Orientador: Michael John Brennan / Abstract: The advances in microelectromechanical systems to power supply devices for monitoring the structural integrity, mainly for applications in remote areas or with difficult access, have made energy harvesting from ambient vibration a highly researched topic. Although several electromechanical mechanisms have been proposed for applications in a variety of fields, harvesting energy from railway track vibrations is relatively new, and only a small amount of research is ongoing in this topic. This thesis aims to determine the factors that govern the sleeper vertical vibration induced by a passing train, develop a methodology to emulate this vibration in a laboratory-based system and to derive a model of a load resistance attached to a linear electromagnetic transducer to determine the optimum energy harvested. The study shows the importance of knowing the vibration behaviour of the sleeper in order to tune the energy harvester to the correct excitation frequency. A comparison between piezoelectric and electromagnetic transducers is performed using a two-port network model to determine which transducer performs better for low frequency vibration. To emulate sleeper vibration due to a passing train using an electrodynamic shaker, a compensator filter is designed to remove the system dynamics. An analytical investigation into the energy dissipated by a load resistance attached to an electromagnetic transducer when subject to a time-limited base excitation, which may include the transie... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Avanços em sistemas micro eletromecânico para fornecer energia à dispositivos para monitoramento de integridade estrutural, principalmente para aplicações em áreas remotas ou de difícil acesso, fez de extração de energia a partir de vibrações contidas no ambiente um tópico de pesquisa em destaque. Apesar de que diversos mecanismos eletromecânicos já foram propostos em uma variedade de aplicações, extração de energia à partir de vibrações em linhas férreas é, relativamente, novo e somente algumas pesquisas estão sendo realizadas sobre esse tópico. Esta Tese busca determinar os fatores que governam a vibração vertical do dormente induzida devido a passagem de um trem, desenvolver uma metodologia para emular esta vibração em um sistema em laboratório e derivar um modelo para um transdutor linear eletromagnético com uma carga resistiva acoplada. O estudo mostrou a importância de conhecer o comportamento vibracional do dormente de modo a sintonizar o extrator de energia com a frequência correta de excitação. Uma comparação entre transdutores piezoelétrico e eletromagnético é realizado utilizando um modelo quadripolo para determinar qual transdutor tem um melhor desempenho para vibrações em baixa frequência. Para emular a vibração do dormente devido a passagem de um trem em um agitador eletrodinâmico, um filtro compensador é projetado para remover a dinâmica do sistema. Uma investigação analítica da energia dissipada pela carga resistiva acoplada à um transdutor eletromagnético qua... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

[pt] A incorporação de dados de produção a modelos de reservatórios é uma etapa fundamental para se estimar adequadamente a recuperação de uma jazida de petróleo e, na última década, o método ensemble smoother with multiple data assimilation (ES-MDA) tem se destacado dentre as estratégias disponíveis para realizar tal tarefa. Entretanto, este é um método que apresenta melhores resultados quando os parâmetros a serem ajustados no modelo são caracterizados por uma distribuição de probabilidades próxima à gaussiana, apresentando um desempenho reduzido ao lidar com o ajuste de parâmetros categóricos, como por exemplo as fácies geológicas. Uma proposta para lidar com esse problema é recorrer a redes de aprendizado profundo, em particular redes para tradução imagem-imagem (I2I), valendo-se da analogia existente entre a representação matricial de imagem e a estrutura em malha das propriedades de um modelo de reservatórios. Assim, é possível adaptar a arquitetura de redes I2I disponíveis e treiná-las para, a partir de uma matriz de parâmetros contínuos que serão ajustados pelo método ES-MDA (como porosidade e permeabilidade), gerar a representação matricial do parâmetro categórico correspondente (fácies), de forma similar à tarefa de segmentação semântica no contexto de imagens. Portanto, o parâmetro categórico seria atualizado de maneira indireta pelo método ES-MDA, sendo a sua reconstrução realizada pela rede I2I. / [en] Reservoir model data assimilation is a key step to properly estimate the final recovery of an oil field and, in the last decade, the ensemble smoother with multiple data assimilation method (ES-MDA) has stood out among all available strategies to perform this task. However, this method achieves better results when model parameters are described by an approximately Gaussian distribution and hence presents reduced performance when dealing with categorical parameters, such as geological facies. An alternative to deal with this issue is to adopt a deep learning based approach, particularly using image-to-image translation (I2I) networks and taking into account the analogy between the matrix representation of images and the reservoir model grid properties. Thus, it is possible to adapt I2I network architectures, training them to generate the categorical parameter (facies) from its correlated continuous properties modified by the ES-MDA method (such as porosity and permeability), similar to semantic segmentation tasks in an image translation context. Therefore, the categorical parameter would be indirectly updated by the ES-MDA method, with its reconstruction carried out by the I2I network.

