Neste trabalho são apresentados dois métodos de agrupamento de dados visados para aplicações em taxonomia molecular. Estes métodos estão baseados em modelos probabilísticos, o que permite superar alguns problemas apresentados nos métodos não probabilísticos existentes, como a dificuldade na escolha da métrica de distância e a falta de tratamento e aproveitamento do conhecimento a priori disponível. Os métodos apresentados combinam por meio do teorema de Bayes a informação extraída dos dados com o conhecimento a priori que se dispõe, razão pela qual são denominados métodos Bayesianos. O primeiro método, método de agrupamento hierárquico Bayesiano, está baseado no algoritmo HBC (Hierarchical Bayesian Clustering). Este método constrói uma hierarquia de partições (dendrograma) baseado no critério da máxima probabilidade a posteriori de cada partição. O segundo método é baseado em um tipo de modelo gráfico probabilístico conhecido como redes Gaussianas condicionais, o qual foi adaptado para problemas de agrupamento. Ambos métodos foram avaliados em três bancos de dados donde se conhece a rótulo da classe. Os métodos foram usados também em um problema de aplicação real: a taxonomia de uma coleção brasileira de estirpes de bactérias do gênero Bradyrhizobium (conhecidas por sua capacidade de fixar o \'N IND.2\' do ar no solo). Este banco de dados é composto por dados genotípicos resultantes da análise do RNA ribossômico. Os resultados mostraram que o método hierárquico Bayesiano gera dendrogramas de boa qualidade, em alguns casos superior que o melhor dos algoritmos hierárquicos analisados. O método baseado em redes gaussianas condicionais também apresentou resultados aceitáveis, mostrando um adequado aproveitamento do conhecimento a priori sobre as classes tanto na determinação do número ótimo de grupos, quanto no melhoramento da qualidade dos agrupamentos. / In this work are presented two clustering methods thought to be applied in molecular taxonomy. These methods are based in probabilistic models which overcome some problems observed in traditional clustering methods such as the difficulty to know which distance metric must be used or the lack of treatment of available prior information. The proposed methods use the Bayes theorem to combine the information of the data with the available prior information, reason why they are called Bayesian methods. The first method implemented in this work was the hierarchical Bayesian clustering, which is an agglomerative hierarchical method that constructs a hierarchy of partitions (dendogram) guided by the criterion of maximum Bayesian posterior probability of the partition. The second method is based in a type of probabilistic graphical model knows as conditional Gaussian network, which was adapted for data clustering. Both methods were validated in 3 datasets where the labels are known. The methods were used too in a real problem: the clustering of a brazilian collection of bacterial strains belonging to the genus Bradyrhizobium, known by their capacity to transform the nitrogen (\'N IND.2\') of the atmosphere into nitrogen compounds useful for the host plants. This dataset is formed by genetic data resulting of the analysis of the ribosomal RNA. The results shown that the hierarchical Bayesian clustering method built dendrograms with good quality, in some cases, better than the other hierarchical methods. In the method based in conditional Gaussian network was observed acceptable results, showing an adequate utilization of the prior information (about the clusters) to determine the optimal number of clusters and to improve the quality of the groups.

Apesar da ampla diversidade de línguas indígenas no Brasil, poucas pesquisas estudam estas línguas e suas relações. Inúmeros esforços têm sido dedicados a procurar similaridades entre as palavras das línguas indígenas e classificá-las em famílias de línguas. Seguindo a classificação mais aceita das línguas indígenas do Brasil, esta pesquisa propõe comparar palavras de 10 línguas indígenas brasileiras. Para isso, considera-se que estas palavras são sinais de fala e estima-se a função de distribuição de probabilidade (PDF) de cada palavra, usando um modelo de mistura de gaussianas (GMM). A PDF foi considerada um modelo para representar as palavras. Os modelos foram comparados utilizando medidas de distância para construir estruturas hierárquicas que evidenciaram possíveis relações entre as palavras. Seguindo esta linha, a hipótese levantada nesta pesquisa é que as PDFs baseadas em GMM conseguem caracterizar as palavras das línguas indígenas, permitindo o emprego de medidas de distância entre elas para estabelecer relações entre as palavras, de forma que tais relações confirmem algumas das classificações. Os parâmetros do GMM foram calculados utilizando o algoritmo Maximização da Expectância (em inglês, Expectation Maximization (EM)). A divergência Kullback Leibler (KL) foi empregada para medir semelhança entre as PDFs. Esta divergência serve de base para estabelecer as estruturas hierárquicas que ilustram as relações entre os modelos. A estimativa da PDF, baseada em GMM foi testada com o auxílio de sinais simulados, sendo possível confirmar que os parâmetros obtidos são próximos dos originais. Foram implementadas várias medidas de distância para avaliar se a semelhança entre os modelos estavam determinadas pelos modelos e não pelas medidas adotadas neste estudo. Os resultados de todas as medidas foram similares, somente foi observada alguma diferença nos agrupamentos realizados pela distância C2, por isso foi proposta como complemento da divergência KL. Estes resultados sugerem que as relações entre os modelos dependem das suas características, não das métricas de distância