Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000431853-Texto+Completo-0.pdf: 1050260 bytes, checksum: f000297f2655b6e67365f8fbd2031764 (MD5) Previous issue date: 2011 / The purpose of this Master Thesis is to propose a tensor representation for Hidden Markov Models (HMM). The chosen way to reach this goal goes through the study of how to convert an HMM into a SAN model (Stochastic Automata Networks – SAN): structured and with a known tensor format. The convertion strategy consists on the the creation of two automata, one corresponding to the hidden Markov chain and another to represent the HMM model emissions. These automata interact with each other by means of synchronized transitions and some defined functional dependencies. An intermediate step is necessary to show the equivalence between the SAN and HMM representations, being this step the obtainment of a global Markov chain capable of representing the HMM model. The equality between the global Markov chains obtained from both the SAN and HMM formalisms constitutes the equivalence proof. / O propósito desta dissertação é propor uma representação tensorial para Modelos Markovianos Ocultos (Hidden Markov Models – HMM). A forma escolhida para alcançar esse objetivo passa pelo estudo de como converter um modelo HMM em um modelo SAN (Stochastic Automata Networks): estruturado e cujo formato tensorial é conhecido. A estratégia de conversão consiste na criação de dois autômatos, um correspondendo à cadeia de Markov oculta e outro para representar as emissões do modelo HMM. Esses autômatos se relacionam por transições sincronizadas e dependências funcionais são definidas. Um passo intermediário é necessário para mostrar a equivalência entre as representações SAN e HMM, sendo este passo a obtenção de uma cadeia de Markov global capaz de representar o modelo HMM. A igualdade entre as cadeias de Markov globais obtidas a partir de ambos os formalismos SAN e HMM constitui a prova de equivalência.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000436196-Texto+Completo-0.pdf: 3266895 bytes, checksum: af63490ff68d65f3eb3aa355bb1c1e97 (MD5) Previous issue date: 2011 / This study aims to develop a tool to visually simulate Stochastic Automata Networks (SAN). The SAN formalism uses the PEPS tool for numerical solution, evaluating unexpected behaviors. These numerical solutions are the core for structured formalisms since they provide numerical results based on mathematical relationships. It is very interesting to complement the numerical solution with visual simulations because it adds more detailed information about models, making them more understandable for broader audiences of researchers and general users. The present dissertation describes a tool for modeling and visual simulation of SAN models, since its internal structure defines a compact storage schema (a Descriptor) for the transition matrix representing the underlying Markov Chain and uses tensor algebra to deal with the vector-descriptor multiplication. The proposed tool will allow both academic users and enthusiasts of the SAN formalism to manipulate models abstracting a deeper knowledge of this structured formalism. / O objetivo deste trabalho é fornecer uma ferramenta para simulação visual de SAN. O formalismo SAN, através da ferramenta PEPS, utiliza soluções numéricas para calcular erros de avaliações condicionais ou comportamento não esperado de sistemas modelados através deste formalismo. Estas soluções numéricas são a base para os formalismos estruturados na medida em que fornecem resultados numéricos por meio de relações matemáticas. Complementar a eficiência de soluções numéricas com a simulação visual é bastante interessante, pois adiciona informações mais detalhadas sobre o modelo o que facilita que usuários acadêmicos iniciantes ou pesquisadores tenham um maior entendimento da aplicabilidade do formalismo estruturado. Esta dissertação descreve uma ferramenta para modelagem e simulação visual de SAN que em sua estrutura define um esquema de armazenamento compacto para a matriz de transição da cadeia de Markov e usa a álgebra tensorial para lidar com as multiplicações de vetores de base da matriz. Esta ferramenta permitirá aos usuários acadêmicos ou entusiastas do formalismo SAN manipular modelos sem a preocupação de um domínio profundo dos conceitos deste formalismo estruturado.