[pt] A presente tese trata da estimação do risco e da precificação de ativos financeiros, de medidas que buscam estimar como os agentes de mercado estão avaliando a política monetária, bem como da inter-relação entre o mercado acionário e a política monetária. Esta inter-relação é representada pela estimação da reação do mercado acionário às mudanças na política monetária. O primeiro trabalho implementa dois recentes modelos de estimação de volatilidade que utilizam dados de alta frequência. O modelo Auto-Regressivo Heterogêneo (HAR) e o modelo Componente (2-Comp) são estimados e os resultados são comparados com os encontrados pelas estimações que utilizam a família de modelos Auto-Regressivos com Heteroscedasticidade Generalizados (GARCH). Durante o período analisado, os modelos que usam dados intradiários obtiveram melhores previsões de retornos dos ativos avaliados, tanto dentro como fora da amostra, confirmando assim que esses modelos possuem informações importantes para uma série de agentes econômicos. No trabalho seguinte se estima a credibilidade da política monetária implementada pelo Banco Central do Brasil - BCB nos últimos dez anos. Esta credibilidade foi estimada por meio de implementação do filtro de Kalman em medidas derivadas de expectativas inflacionárias de pesquisa ao consumidor, da pesquisa Focus do BCB e de curvas de juros dos títulos governamentais. Os resultados fornecem evidências da existência de três movimentos da credibilidade inflacionária estimada pela medida implícita e pela Focus no período analisado: (i) cedeu fortemente em meados de 2008, durante o momento mais crítico da Crise Subprime; (ii) relativa estabilidade entre o início de 2009 e meados de 2010 (meados de 2013, pela medida Focus); (iii) uma tendência de queda a partir de então, quando houve uma taxa real de juros abaixo da mínima compatível com a meta de inflação. Já a credibilidade inflacionária estimada a partir de pesquisa ao consumidor apresentou um comportamento mais errático que as demais, apresentando uma tendência de queda mais intensa a partir do início de 2013 e permanecendo em patamares próximos a zero desde então. Ao mesmo tempo, os resultados indicam que alterações da inflação são importantes para a previsão da credibilidade estimada a partir de pesquisa ao consumidor, validando sua característica backward looking e de ser formada a partir de expectativa adaptativa dos consumidores. A metodologia adotada possibilita desenvolver estimativas em tempo real do grau desta credibilidade e retornar avaliação quantitativa sobre a consistência da política monetária em um ambiente de metas de inflação. Ele contribui para a literatura existente ao implementar o teste de credibilidade de Svensson (1993) e o estender dentro de um arcabouço econométrico de espaço de estado, permitindo a estimação probabilística do grau de credibilidade da política monetária implementada pela autoridade monetária brasileira no período analisado. Finalmente, o terceiro e último trabalho é um estudo empírico da relação entre a política monetária, implementada pelo BCB, e o mercado de ações brasileiro. Utilizando a metodologia de Estudo de Eventos, analisa-se o efeito dos componentes esperados e não esperados das decisões de política monetária nos retornos do Índice Bovespa e de trinta e cinco ações de diferentes empresas. Os resultados fornecem evidências de que a política monetária possui um efeito significativo no mercado acionário, sendo que o evento de reversão na direção da política monetária tende a potencializar a resposta deste mercado. A análise no nível setorial indica que o setor de consumo cíclico é o mais afetado por esta política, enquanto os setores de utilidade pública e de petróleo, gás e biocombustíveis não são afetados significativamente. Os ativos individuais respondem de forma bastante heterogênea à política monetária, porém, ao se utilizar os retornos anormais destes ativos, identificou-se uma forte redução na intensidade e no número de empresas impactadas pela política monetária. Além disso, a surpresa monetária é explicada por variações não esperadas da taxa de desemprego, do índice de produção industrial e do IPCA, sendo Granger causada por variações não esperadas do índice de produção industrial, indicando a importância desta variável para a previsão da política monetária. / [en] This present thesis discusses the estimation of risk and of financial assets pricing, the measures that seek to estimate how the market players are evaluating the monetary policy, as well as the inter-relationship between the stock market and monetary policy. This interrelation is represented by the estimation of the stock market s reaction to changes in monetary policy. The first essay implements the estimation of two recent volatility models using high-frequency data. Heterogeneous Autoregressive model (HAR) and the Component model (2-Comp) are estimated and the results are compared with those found by estimations using the Generalized Autoregressive Conditional Heteroskedasticity (GARCH) family models. During the analyzed period, the models using intraday data obtained better forecasts of asset returns valued both in-sample and out-of-sample, thus confirming that these models have important information for the economic agents. The next essay estimates the credibility of monetary policy implemented by the Central Bank of Brazil - BCB in the last ten years. This credibility was estimated by the use of Kalman filter on measures of inflation expectations derived from the consumer survey, the Focus survey from BCB and on the yield curves of government bonds. The results provide evidence of the existence of three changes on inflationary credibility in the analyzed period: (i) sharp downturn in mid-2008; (ii) relative stability between early 2009 and mid-2010 (mid-2013, for Focus measure); (iii) a downward trend since then, when there was a real interest rate below the minimum compatible with the inflation target. Besides, inflationary credibility estimated from the consumer pooling showed a more erratic behavior than the others, with a tendency to fall more intensely from the beginning of 2013 and remaining at levels close to zero since then. At the same time, the results indicate that inflation changes are important for the prediction of the credibility estimated from consumer pooling, validating its backwardated characteristic and its construction from adaptive consumer expectations. The adopted methodology enables to develop real-time estimates of BCB credibility and to return quantitative assessment of the consistency of monetary policy on an inflation target regime. This work adds to the existing literature in implementing Svensson credibility test (1993) and in extending it within an econometric framework of state space, allowing the probabilistic estimation of the degree of credibility of the monetary policy implemented by the Brazilian monetary authority during the analyzed period. Finally, the third and final essay is an empirical study of the relationship between monetary policy, implemented by the BCB, and the Brazilian stock market. Using the Event Study methodology, this essay analyzes the effect of expected and unexpected components of monetary policy decisions on the Bovespa index returns and on thirty-five different stock returns. The results provide evidence that monetary policy has a significant effect on the stock market returns, and the reversal event in the direction of monetary policy tends to enhance the response of the stock market. The analysis on a sectorial basis indicates that the cyclical consumer sector is the most affected by this policy, while the public utility and the oil, gas and biofuels sectors are not significantly affected. Individual assets respond in a very heterogeneous way to monetary policy. However, when using the abnormal returns, we identified a strong reduction in the intensity and in the number of companies affected by monetary policy. Furthermore, monetary surprise is explained by unexpected variations in the unemployment rate, in the industrial production index and in the CPI. Nonetheless, monetary surprise is Granger caused by unexpected variations in the industrial production index, indicating the importance of this variable for monetary policy forecasting.