selecionadas no estudo e que as PDFs baseadas em GMM, conseguem fazer uma caracterização adequada das palavras. Em geral, foram observados agrupamentos entre palavras que pertenciam a línguas de um mesmo tronco linguístico, assim como se observou uma tendência a incluir línguas isoladas nos agrupamentos dos troncos linguísticos. Palavras que pertenciam a determinada língua apresentaram um comportamento padrão, sendo identificadas por esse tipo de comportamento. Embora os resultados para as palavras das línguas indígenas sejam inconclusivos, considera-se que o estudo foi útil para aumentar o conhecimento destas 10 línguas estudadas, propondo novas linhas de pesquisas dedicadas à análise destas palavras. / Although there exists a large diversity of indigenous languages in Brazil, there are few researches on these languages and their relationships. Numerous efforts have been dedicated to search for similarities among words of indigenous languages to classify them into families. Following the most accepted classification of Brazilian indigenous languages, this research proposes to compare words of 10 Brazilian indigenous languages. The words of the indigenous languages are considered speech signals and the Probability Distribution Function (PDF) of each word was estimated using the Gaussian Mixture Models (GMM). This estimation was considered a model to represent each word. The models were compared using distance measures to construct hierarchical structures that illustrate possible relationships among words. The hypothesis in this research is that the estimation of the PDF, based on GMM can characterize the words of indigenous languages, allowing the use of distance measures between the PDFs to establish relationships among the words and confirm some of the classifications. The Expectation Maximization algorithm (EM) was implemented to estimate the parameters that describe the GMM. The Kullback Leibler (KL) divergence was used to measure similarities between two PDFs. This divergence is the basis to establish the hierarchical structures that show the relationships among the models. The PDF estimation, based on GMM was tested using simulated signals, allowing confirming the useful approximation of the original parameters. Several distance measures were implemented to prove that the similarities among the models depended on the model of each word, and not on the distance measure adopted in this study. The results of all measures were similar, however, as the clustering results of the C2 distances showed some differences from the other clusters, C2 distance was proposed to complement the KL divergence. The results suggest that the relationships between models depend on their characteristics, and not on the distance measures selected in this study, and the PDFs based on GMM can properly characterize the words. In general, relations among languages that belong to the same linguistic branch were illustrated, showing a tendency to include isolated languages in groups of languages that belong to the same linguistic branches. As the GMM of some language families presents a standard behavior, it allows identifying each family. Although the results of the words of indigenous languages are inconclusive, this study is considered very useful to increase the knowledge of these types of languages and to propose new research lines directed to analyze this type of signals.

Neste trabalho são apresentados dois métodos de agrupamento de dados visados para aplicações em taxonomia molecular. Estes métodos estão baseados em modelos probabilísticos, o que permite superar alguns problemas apresentados nos métodos não probabilísticos existentes, como a dificuldade na escolha da métrica de distância e a falta de tratamento e aproveitamento do conhecimento a priori disponível. Os métodos apresentados combinam por meio do teorema de Bayes a informação extraída dos dados com o conhecimento a priori que se dispõe, razão pela qual são denominados métodos Bayesianos. O primeiro método, método de agrupamento hierárquico Bayesiano, está baseado no algoritmo HBC (Hierarchical Bayesian Clustering). Este método constrói uma hierarquia de partições (dendrograma) baseado no critério da máxima probabilidade a posteriori de cada partição. O segundo método é baseado em um tipo de modelo gráfico probabilístico conhecido como redes Gaussianas condicionais, o qual foi adaptado para problemas de agrupamento. Ambos métodos foram avaliados em três bancos de dados donde se conhece a rótulo da classe. Os métodos foram usados também em um problema de aplicação real: a taxonomia de uma coleção brasileira de estirpes de bactérias do gênero Bradyrhizobium (conhecidas por sua capacidade de fixar o \'N IND.2\' do ar no solo). Este banco de dados é composto por dados genotípicos resultantes da análise do RNA ribossômico. Os resultados mostraram que o método hierárquico Bayesiano gera dendrogramas de boa qualidade, em alguns casos superior que o melhor dos algoritmos hierárquicos analisados. O método baseado em redes gaussianas condicionais também apresentou resultados aceitáveis, mostrando um adequado aproveitamento do conhecimento a priori sobre as classes tanto na determinação do número ótimo de grupos, quanto no melhoramento da qualidade dos agrupamentos. / In this work are presented two clustering methods thought to be applied in molecular taxonomy. These methods are based in probabilistic models which overcome some problems observed in traditional clustering methods such as the difficulty to know which distance metric must be used or the lack of treatment of available prior information. The proposed methods use the Bayes theorem to combine the information of the data with the available prior information, reason why