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:43:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000425004-Texto+Completo-0.pdf: 1283916 bytes, checksum: 06a02199cf1e50a23c7a99c93e1147e3 (MD5) Previous issue date: 2010 / The process of software development is a task that involves a set of activities to be performed and, in many cases, by large and geographically dispersed teams. This requires the utilization of methods that renders a broad vision of all stages of the development process. The UML (Unified Modeling Language) is a modeling language that enables this vision through the use of diagrams that graphically demonstrates the software structure being developed. The activity diagram is used to model the behavior of the system with executing flows for every defined activity In order to obtain a behavioral model of computational systems, this work presents a proposal to converter activity diagrams to SAN (Stochastic Automata Networks), a mathematical formalism for modeling probabilistic index extraction related to the states, allowing decisions making for project resources allocated. To demonstrate how to execute the conversion, we use a simplified version of the elements from the UML activity diagrams to describe both parameters and rules associated to de conversion. We also present the results generated from the SAN model. / O processo de desenvolvimento de software é uma tarefa que envolve um conjunto de atividades a serem realizadas, e em muitos casos, por equipes grandes que podem se encontrar geograficamente dispersas. Isso exige do desenvolvedor a utilizacão de métodos que proporcionem uma visão de todas as etapas desse processo de desenvolvimento. A UML (Unified Modeling Language) é uma linguagem de modelagem que possibilita essa visão através do uso de diagramas que demonstram graficamente a estrutura do software em desenvolvimento. O diagrama de atividades é utilizado para modelar o comportamento do sistema, através dos fluxos de execução de cada atividade desempenhada pelo mesmo. Com o objetivo de obter um modelo comportamental de sistemas computacionais apresentamos neste trabalho uma proposta de conversão de diagramas de atividades para SAN (Stochastic Automata Networks), um formalismo matemático que possibilita a modelagem de sistemas em geral, a partir do qual é possível extrair índices probabilísticos relacionados aos estados, permitindo aos responsáveis pelo processo de desenvolvimento tomar decisões sobre os recursos alocados no projeto. Com o intuito de demonstrarmos como executar a conversão, usamos uma versão simplificada dos elementos do diagrama de atividades da UML, para descrever os parâmetros e regras utilizadas para a conversão proposta. Apresentamos ainda os resultados obtidos a partir do modelo SAN gerado.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:43:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000399893-Texto+Completo-0.pdf: 1667296 bytes, checksum: 30db027cb6bbef2de3ec8544333c6dde (MD5) Previous issue date: 2007 / One of the main problems in the high performance computing area is the difficulty to define which is the best strategy to paralelize an application. In this context, the use of analytical methods to evaluate the performance behavior of such applications seems to be an interesting alternative and can help to identify the best implementation strategies. In this work, the Stochastic Automata Network formalism is adopted to model and evaluate the performance os parallel applications, specially developed for clusters of workstations platforms. The methodology used is based on the construction of generic models to describe classical parallel implementation schemes, like Master/Slave, Parallel Phases, Pipeline and Divide and Conquer. Those models are adapted to represent cases of real applications through the definition of input parameters values. Finally, aiming to verify the accuracy of the adopted technique, some comparisons with real applications implementation results are presented. / Um dos maiores problemas na área de computação de alto desempenho é a dificuldade de definir qual a melhor estratégia de paralelização de uma aplicação. Neste contexto, a utilização de métodos analíticos para a avaliação de desempenho de aplicações paralelas aparece como uma alternativa interessante para auxiliar no processo de escolha das melhores estratégias de paralelização. Neste trabalho, propõe-se a adoção do formalismo de Redes de Autômatos Estocásticos para modelar e avaliar o desempenho de aplicações paralelas especialmente desenvolvidas para máquinas agregadas (i. e., clusters). A metodologia utilizada é baseada na construção de modelos genéricos para descrever esquemas clássicos de implementação paralela, tais como Mestre/Escravo, Fases Paralelas, Pipeline e Divisão e Conquista. Estes modelos são adaptados em casos de aplicações reais através da definição de valores para parâmetros de entrada dos modelos. Finalmente, com intuito de verificar a precisão da técnica de modelagem adotada, comparações com resultados de implementações reais são apresentadas.