Tesis por compendio / [ES] Con esta tesis se pretende dar solución a algunos de los problemas más habituales que aparecen en los Sistemas de control basados en red (NCS) como son los retardos variables en el tiempo, las pérdidas y el desorden de paquetes, y la restricción de ancho de banda y de recursos computacionales y energéticos de los dispositivos que forman parte del sistema de control. Para ello se ha planteado la integración de técnicas de control multifrecuencial, de control basado en paquetes, de control basado en predictor y de control basado en eventos. Los diseños de control realizados se han simulado utilizando Matlab-Simulink y Truetime, se ha analizado su estabilidad mediante LMIs y QFT, y se han validado experimentalmente en un péndulo invertido, un robot cartesiano 3D y en robots móviles de bajo coste. El artículo 1 aborda el control basado en eventos, el cual minimiza el ancho de banda consumido en el NCS mediante un control basado en eventos periódicos y presenta un método para obtener sus parámetros óptimos para el sistema específico en que se utilice. Los artículos 2, 4 y 6 añaden el control basado en paquetes, así como el control multifrecuencia, que aborda problemas de falta de datos por bajo uso del sensor y los retardos, pérdidas y desórdenes de paquetes en la red. También afrontan, mediante tecnicas de predicción basadas en un filtro de Kalman multifrecuencia variable en el tiempo, los problemas de ruido y perturbaciones, así como la observación de los estados completos del sistema. El artículo 7 hace frente a un modelo no lineal que utiliza las anteriores soluciones junto con un filtro de Kalman extendido para presentar otro tipo de estructura para un vehículo autónomo que, gracias a la información futura obtenida mediante estas técnicas, puede realizar de forma remota tareas de alto nivel como es la toma de decisiones y la monitorización de variables. Los artículos 3 y 5, presentan una forma de obtener y analizar la respuesta en frecuencia de sistemas SISO multifrecuencia y estudian su comportamiento ante ciertas incertidumbres o problemas en la red haciendo uso de procedimientos QFT. / [CA] Amb aquesta tesi es pretén donar solució a alguns dels problemes més habituals que apareixen als Sistemes de Control Basats en xarxa (NCS) com son els retards d'accés i transferència variables en el temps, les pèrdues y desordenament de paquets, i la restricció d'ampli de banda així com de recursos computacionals i energètics dels dispositius que foment part del sistema de control. Per tal de resoldre'ls s'ha plantejat la integració de tècniques de control multifreqüencial, de control basat en paquets, de control basat en predictor i de control basat en events. Els dissenys de control realitzats s'han simulat fent ús de Matlab-Simulink i de TrueTime, s'ha analitzat la seua estabilitat mitjançant LMIs i QFT, i s'han validat experimentalment en un pèndul invertit, un robot cartesià 3D i en robots mòbils de baix cost. L'article 1 aborda el control basat en events, el qual minimitza l'ampli de banda consumit a l'NCS mitjançant un control basat en events periòdics i presenta un mètode per a obtindré els seus paràmetres òptims per al sistema específic en el qual s'utilitza. Els articles 2, 4 i 6 afegeixen el control basat en paquets, així com el control multifreqüència, que aborda problemes de falta de dades per el baix us del sensor i els retards, pèrdues i desordre de paquets en la xarxa. També afronten, mitjançant tècniques de predicció basades en un filtre de Kalman multifreqüència variable en el temps. Els problemes de soroll i pertorbacions, així com la observació dels estats complets del sistema. L'article 7 fa referència a un model no lineal que utilitza les anteriors solucions junt a un filtre de Kalman estès per a presentar altre tipus d'estructura per a un vehicle autònom que, gracies a la informació futura obtinguda mitjançant aquestes tècniques, pot realitzar de manera remota tasques d'alt nivell com son la presa de decisions i la monitorització de variables. Els articles 3 y 5 presenten la manera d'obtindre i analitzar la resposta en frequencia de sistemes SISO multifreqüència i estudien el seu comportament front a certes incerteses o problemes en la xarxa fent us de procediments QFT. / [EN] This thesis attempts to solve some of the most frequent issues that appear in Networked Control Systems (NCS), such as time-varying delays, packet losses and packet disorders and the bandwidth limitation. Other frequent problems are scarce computational and energy resources of the local system devices. Thus, it is proposed to integrate multirate control, packet-based control, predictor-based control and event-based control techniques. The control designs have been simulated using Matlab-Simulink and Truetime, the stability has been analysed by LMIs and QFT, and the experimental validation has been done on an inverted pendulum, a 3D cartesian robot and in low-cost mobile robots. Paper 1 addresses event-based control, which minimizes the bandwidth consumed in NCS through a periodic event-triggered control and presents a method to obtain the optimal parameters for the specific system used. Papers 2, 4 and 6 include packet-based control and multirate control, addressing problems such as network delays, packet dropouts and packet disorders, and the scarce data due to low sensor usage in order to save battery in sensing tasks and transmissions of the sensed data. Also addressed, is how despite the existence of measurement noise and disturbances, time-varying dual-rate Kalman filter based prediction techniques observe the complete state of the system. Paper 7 tackles a non-linear model that uses all the previous solutions together with an extended Kalman filter to present another type of structure for an autonomous vehicle that, due to future information obtained through these techniques, can remotely carry out high level tasks, such as decision making and monitoring of variables. Papers 3 and 5, present a method for obtaining and analyzing the SISO dual-rate frequency response and using QFT procedures to study its behavior when faced with specific uncertainties or network problems. / This work was supported by the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad under Grant referenced TEC2012-31506. / Alcaina Acosta, JJ. (2020). Design and implementation of event-based multi-rate controllers for networked control systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/159884 / TESIS / Compendio

