of the Merkel discs, with maximal performance at 1.33 Hz, corresponding to the speed of the stimulation needle of 40 mm/s. The morphology of the graphical characters and the stimulation needle speed influenced the rates of letters recognition.

CAPES / Esta tese propõe um novo algoritmo baseado em Sistemas Imunológicos Artificiais (SIA) para classificação hierárquica e multi-label, onde os classificadores gerados são representados na forma de regras SE-ENTÃO. A classificação hierárquica e multi-label é considerada desafiadora uma vez que um exemplo está associado a uma ou mais classes organizadas hierarquicamente, sendo que esta organização estrutural de classes deve ser considerada na construção dos classificadores. A técnica proposta aborda a construção de classificadores hierárquicos locais (onde cada classificador processa apenas exemplos de classes em uma região local da hierarquia) e globais (onde um único classificador processa exemplos de todas as classes ao mesmo tempo). A área de aplicação utilizada para validação desta tese foi a predição de função biológica de proteínas usando termos da ontologia gênica como classes a serem preditas pelo SIA. O desempenho do algoritmo é avaliado experimentalmente para 10 bases de proteínas. Os critérios de avaliação do algoritmo nos experimentos computacionais são a precisão preditiva (taxa de acerto e área da curva precision-recall) e a simplicidade do conhecimento descoberto (medida pelo número de regras e número total de condições nas regras descobertas). Os experimentos computacionais permitem identificar parâmetros e procedimentos que influenciam no desempenho da técnica proposta. Os testes comparativos com outras abordagens mostram que sobre alguns conjuntos de experimentos a abordagem proposta se mostrou superior, enquanto em outros conjuntos não foi possível superar a técnica da literatura usada para comparação. / This thesis proposes a new approach based on Artificial Immune System (AIS) for hierarchical multi-label classification, where the classifiers produced by the system are represented in the form of IF-THEN classification rules. Hierarchical multi-label classification is a challenging problem, because an example is associated with one or more classes organized into a hierarchy and the class hierarchy must be considered in the construction of the classifiers. The proposed method addresses the construction of local hierarchical classifiers (where each classifier processes only examples of classes in a local region of the hierarchy) and global hierarchical classifiers (where a single classifier processes examples of all classes at the same time). The application domain used to validate the proposed methods was the prediction of the biological function of proteins, using terms of the Gene Ontology as classes to be predicted by the AIS. The performance of the algorithm was evaluated in computational experiments with 10 datasets of proteins. The evaluation criteria in these experiments were the predictive accuracy (accuracy rate and the area under the precision-recall curve) and the simplicity of the discovered knowledge (measured by the number of rules and total number of conditions in the discovered rules). The computational experiments allowed the identification of parameter settings and procedures that significantly influence the performance of the proposed method. The experiments comparing the proposed method with other methods have shown that in some datasets the proposed method outperformed other methods, whilst in other datasets it was not possible to outperform other methods proposed in the literature.