Se propone un modelo y una metodología de resolución para abordar un problema de planificación minera de largo plazo considerando la estocasticidad del precio del mineral. La mina es modelada como un conjunto de bloques, cada uno caracterizado por su ley promedio, tonelaje y ubicación relativa. El precio del mineral es modelado según un proceso estocástico a tiempo continuo de uso frecuente en la literatura. El planificador decide el instante en que se debe comenzar la extracción de cada bloque, considerando la aleatoriedad del precio y las relaciones de vecindad entre ellos.

Nesta tese desenvolveu-se um modelo estocástico para simular o transporte de nêutrons em um meio heterogêneo, considerando espectros de nêutrons contínuos e as propriedades nucleares com a sua dependência contínua de energia. Este modelo foi implementado utilizando o método Monte Carlo para a propagação dos nêutrons nos diferentes meios. Devido `a limitação com respeito ao numero de nêutrons que pode ser simulado em tempo de processamento computacional aceitável introduziu-se o volume de controle variável junto `as condições de contornos (pseudo-)periódicas para contornar este problema. A escolha pelo Monte Carlo físico clássico deve-se ao fato de poder decompor em constituintes mais simples o problema de resolver uma equação de transporte. Os constituintes podem ser tratados separadamente, estes são a propagação e a interação, respeitando as leis de conservação de energia e momento, e as relações de probabilidade que determinam a respectiva interação. Está-se consciente do fato que o problema abordado nesta tese ´e longe de ser comparável com a construção de um reator nuclear, porém nesta discussão o alvo principal era desenvolver o modelo Monte Carlo, implementar o código computacional numa linguagem que permite extensões de forma modular. Este estudo permitiu uma análise detalhada da influência da energia sobre a população de nêutrons e seu impacto sobre o ciclo de vida de nêutrons. Dos resultados obtidos, mesmo para um arranjo geométrico simples, pode-se concluir a necessidade de considerar a dependência de energia, ou seja, um fator de multiplicação efetivo espectral deve ser introduzido para cada grupo de energia separadamente. / This thesis has developed a stochastic model to simulate the neutrons transport in a heterogeneous environment, considering continuous neutron spectra and the nuclear properties with its continuous dependence on energy. This model was implemented using Monte Carlo method for the propagation of neutrons in different environment. Due to restrictions with respect to the number of neutrons that can be simulated in reasonable computational processing time introduced the variable control volume along the (pseudo-) periodic boundary conditions in order to overcome this problem. The choice of class physical Monte Carlo is due to the fact that it can decompose into simpler constituents the problem of solves a transport equation. The components may be treated separately, these are the propagation and interaction while respecting the laws of energy conservation and momentum, and the relationships that determine the probability of their interaction. We are aware of the fact that the problem approached in this thesis is far from being comparable to building a nuclear reactor, but this discussion the main target was to develop the Monte Carlo model, implement the code in a computer language that allows extensions of modular way. This study allowed a detailed analysis of the influence of energy on the neutron population and its impact on the life cycle of neutrons. From the results, even for a simple geometrical arrangement, we can conclude the need to consider the energy dependence, is a spectral effective multiplication factor should be introduced each energy group separately.

Neste trabalho apresentamos os resultados de consistência e normalidade assintótica para o estimador de máxima verossimilhança de uma Cadeia de Markov ergódica. Além disso apresentaremos os Modelos de Mistura de Distribuição Independente e um dos casos de Modelos de Mistura Dependente: os Modelos Ocultos de Markov. Estimaremos os parâmetros destes modelos a partir do método da máxima verossimilhança e abordaremos o critério de seleção através do cálculo do AIC e BIC. / This paper presents the results of consistency and asymptotic normality for the maximum likelihood estimator of the ergodic Markov chain. In addition we present the Independent Mixture Models and one case of Dependent Mixture Models: the Hidden Markov Models. We estimate the parameters of these models from the maximum likelihood method and discuss the selection criteria by calculating the AIC and BIC.