Surprise is an important component of serendipity. In this research, we address the problem of measuring the capacity of a recommender system at embedding surprise in its recommendations. We show that changes in surprise of an item owing to the growth in user experience, as well as to the increase in the number of items in the repository, are not taken into account by the current metrics and evaluation methods. As a result, in so far as the time elapsed between two measurements grows, they become increasingly incommensurable. This poses as an additional challenge in the assessment of the degree to which a recommender is exposed to unfavourable conditions, such as over-specialisation or filter bubble. We argue that a) surprise is a finite resource in any recommender system, b) there are limits to the amount of surprise that can be embedded in a recommendation, and c) these limits allow us to create a scale up in which two measurements that were taken at different moments can be directly compared. By adopting these ideas as premises, we applied the deductive method to define the concepts of maximum and minimum potential surprises and designed a surprise metric called \"normalised surprise\" that employs these limits. Our main contribution is an evaluation method that estimates the normalised surprise of a system. Four experiments were conducted to test the proposed metrics. The aim of the first and the second experiments was to validate the quality of the estimates of minimum and maximum potential surprise values obtained by means of a greedy algorithm. The first experiment employed a synthetic dataset to explore the limits to surprise to a user, and the second one employed the Movielens-1M to explore the limits to surprise that can be embedded in a recommendation list. The third experiment also employed the Movielens-1M dataset and was designed to investigate the effect that changes in item representation and item comparison exert on surprise. Finally, the fourth experiment compares the proposed and the current state-of-the-art evaluation method in terms of their results and execution times. The results obtained from the experiments a) confirm that the quality of the estimates of potential surprise are adequate for the purpose of evaluating normalised surprise; b) show that the item representation and comparison model that is adopted has a strong effect on surprise; and c) indicate an association between high degrees of surprise and negatively skewed pairwise distance distributions, and also indicate a significant difference in the average normalised surprise of recommendations produced by a factorisation algorithm when the surprise employs the cosine or the Euclidean distance / A surpresa é um componente importante da serendipidade. Nesta pesquisa, abordamos o problema de medir a capacidade de um sistema de recomendação de incorporar surpresa em suas recomendações. Mostramos que as mudanças na surpresa de um item, devidas ao crescimento da experiência do usuário e ao aumento do número de itens no repositório, não são consideradas pelas métricas e métodos de avaliação atuais. Como resultado, na medida em que aumenta o tempo decorrido entre duas medições, essas se tornam cada vez mais incomensuráveis. Isso se apresenta como um desafio adicional na avaliação do grau em que um sistema de recomendação está exposto a condições desfavoráveis como superespecialização ou filtro invisível. Argumentamos que a) surpresa é um recurso finito em qualquer sistema de recomendação; b) há limites para a quantidade de surpresa que pode ser incorporada em uma recomendação; e c) esses limites nos permitem criar uma escala na qual duas medições que foram tomadas em momentos diferentes podem ser comparadas diretamente. Ao adotar essas ideias como premissas, aplicamos o método dedutivo para definir os conceitos de surpresa potencial máxima e mínima e projetar uma métrica denominada \"surpresa normalizada\", que emprega esses limites. Nossa principal contribuição é um método de avaliação que estima a surpresa normalizada de um sistema. Quatro experimentos foram realizados para testar as métricas propostas. O objetivo do primeiro e do segundo experimentos foi validar a qualidade das estimativas de surpresa potencial mínima e máxima obtidas por meio de um algoritmo guloso. O primeiro experimento empregou um conjunto de dados sintético para explorar os limites de surpresa para um usuário, e o segundo empregou o Movielens-1M para explorar os limites da surpresa que pode ser incorporada em uma lista de recomendações. O terceiro experimento também empregou o conjunto de dados Movielens-1M e foi desenvolvido para investigar o efeito que mudanças na representação de itens e na comparação de itens exercem sobre a surpresa. Finalmente, o quarto experimento compara os métodos de avaliação atual e proposto em termos de seus resultados e tempos de execução. Os resultados que foram obtidos dos experimentos a) confirmam que a qualidade das estimativas de surpresa potencial são adequadas para o propósito de avaliar surpresa normalizada; b) mostram que o modelo de representação e comparação de itens adotado exerce um forte efeito sobre a surpresa; e c) apontam uma associação entre graus de surpresa elevados e distribuições assimétricas negativas de distâncias, e também apontam diferenças significativas na surpresa normalizada média de recomendações produzidas por um algoritmo de fatoração quando a surpresa emprega a distância do cosseno ou a distância Euclidiana

Atributos visuais de textura e forma foram investigados para a recuperação baseada em conteúdo de imagens mamográficas (CBIR). Para a similaridade de imagens, foi considerada a estrutura de densidade mamária, representada principalmente pelos tecidos fibro-glandulares. A pesquisa consistiu de três etapas: (1) Preparação e processamento das imagens; (2) Extração e seleção de atributos visuais de textura e forma; (3) Implementação de um sistema de recuperação de imagem. A primeira etapa consistiu dos processos de retirada de ruído do fundo da imagem, segmentação da região da mama, detecção da região de músculo peitoral, localização do mamilo e da segmentação da região de tecidos fibro-glandulares. Utilizou-se a equação de Difusão Anisotrópica com filtro de Wiener para retirada e suavização de ruídos encontrados na imagem e preservação da borda da mama. Para a segmentação da região da mama, foram utilizadas as técnicas de limiarização de Princípio de Máxima Entropia, Método de Preservação de Momento, Método de Otsu, Método interativo de Ridler & Carvard, Método de Reddi e Método da Matriz de Co-ocorrência. A melhor imagem foi escolhida numa tarefa supervisionada. A detecção automática da região do músculo peitoral foi feita com a combinação do operador de Canny e a transformada de Radon como detector de linha. A posição do mamilo foi detectada com a transformada de Radon como detector de direção de densidade. A segmentação da região de tecidos fibro-glandulares foi feita também com as técnicas de limiarização do Princípio de Máxima Entropia, Método de Preservação de Momento, e Método de Otsu. Momentos Estatísticos extraídos do Histograma, Medida de Granulometria, Momentos Estatísticos extraídos do Domínio de Radon, Momento de Hu, e Textura de Haralick foram investigados como atributos de textura. Medida de Área, Circularidade e Razão de Diâmetro foram investigados como atributos de forma. A rede de Mapas Auto-Organizáveis de Kohonen foi utilizada como sistema de recuperação de imagem. Foram utilizadas, neste trabalho, 1080 imagens do projeto de Banco de Imagens do HCFMRP-USP, módulo Mamografia. O treinamento e teste foram feitos com a técnica de \"leaving-one-out\" e os melhores resultados obtidos foram: Taxa de precisão de 91,07% para a combinação dos cinco grupos de atributos de Forma, Estatísticos Extraídos do Histograma, Momento de Hu, Espectral no Domínio de Radon e de Medida de Granulometria; taxa de precisão e revocação do coeficiente de correlação