Um autômato celular é um sistema dinâmico discreto que evolui pela iteração de regras. Os valores das variáveis do sistema mudam em função de seus valores correntes. Os autômatos celulares podem ser aplicados na resolução de diversos problemas. A tarefa de encontrar uma regra de transição que solucione um determinado problema pode ser generalizada como um problema de indução de regras para autômatos celulares. Várias abordagens baseadas em técnicas de computação evolucionária vêm sendo empregadas neste problema. No entanto, estas restringem-se a aplicações específicas. A principal contribuição deste trabalho é a proposição de uma metodologia genérica para indução de regras de autômatos celulares. Para alcançar este objetivo a pesquisa foi segmentada em quatro etapas. Na primeira etapa avaliou-se o desempenho de alguns parâmetros de previsão de comportamento calculados em função de regras de transição. Os resultados obtidos nesta etapa indicaram que os parâmetros de previsão de comportamento dinâmico devem ser utilizados de forma criteriosa. Este cuidado reside na possibilidade de se obter soluções válidas, porém, não satisfatórias. Ressalta-se também a necessidade da existência de parâmetros de referência que para a maioria dos problemas reais, não está disponível. Na segunda etapa apresentou-se um novo método para a previsão do comportamento dinâmico. Este método considera a regra de transição e a configuração inicial do autômato celular. Para a previsão utilizou-se como referência os padrões de comportamento dinâmico qualitativos descritos por Wolfram. O método mostrou-se eficiente para regras de comportamento nulo. Como o processo de simulação da dinâmica de um sistema pode ter um custo computacional elevado, desenvolveu-se uma terceira metodologia. Nesta metodologia implementou-se uma arquitetura baseada no conceito de hardware/software co-design com a finalidade de contornar problemas referentes a tempo de processamento. Esta arquitetura realiza a evolução de autômatos celulares utilizando lógica reconfigurável. A arquitetura diminuiu o tempo de processamento por centenas de vezes, mas algumas restrições do modelo, como número limitado de células lógicas e reprogramações do hardware inviabilizaram seu uso. Considerando-se as restrições impostas pela arquitetura implementada, iniciou-se a quarta etapa da pesquisa onde foi desenvolvida uma nova arquitetura paralela fundamentada no paradigma mestre-escravo. Neste paradigma um processo mestre implementa o algoritmo evolucionário e um conjunto de processos escravos dividem a tarefa de validação das regras obtidas. O sistema é executado em um cluster composto por 120 núcleos de processamento que se interligam por meio de uma rede ethernet. A estratégia co-evolucionária baseada em um modelo insular permitiu a busca por soluções que apresentam um melhor valor para função de fitness. O sistema genérico implementado sobre um ambiente paralelo foi capaz de solucionar os problemas abordados. Uma análise de distribuição de tarefas entre vários processadores enfatizou os benefícios do processamento paralelo. Os experimentos também indicaram um conjunto de parâmetros evolucionários de referência que podem ser utilizados para configurar o sistema. As contribuições deste trabalho foram tanto teóricas, com as avaliações realizadas sobre os parâmetros e os diferentes métodos de previsão de comportamento dinâmico, quanto metodológicas, pois desenvolveu-se a proposta de duas arquiteturas de processamento distintas. / A cellular automata is a discrete dynamic system that evolves thought interactions of rules and can be applied to solve several complex problems. The task to find the transition rule to solve a problem can be generalized as a problem of rule induction for cellular automata. Several approaches, based on evolutionary computation techniques, have been proposed to solve this problem. However, there is no generic methodology capable of being applied to a large range of problems. The main contribution of this work is a generic methodology for rule induction for cellular automata. This research was done in four steps to achieve this objective. In the first step we evaluated the performance of some dynamic behavior forecasting parameters calculated as function of a transition rule. The obtained results indicated that those parameters can be used in a careful way. This is due to the possibility of obtaining valid, but insatisfactory solutions. We stress the importance of considering reference parameters, which for the majority of real problems, are not available. In the second research step we proposed a new method to forecast the dynamic behavior. This method considers the transition rule and the initial configuration of the cellular automata. We used the qualitative dynamic behavior patterns described by Wolfram as reference to the forecast. This method was efficient for null behavior rules. Since the process of dynamic simulation can have a high computational cost, we developed a third methodology: an architecture based on the concept of hardware/software co-design to accelerate the processing time. This architecture implements the evolution of cellular automata using reconfigurable logic and was able to decrease hundreds of times the processing time. In the fourth step we developed a new parallel architecture based on the master-slave paradigm. In this paradigm, the master process implements the evolutionary algorithm and a set of slaves processes divide the task of validating the obtained rules. The system runs in a cluster with 120 processing cores connected by a local area network. The co-evolutionary strategy based on an insular model allowed the search for high quality solutions. The generic system implemented over a parallel environment was able to solve the problems proposed. A task distribution analyses among several processors emphasized the benefits of parallel processing. The experiments also indicated a set of reference parameters that can be used to configure the system. The contributions of this work were theoretical and methodological. The former refers to the evaluations done and the different methods for dynamic behavior forecasting parameters. The latter is about the development of two architectures for processing.