En este trabajo se presenta y evalúa un modelo de volatilidad estocástica, basado en el modelo determinístico Generalized Autoregressive Conditional Heteroskedasticity (GARCH), para describir la relación entre los retornos de un proceso financiero y la volatilidad de éstos. Este modelo, a diferencia de la estructura GARCH, considera que las observaciones de los retornos pueden explicarse a través de un proceso de innovación, cuya distribución a priori se asume idéntica a la que especifica el modelo GARCH para dichos retornos. La estructura propuesta recibe el nombre de unobserved GARCH (uGARCH), ya que considera que un proceso de innovación no observado --en lugar de una secuencia determinística-- es el que dirige la evolución de la volatilidad. La estructura propuesta uGARCH, entre otros modelos convencionales de volatilidad, ha sido utilizada para resolver el problema de estimación de estado, en conjunto con esquemas basados tanto en filtro de partículas (PF), como en el filtro extendido de Kalman (EKF). Además, con dichos filtros se identificaron adaptativamente los parámetros del modelo usando el concepto de evolución artificial de parámetros. El PF utilizado corresponde al muestreo de importancia con remuestro (SIR), mientras que la estructura basada en EKF considera un banco de filtros. Ambas estructuras estiman conjuntamente los estados y parámetros del sistema. Las técnicas presentadas han sido evaluadas cuantitativamente --mediante la introducción de índices de desempeño-- en simulación y con datos reales. En este último caso se consideró la volatilidad del índice NASDAQ Composite, la cual se estimó durante el período Julio 21, 2008 hasta Julio 17, 2009, y se predijo al día Diciembre 15, 2008 considerando horizontes de predicción entre 1 y 45 días. Tanto en simulación como en la aplicación mencionada, los resultados reportados por el conjunto uGARCH-PF son auspiciosos en el sentido de que mediante su implementación (i) el filtrado es altamente exacto y preciso según los índices propuestos, y (ii) las predicciones del intervalo de confianza son consistentes con el valor real (o mejor aproximación) del proceso.

Nesta tese desenvolveu-se um modelo estocástico para simular o transporte de nêutrons em um meio heterogêneo, considerando espectros de nêutrons contínuos e as propriedades nucleares com a sua dependência contínua de energia. Este modelo foi implementado utilizando o método Monte Carlo para a propagação dos nêutrons nos diferentes meios. Devido `a limitação com respeito ao numero de nêutrons que pode ser simulado em tempo de processamento computacional aceitável introduziu-se o volume de controle variável junto `as condições de contornos (pseudo-)periódicas para contornar este problema. A escolha pelo Monte Carlo físico clássico deve-se ao fato de poder decompor em constituintes mais simples o problema de resolver uma equação de transporte. Os constituintes podem ser tratados separadamente, estes são a propagação e a interação, respeitando as leis de conservação de energia e momento, e as relações de probabilidade que determinam a respectiva interação. Está-se consciente do fato que o problema abordado nesta tese ´e longe de ser comparável com a construção de um reator nuclear, porém nesta discussão o alvo principal era desenvolver o modelo Monte Carlo, implementar o código computacional numa linguagem que permite extensões de forma modular. Este estudo permitiu uma análise detalhada da influência da energia sobre a população de nêutrons e seu impacto sobre o ciclo de vida de nêutrons. Dos resultados obtidos, mesmo para um arranjo geométrico simples, pode-se concluir a necessidade de considerar a dependência de energia, ou seja, um fator de multiplicação efetivo espectral deve ser introduzido para cada grupo de energia separadamente. / This thesis has developed a stochastic model to simulate the neutrons transport in a heterogeneous environment, considering continuous neutron spectra and the nuclear properties with its continuous dependence on energy. This model was implemented using Monte Carlo method for the propagation of neutrons in different environment. Due to restrictions with respect to the number of neutrons that can be simulated in reasonable computational processing time introduced the variable control volume along the (pseudo-) periodic boundary conditions in order to overcome this problem. The choice of class physical Monte Carlo is due to the fact that it can decompose into simpler constituents the problem of solves a transport equation. The components may be treated separately, these are the propagation and interaction while respecting the laws of energy conservation and momentum, and the relationships that determine the probability of their interaction. We are aware of the fact that the problem approached in this thesis is far from being comparable to building a nuclear reactor, but this discussion the main target was to develop the Monte Carlo model, implement the code in a computer language that allows extensions of modular way. This study allowed a detailed analysis of the influence of energy on the neutron population and its impact on the life cycle of neutrons. From the results, even for a simple geometrical arrangement, we can conclude the need to consider the energy dependence, is a spectral effective multiplication factor should be introduced each energy group separately.