médio representadas pela área sob a curva com valor de 0,02351 dos grupos de atributos de forma, de Textura de Haralick e Momento de Hu. Os resultados obtidos indicaram a relevância de nosso trabalho e seu potencial de utilização para a recuperação baseada em conteúdo de imagens mamográficas. / Visual texture based on texture and shape features were investigated for content-based mammographic images retrieval (CBIR). For similarity of images, the mammary density structures were considered, mainly represented by fibro-glandular tissues. This research consisted of three stages: (1) Images preparation and processing; (2) Extraction and selection of the visual features; (3) Implementation of a retrieval system. The first stage consisted of noisy removing from the image background, breast region segmentation, pectoral muscle region detection, nipple localization and the fibro-glandular tissues region segmentation. The equation of Anisotropic Diffusion was used with Wiener filter for noisy removing with the breast region edge preservation. For the breast region segmentation, the Thresholding techniques were used of Maximum Entropy Principle, Moment Preserving Method, Otsu Method, Ridler & Carvard Method, Reddi Method and Co-occurrence Matrix Method. The better image was chosen in a supervised task. The automatic pectoral muscle region detection was made with the Canny operator and Radon Transform combination as straight line detector. The nipple position was detected with the Radon Transform as density direction detector. The fibro-glandular tissues region was also defined with the thresholding techniques of the Maximum Entropy Principle, Moment Preserving Method, and Otsu Method. The Statistical Moments extracted from the Histogram, Measured of Granulometry, Statistical Moments extracted in Radon Domain, Moment of Hu, and Haralick Textures were investigated as texture features. Area, Circularity and Diameter Ratio were investigated as shape features. The Self-Organizing Maps of Kohonen was used as image retrieval system. One thousand and eighty images of the HCFMRP-USP Database Project, Mammography Module, were used in this work. The training and test processes were realized with the \"leaving-one-out\" technique and the best results obtained were: The precision rate of 91,07% for the combination of the five following features group: Shape, Statistical Moments extracted of the Histogram, Moment of Hu, Statistical Moments extracted in Radon Domain and Measure of Granulometry; precision and revocation rates of the average coefficient of correlation represented by the area under the curve with value of 0,02351 for the three following features group: Shape, Haralick Textures and Moment de Hu. The results obtained indicated the relevance of our work for the content-based mammographic images retrieval.

Em face ao bom desempenho da agricultura brasileira, cresce também a responsabilidade por uma produção sustentável. Particularmente, o sistema produtivo da cana-de-açúcar vem se adaptando a uma produção sem queima, e busca formas alternativas de manejo dos resíduos da produção que sejam sustentáveis tanto economicamente, quanto ambientalmente. Neste trabalho apresentamos resultados dos tratamentos de solo agriculturável com resíduos de i) cinzas de bagaço de cana aplicado em cobertura e ii) torta de filtro na entrelinha da cultura, em diferentes doses. Avaliamos o impacto desses tratamentos no conteúdo de carbono e na matéria orgânica do solo. Para determinar se os tratamentos podem ser considerados sequestradores de carbono e ambientalmente sustentáveis nos detemos na preservação seletiva como mecanismo de retenção da matéria orgânica do solo, a qual leva a acumulação de componentes orgânicos químicos mais recalcitrantes. Utilizamos as técnicas espectroscópicas de fluorescência de luz UV-Visível, espectroscopia de fluorescência matriz excitação-emissão para avaliar a fração de ácido húmico do solo e o aumento da recalcitrância química, a fluorescência induzida por laser (FIL) para observar a matéria orgânica como um todo e a espectroscopia de emissão ótica com plasma induzido por laser (LIBS) utilizada como uma nova ferramenta para avaliar o conteúdo de carbono do solo. No tratamento de solo com adição de cinza de bagaço de cana tivemos potencial de estoque de carbono na dose 40 t/ha. Quanto a torta de filtro, o carbono total do solo aumenta menos significativamente que na cinza, mas não houve potencial de estoque de carbono. Na fração ácido húmico não observamos modificação do grau de humificação do solo com os tratamentos, mesmo a torta sendo um produto rico em matéria orgânica, porém houve um aumento de grupos carbonílicos, que estão associados ao aumento das interações intermoleculares favorecendo por exemplo a complexação do ácido húmico com metais. Nossos resultados de fluorescência induzida por laser apontam que a cinza possivelmente ofereceu melhora nas condições de crescimento da cultura havendo aumento de grupos alifáticos na MOS. Concluímos portanto, que não houve impacto negativo para o estoque de carbono no solo e qualidade da matéria sob tratamento de adição de cinza de bagaço de cana e torta de filtro. / Given the good performance of Brazilian agriculture, grows the responsibility for sustainable production. Particularly, the sugarcane production system has been adapting to a production without burning, and seeks alternative forms of waste management in production that are both economically and environmentally sustainable. We present results of arable soil treatments with i) sugarcane bagasse ash applied in coverage soil and ii) filter cake applied between the lines of culture in different doses. We assess the impact of these treatments on the content and quality of soil organic matter and carbon sequestration capacity. To determine if treatments can be considered environmentally sustainable and carbon sequestration we embrace the selective preservation as a retention mechanism of soil organic matter, which leads to accumulation of chemical organic compounds recalcitrant. We use bidimensional fluorescence UV-Visible spectroscopy and fluorescence excitation-emission matrix to assess the fraction of soil humic acid, the laser-induced fluorescence spectroscopy (LIF) for observing the whole organic matter and laser breakdown induced spectroscopy (LIBS) used as a new tool to assess the soil carbon content. The soil treatment with sugarcane bagasse ash had increased carbon stock in dose 40 t / ha. In humic acid fraction did not observe any change in the degree of humification treatment with AML, but there was an increase of carbonyl groups, which are associated with increased intermolecular interactions and enhancing the complexation of metals with humic acid. Our results suggest a possible improvement in crop growth conditions with an increase of aliphatic groups in MOS. The filter cake is no carbon content recorded, also did not observe any impact on soil organic matter with the incorporation of filter cake although this is a product rich in organic matter. In this context, we conclude that there was no negative impact on the carbon stock and quality of soil organic matter under treatment addition of sugarcane bagasse ash and filter cake.