CNEN / Tendo em vista o crescente interesse dos organismos internacionais e nacionais em se conhecer os níveis de radônio no ar, em águas, principalmente em poços, e a escassez destes dados em esfera nacional, o grupo de pesquisa em radiações da UTFPR, em colaboração com o Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN / CNEN) e com o Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD / CNEN) tem mantido uma parceria onde se realizam medidas de radônio no ar, solos e águas. Estas medidas têm sido feitas pelo grupo desde 2003 e o laboratório especializou-se em medidas no ar, por meio de detectores do estado sólido e em solo e água, por meio de equipamento eletrônico de medidas instantâneas. O objetivo desta tese é avaliar a os níveis de concentração de radônio 222Rn em residências e postos de trabalho (indoor) no estado do Paraná, mais especificamente na região metropolitana de Curitiba e verificar os níveis de concentração de 222Rn em águas de poços desta região. O trabalho apresenta os resultados das concentrações de 222Rn em ambientes residenciais, postos de trabalho e em águas de poços da região. As medidas indoor foram feitas por meio de detectores do estado sólido CR-39. A densidade de traços por cm2 para cada detector foi determinada. Os cálculos das concentrações de 222Rn nos ambientes foram feitos a partir de metodologia de calibração do sistema detector, desenvolvida especificamente para estas medidas. O trabalho de calibração foi desenvolvido em conjunto com o CDTN a partir de irradiações feitas no National Institute of Radiological Sciences (NIRS). As concentrações de 222Rn nas residências ficaram, na sua maioria, abaixo de 100 Bq/m3, com apenas um caso onde a concentração ficou entre 200 e 400 Bq/m3. Com relação aos postos de trabalho, todas as medidas de concentração de 222Rn ficaram abaixo de 100 Bq/m3. As concentrações de 222 Rn nas amostras das águas de poços foram medidas, em intervalos de cerca de quatro dias, por meio do monitor de radônio AlphaGUARD PQ2000 PRO. Os cálculos das concentrações de atividade iniciais de radônio na água foram feitos a partir da curva de decaimento do 222Rn e do equilíbrio secular entre o 222Rn e o 226Ra, observados depois de 30 dias. Os resultados indicaram que cerca de 70% dos valores das concentrações de 222Rn ficaram acima do valor recomendado pela USEPA, de 11,1 Bq/L, representando risco radiológico causado por este radionuclídeo. / Considering the growing interest of International Agencies and national Governmental organs in studies and measurements of radon activity in air, soil gas and ground water (mainly from artesian wells) as well as scarceness of such measurements at Brazilian territory, present studies were initiated by the Laboratory of Applied Nuclear Physics of Federal University of Technology – Paraná (UTFPR) in collaboration with the Institute of Radiation Protection and Dosimetry (IRD) and the Center of Nuclear Technology Development (CDTN) of Brazilian Commission on Nuclear Energy (CNEN). This Collaboration started in 2003. Radon monitoring program is based mainly on use of Solid State Nuclear Track Detectors for radon activity measurements in air. Continuous electronic radon detectors are used for radon measurements in soil gas and water. Current work presents the results of indoor 222Rn activity of dwellings and working places of Curitiba-PR and radon concentration in ground water samples from artesian wells from aquifers of the same area. The indoor measurements of radon activity were performed using Solid State Nuclear Track Detectors CR-39. After the exposition, CR-39 detectors were submitted to chemical development which permitted to make alpha particle tracks counting. The results of calibration of CR-39 together with efficiency of used exhalation chambers as well as alpha particle tracks chemical development procedure were erformed in cooperation with CDTN and collaboration with the National Institute of Radiological Sciences (NIRS). The major part of indoor 222Rn concentration in residences was found below 100 Bq/m3. In the case of working places, all measurements present 222Rn concentration bellow 100 Bq/m3. The studies of radon activity in water were performed using the samples of water from artesian wells submitted to recursive measurements by instant radon detector AlphaGUARD PQ2000 PRO during few weeks with intervals of about 4 days between each measurement approximately. The calculations of initial radon activity in water were done considering the 222Rn decay correction as well as equilibrium level of 222Rn and 226Ra observed after 30 days of measurements. Obtained results show that about 70% measured activity levels of 222Rn are higher than recommended value of 11.1 Bq/L which represent the risk for the human health associated with this radionuclide.