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2014. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-11-20T16:24:55Z No. of bitstreams: 1 2014_MarcusViníciusChaffimCosta.pdf: 5080995 bytes, checksum: d1b95c9423e26df76de7a4ec625b6a69 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-13T16:57:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_MarcusViníciusChaffimCosta.pdf: 5080995 bytes, checksum: d1b95c9423e26df76de7a4ec625b6a69 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-13T16:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_MarcusViníciusChaffimCosta.pdf: 5080995 bytes, checksum: d1b95c9423e26df76de7a4ec625b6a69 (MD5) / Este trabalho apresenta a aplicação de codificadores bidimensionais para a compressão de sinais de eletromiografia de superfície (S-EMG) adquiridos durante contrações isométricas e dinâmicas. Os dados dos sinais de S-EMG são primeiramente arranjados em uma matriz N×M, composta de M segmentos de sinal com comprimento N. Então, um préprocessamento é realizado para aumentar a correlação bidimensional da matriz. Isso é alcançado pelo reordenamento das colunas da matriz de modo que a correlação entre as colunas adjacentes seja maximizada. Finalmente, um codificador de entropia é utilizado para comprimir a informação lateral de cabeçalho (a saber, a lista da ordem das colunas na matriz processada e os parâmetros temporais do sinal) e um algoritmo de compressão de imagens normatizado e amplamente adotado é utilizado para reduzir o volume de dados. Na presente proposta são avaliados sinais de S-EMG mensurados no músculo bíceps braquial de quatro voluntários do gênero masculino, saudáveis, durante contrações musculares estáticas (isométricos) e sinais de S-EMG medidos nos músculos vasto medial e vasto lateral de nove voluntários saudáveis (seis homens e três mulheres) realizando atividades dinâmicas (ciclismo). Pode-se demonstrar o aumento da correlação bidimensional, oferecido pelo estágio de pré-processamento proposto, e o aumento da eficiência de compressão, alcançada quando tal estágio é utilizado. A aplicação desta proposta demonstra que a utilização dos codificadores de imagem – algoritmos JPEG2000, H.264/AVC e HEVC – é eficiente para a compressão de sinais de S-EMG. Ademais, foi realizada uma avaliação quantitativa do desempenho destes codificadores com os algoritmos preconizados por Norris et al. (2001) e Berger et al. (2006). _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work reports the use of two-dimensional data encoders for compression of surface electromyographic (S-EMG) signals measured during isometric and dynamic contractions. The S-EMG data is first arranged into an N×M matrix, composed of M signal segments of length N. Then, a preprocessing step is used to increase the two-dimensional correlation of this matrix. This is achieved by rearranging the columns of the matrix such that the correlation between adjacent columns is maximized. Finally, entropy encoding is used to compress lateral overhead information (the column-order list in the new matrix and temporal parameters), and an off-the-shelf image compression standard algorithm is used for reducing data size. The proposed approach is evaluated on S-EMG recordings measured on the biceps brachii muscle of four healthy male volunteers during isometric exercise and on S-EMG recordings measured on the vastus lateralis and vastus medialis muscles of nine healthy volunteers (six men, three women) during dynamic (cycling) exercise. We show the increase in two-dimensional correlation provided by the proposed preprocessing stage, and quantitatively demonstrate the improvement in compression efficiency achieved when such stage is used. Using the proposed approach, this work shows that off-the-shelf image encoders — namely the JPEG2000, the H.264/AVC and the HEVC algorithms — are efficient for compression of S-EMG signals. Finally, we quantitatively compare the performance of these algorithms with the S-EMG encoders proposed by Norris et al. (2001) and Berger et al. (2006).