Sistemas de Recomendação (SR) são softwares capazes de sugerir itens aos usuários com base no histórico de interações de usuários ou por meio de métricas de similaridade que podem ser comparadas por item, usuário ou ambos. Existem diferentes tipos de SR e dentre os que despertam maior interesse deste trabalho estão: SR baseados em conteúdo; SR baseados em conhecimento; e SR baseado em filtro colaborativo. Alcançar resultados adequados às expectativas dos usuários não é uma meta simples devido à subjetividade inerente ao comportamento humano, para isso, SR precisam de soluções eficientes e eficazes para: modelagem dos dados que suportarão a recomendação; recuperação da informação que descrevem os dados; combinação dessas informações dentro de métricas de similaridade, popularidade ou adequabilidade; criação de modelos descritivos dos itens sob recomendação; e evolução da inteligência do sistema de forma que ele seja capaz de aprender a partir da interação com o usuário. A tomada de decisão por um sistema de recomendação é uma tarefa complexa que pode ser implementada a partir da visão de áreas como inteligência artificial e mineração de dados. Dentro da área de inteligência artificial há estudos referentes ao método de raciocínio baseado em casos e da recomendação baseada em casos. No que diz respeito à área de mineração de dados, os SR podem ser construídos a partir de modelos descritivos e realizar tratamento de dados textuais, constituindo formas de criar elementos para compor uma recomendação. Uma forma de minimizar os pontos fracos de uma abordagem, é a adoção de aspectos baseados em uma abordagem híbrida, que neste trabalho considera-se: tirar proveito dos diferentes tipos de SR; usar técnicas de resolução de problemas; e combinar recursos provenientes das diferentes fontes para compor uma métrica unificada a ser usada para ranquear a recomendação por relevância. Dentre as áreas de aplicação dos SR, destaca-se a recomendação de notícias, sendo utilizada por um público heterogêneo, amplo e exigente por relevância. Neste contexto, a presente pesquisa apresenta uma abordagem híbrida para recomendação de notícias construída por meio de uma arquitetura implementada para provar os conceitos de um sistema de recomendação. Esta arquitetura foi validada por meio da utilização de um corpus de notícias e pela realização de um experimento online. Por meio do experimento foi possível observar a capacidade da arquitetura em relação aos requisitos de um sistema de recomendação de notícias e também confirmar a hipótese no que se refere à privilegiar recomendações com base em similaridade, popularidade, diversidade, novidade e serendipidade. Foi observado também uma evolução nos indicadores de leitura, curtida, aceite e serendipidade conforme o sistema foi acumulando histórico de preferências e soluções. Por meio da análise da métrica unificada para ranqueamento foi possível confirmar sua eficácia ao verificar que as notícias melhores colocadas no ranqueamento foram as mais aceitas pelos usuários / Recommendation Systems (RS) are software capable of suggesting items to users based on the history of user interactions or by similarity metrics that can be compared by item, user, or both. There are different types of RS and those which most interest in this work are content-based, knowledge-based and collaborative filtering. Achieving adequate results to user\'s expectations is a hard goal due to the inherent subjectivity of human behavior, thus, the RS need efficient and effective solutions to: modeling the data that will support the recommendation; the information retrieval that describes the data; combining this information within similarity, popularity or suitability metrics; creation of descriptive models of the items under recommendation; and evolution of the systems intelligence to learn from the user\'s interaction. Decision-making by a RS is a complex task that can be implemented according to the view of fields such as artificial intelligence and data mining. In the artificial intelligence field there are studies concerning the method of case-based reasoning that works with the principle that if something worked in the past, it may work again in a new similar situation the one in the past. The case-based recommendation works with structured items, represented by a set of attributes and their respective values (within a ``case\'\' model), providing known and adapted solutions. Data mining area can build descriptive models to RS and also handle, manipulate and analyze textual data, constituting one option to create elements to compose a recommendation. One way to minimize the weaknesses of an approach is to adopt aspects based on a hybrid solution, which in this work considers: taking advantage of the different types of RS; using problem-solving techniques; and combining resources from different sources to compose a unified metric to be used to rank the recommendation by relevance. Among the RS application areas, news recommendation stands out, being used by a heterogeneous public, ample and demanding by relevance. In this context, the this work shows a hybrid approach to news recommendations built through a architecture implemented to prove the concepts of a recommendation system. This architecture has been validated by using a news corpus and by performing an online experiment. Through the experiment it was possible to observe the architecture capacity related to the requirements of a news recommendation system and architecture also related to privilege recommendations based on similarity, popularity, diversity, novelty and serendipity. It was also observed an evolution in the indicators of reading, likes, acceptance and serendipity as the system accumulated a history of preferences and solutions. Through the analysis of the unified metric for ranking, it was possible to confirm its efficacy when verifying that the best classified news in the ranking was the most accepted by the users

Informações sobre as características funcionais e estruturais da unidade motora (UM) são altamente relevantes em investigações fisiológicas e nos estudos clínicos das disfunções neuromusculares. A eletromiografia (EMG) é um método adequado para obtenção dessas informações. Entretanto, devido à dificuldade na separação da atividade individual de uma unidade motora das outras que estão simultaneamente ativas, seu uso em clínica prática se dá comumente através de métodos invasivos, empregando eletrodos de agulha ou fios implantados. Apesar da EMG de superfície ser não-invasiva e, portanto mais apropriada para aplicações clínicas, não é usada em clínica porque não há até o presente um método satisfatório para decomposição do sinal EMG de superfície. Um EMG de superfície é muito mais difícil de decompor devido a significante superposição dos Potenciais de Ação das UMs (MUAPs) e a relação sinal-ruído relativamente baixa, se comparada aos métodos invasivos. Defendemos que a separação da atividade individual das UMs pode ser feita de modo não-invasivo aliando-se técnicas de aquisição altamente especializadas com técnicas usadas em reconhecimento de padrões. Desenvolvemos um método para decomposição de EMGs de superfície, a partir do qual foi possível extrair características relevantes das UMs, que permitem seu uso em avaliação e diagnóstico de desordens neuromusculares. Em nossa abordagem, o sinal EMG é inicialmente captado sob contração isométrica fraca usando eletrodos desuperfície. O sinal EMG bruto passa em seguida por um filtro Diferencial Passa-Baixas Ponderado (DPBP) em série com um detector de picos, que detecta os picos de MUAPs e extrai suas formas de onda. Na sequência, o conjunto de MUAPs extraído é classificado por uma rede neural SOM, e os MUAPs agrupados pela similaridade de suas formas de onda. No próximo passo a informação temporal dos disparos é checada, eliminando possíveis erros de classificação, e finalmente os Trens de MUAPs (MUAPTs) das UMs individuais são reconstituídos do EMG original. As estatísticas de disparos (IPI) bem como as formas de ondas dos MUAPs das respectivas UMs são então extraídas e armazenadas para estudos posteriores. Resultados preliminares obtidos com EMGs normais e patológicos, extraídos de membros superiores sob contração fraca, indicam que, o método mostrou-se apto a decompor EMGs de superfícies, além de potencial para aplicações em estudos clínicos não-invasivos de disfunções neuromusculares.Informações sobre as características funcionais e estruturais da unidade motora (UM) são altamente relevantes em investigações fisiológicas e nos estudos clínicos das disfunções neuromusculares. A eletromiografia (EMG) é um método adequado para obtenção dessas informações. Entretanto, devido à dificuldade na separação da atividade individual de uma unidade motora das outras que estão simultaneamente ativas, seu uso em clínica prática se dá comumente através de métodos invasivos, empregando eletrodos de agulha ou fios implantados. Apesar da EMG de superfície ser não-invasiva e, portanto mais apropriada para aplicações clínicas, não é usada em clínica porque não há até o presente um método satisfatório para decomposição do sinal EMG de superfície. Um EMG de superfície é muito mais difícil de decompor devido a significante superposição dos Potenciais de Ação das UMs (MUAPs) e a relação sinal-ruído relativamente baixa, se comparada aos métodos invasivos. Defendemos que a separação da atividade individual das UMs pode ser feita de modo não-invasivo aliando-se técnicas de aquisição altamente especializadas com técnicas usadas em reconhecimento de padrões. Desenvolvemos um método para decomposição de EMGs de superfície, a partir do qual foi possível extrair características relevantes das UMs, que permitem seu uso em avaliação e diagnóstico de desordens neuromusculares. Em nossa abordagem, o sinal EMG é inicialmente captado sob contração isométrica fraca usando eletrodos desuperfície. O sinal EMG bruto passa em seguida por um filtro Diferencial Passa-Baixas Ponderado (DPBP) em série com um detector de picos, que detecta os picos de MUAPs e extrai suas formas de onda. Na sequência, o conjunto de MUAPs extraído é classificado por uma rede neural SOM, e os MUAPs agrupados pela similaridade de suas formas de onda. No próximo passo a informação temporal dos disparos é checada, eliminando possíveis erros de classificação, e finalmente os Trens de MUAPs (MUAPTs) das UMs individuais são reconstituídos do EMG original. As estatísticas de disparos (IPI) bem como as formas de ondas dos MUAPs das respectivas UMs são então extraídas e armazenadas para estudos posteriores. Resultados preliminares obtidos com EMGs normais e patológicos, extraídos de membros superiores sob contração fraca, indicam que, o método mostrou-se apto a decompor EMGs de superfícies, além de potencial para aplicações em estudos clínicos não-invasivos de disfunções neuromusculares. / Information on the functional and structural characteristics of the motor unit (MU) they are highly important in physiologic investigations and in the clinical studies of the neuromuscular dysfunctions. The electromyography (EMG) it is an appropriate method for obtaining of that information. However, due to the difficulty in the separation of the individual activity of a motor unit of the another that are simultaneously active, your use in practical clinic happen commonly through methods invasive, employing needle electrodes or implanted threads. In spite of surface EMG to be non-invasive and, therefore more appropriate for clinical applications, it is not used at clinic because there is not until the present a satisfactory method for decomposition of the surface EMG sign. A surface EMG is much more difficult of decomposing due to significant overlap of the Motor Unit Action Potentials (MUAPs) and the relationship sign-noise relatively low, if compared to the invasive methods. We defended that the separation of the individual activity of MUs can be made in way non-invasive allying highly specialized acquisition techniques with techniques used in recognition of patterns. We developed a method for decomposition of surface EMGs, starting from which was possible to extract important characteristics of MUs, which allow your use in evaluation and diagnosis of neuromuscular disorders. In our approach, the sign EMG is captured initially under weak isometriccontraction using surface electrodes. The sign EMG raw raisin soon after for a Biased Low-Pass Differential filter (BLPD) in series with a detector of peaks, that detects the peaks of MUAPs and it extracts your wave forms. In the sequence, a SOM neural network classifies the set of extracted MUAPs, and MUAPs are clustered by the similarity in your wave shape. In the next step the temporal information of the discharges is checked, eliminating possible classification mistakes, and finally the MUAPs Trains (MUAPTs) of individual MUs they are reconstituted of original EMG. The statistics of discharges (IPI) as well as the forms of waves of MUAPs of respective MUs are then extracted and stored for subsequent studies. Results preliminaries obtained with normal and pathological EMGs, extracted of superior members under weak contraction, they indicate that, the method was shown capable to decompose surfaces EMGs, besides potential for applications in clinical studies non-invasive of neuromuscular dysfunctions.

Atributos visuais de textura e forma foram investigados para a recuperação baseada em conteúdo de imagens mamográficas (CBIR). Para a similaridade de imagens, foi considerada a estrutura de densidade mamária, representada principalmente pelos tecidos fibro-glandulares. A pesquisa consistiu de três etapas: (1) Preparação e processamento das imagens; (2) Extração e seleção de atributos visuais de textura e forma; (3) Implementação de um sistema de recuperação de imagem. A primeira etapa consistiu dos processos de retirada de ruído do fundo da imagem, segmentação da região da mama, detecção da região de músculo peitoral, localização do mamilo e da segmentação da região de tecidos fibro-glandulares. Utilizou-se a equação de Difusão Anisotrópica com filtro de Wiener para retirada e suavização de ruídos encontrados na imagem e preservação da borda da mama. Para a segmentação da região da mama, foram utilizadas as técnicas de limiarização de Princípio de Máxima Entropia, Método de Preservação de Momento, Método de Otsu, Método interativo de Ridler & Carvard, Método de Reddi e Método da Matriz de Co-ocorrência. A melhor imagem foi escolhida numa tarefa supervisionada. A detecção automática da região do músculo peitoral foi feita com a combinação do operador de Canny e a transformada de Radon como detector de linha. A posição do mamilo foi detectada com a transformada de Radon como detector de direção de densidade. A segmentação da região de tecidos fibro-glandulares foi feita também com as técnicas de limiarização do Princípio de Máxima Entropia, Método de Preservação de Momento, e Método de Otsu. Momentos Estatísticos extraídos do Histograma, Medida de Granulometria, Momentos Estatísticos extraídos do Domínio de Radon, Momento de Hu, e Textura de Haralick foram investigados como atributos de textura. Medida de Área, Circularidade e Razão de Diâmetro foram investigados como atributos de forma. A rede de Mapas Auto-Organizáveis de Kohonen foi utilizada como sistema de recuperação de imagem. Foram utilizadas, neste trabalho, 1080 imagens do projeto de Banco de Imagens do HCFMRP-USP, módulo Mamografia. O treinamento e teste foram feitos com a técnica de \"leaving-one-out\" e os melhores resultados obtidos foram: Taxa de precisão de 91,07% para a combinação dos cinco grupos de atributos de Forma, Estatísticos Extraídos do Histograma, Momento de Hu, Espectral no Domínio de Radon e de Medida de Granulometria; taxa de precisão e revocação do coeficiente de correlação médio representadas pela área sob a curva com valor de 0,02351 dos grupos de atributos de forma, de Textura de Haralick e Momento de Hu. Os resultados obtidos indicaram a relevância de nosso trabalho e seu potencial de utilização para a recuperação baseada em conteúdo de imagens mamográficas. / Visual texture based on texture and shape features were investigated for content-based mammographic images retrieval (CBIR). For similarity of images, the mammary density structures were considered, mainly represented by fibro-glandular tissues. This research consisted of three stages: (1) Images preparation and processing; (2) Extraction and selection of the visual features; (3) Implementation of a retrieval system. The first stage consisted of noisy removing from the image background, breast region segmentation, pectoral muscle region detection, nipple localization and the fibro-glandular tissues region segmentation. The equation of Anisotropic Diffusion was used with Wiener filter for noisy removing with the breast region edge preservation. For the breast region segmentation, the Thresholding techniques were used of Maximum Entropy Principle, Moment Preserving Method, Otsu Method, Ridler & Carvard Method, Reddi Method and Co-occurrence Matrix Method. The better image was chosen in a supervised task. The automatic pectoral muscle region detection was made with the Canny operator and Radon Transform combination as straight line detector. The nipple position was detected with the Radon Transform as density direction detector. The fibro-glandular tissues region was also defined with the thresholding techniques of the Maximum Entropy Principle, Moment Preserving Method, and Otsu Method. The Statistical Moments extracted from the Histogram, Measured of Granulometry, Statistical Moments extracted in Radon Domain, Moment of Hu, and Haralick Textures were investigated as texture features. Area, Circularity and Diameter Ratio were investigated as shape features. The Self-Organizing Maps of Kohonen was used as image retrieval system. One thousand and eighty images of the HCFMRP-USP Database Project, Mammography Module, were used in this work. The training and test processes were realized with the \"leaving-one-out\" technique and the best results obtained were: The precision rate of 91,07% for the combination of the five following features group: Shape, Statistical Moments extracted of the Histogram, Moment of Hu, Statistical Moments extracted in Radon Domain and Measure of Granulometry; precision and revocation rates of the average coefficient of correlation represented by the area under the curve with value of 0,02351 for the three following features group: Shape, Haralick Textures and Moment de Hu. The results obtained indicated the relevance of our work for the content-based mammographic images retrieval.