they are called Bayesian methods. The first method implemented in this work was the hierarchical Bayesian clustering, which is an agglomerative hierarchical method that constructs a hierarchy of partitions (dendogram) guided by the criterion of maximum Bayesian posterior probability of the partition. The second method is based in a type of probabilistic graphical model knows as conditional Gaussian network, which was adapted for data clustering. Both methods were validated in 3 datasets where the labels are known. The methods were used too in a real problem: the clustering of a brazilian collection of bacterial strains belonging to the genus Bradyrhizobium, known by their capacity to transform the nitrogen (\'N IND.2\') of the atmosphere into nitrogen compounds useful for the host plants. This dataset is formed by genetic data resulting of the analysis of the ribosomal RNA. The results shown that the hierarchical Bayesian clustering method built dendrograms with good quality, in some cases, better than the other hierarchical methods. In the method based in conditional Gaussian network was observed acceptable results, showing an adequate utilization of the prior information (about the clusters) to determine the optimal number of clusters and to improve the quality of the groups.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-06T11:40:34Z No. of bitstreams: 1 EDUARDO SANTIAGO MOURA - TESE (PPGCC) 2016.pdf: 4888830 bytes, checksum: b0fd54b306e9a1dfeb9e68ce43716fa2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T11:40:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EDUARDO SANTIAGO MOURA - TESE (PPGCC) 2016.pdf: 4888830 bytes, checksum: b0fd54b306e9a1dfeb9e68ce43716fa2 (MD5) Previous issue date: 2016 / Faces humanas são algumas das entidades mais importantes frequentemente encontradas em vídeos. Devido ao substancial volume de produção e consumo de vídeos digitais na atualidade (tanto vídeos pessoais quanto provenientes das indústrias de comunicação e entretenimento), a extração automática de informações relevantes de tais vídeos se tornou um tema ativo de pesquisa. Parte dos esforços realizados nesta área tem se concentrado no uso do reconhecimento e agrupamento facial para auxiliar o processo de anotação automática de faces em vídeos. No entanto, algoritmos de agrupamento de faces atuais ainda não são robustos às variações de aparência de uma mesma face em situações de aquisição típicas. Neste contexto, o problema abordado nesta tese é o agrupamento de faces em vídeos digitais, com a proposição de nova abordagem com desempenho superior (em termos de qualidade do agrupamento e custo computacional) em relação ao estado-da-arte, utilizando bases de vídeos de referência da literatura. Com fundamentação em uma revisão bibliográfica sistemática e em avaliações experimentais, chegou-se à proposição da abordagem, a qual é constituída por módulos de pré-processamento, detecção de faces, rastreamento, extração de características, agrupamento, análise de similaridade temporal e reagrupamento espacial. A abordagem de agrupamento de faces proposta alcançou os objetivos planejados obtendo resultados superiores (no tocante a diferentes métricas) a métodos avaliados utilizando as bases de vídeos YouTube Celebrities (KIM et al., 2008) e SAIVT-Bnews (GHAEMMAGHAMI, DEAN e SRIDHARAN, 2013). / Human faces are some of the most important entities frequently encountered in videos. As a result of the currently high volumes of digital videos production and consumption both personal and profissional videos, automatic extraction of relevant information from those videos has become an active research topic. Many efforts in this area have focused on the use of face clustering and recognition in order to aid with the process of annotating faces in videos. However, current face clustering algorithms are not robust to variations of appearance that a same face may suffer due to typical changes in acquisition scenarios. Hence, this thesis proposes a novel approach to the problem of face clustering in digital videos which achieves superior performance (in terms of clustering quality and computational cost) in comparison to the state-of-the-art, using reference video databases according to the literature. After performing a systematic literature review and experimental evaluations, the current approach has been proposed, which has the following modules: preprocessing, face detection, tracking, feature extraction, clustering, temporal similarity analysis, and spatial reclustering. The proposed approach for face clustering achieved the planned objectives obtaining better results (according to different metrics) than those presented by methods evaluated on the YouTube Celebrities videos dataset (KIM et al., 2008) and SAIVT-Bnews videos dataset (GHAEMMAGHAMI, DEAN e SRIDHARAN, 2013).

Submitted by Laiza Helena de Souza Iung (laizinha21@hotmail.com) on 2018-08-07T12:43:48Z No. of bitstreams: 1 Tese.docx: 1450969 bytes, checksum: 14eebb289793e8f3e10418092c6f74d9 (MD5) / Rejected by Neli Silvia Pereira null (nelisps@fcav.unesp.br), reason: Bom dia! Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: 1 - O texto está em doc e deve estar em pdf para a submissão. 2 - Está faltando a folha de aprovação da banca logo após a ficha catalográfica. Agradecemos a compreensão. on 2018-08-07T12:58:57Z (GMT) / Submitted by Laiza Helena de Souza Iung (laizinha21@hotmail.com) on 2018-08-07T16:56:16Z No. of bitstreams: 1 Tese_ficha_certificado.pdf: 1688621 bytes, checksum: acb18834b18404dc8fb08d52ebb036d9 (MD5) / Approved for entry into archive by Neli Silvia Pereira null (nelisps@fcav.unesp.br) on 2018-08-08T16:47:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 iung_lhs_dr_jabo.pdf: 1688621 bytes, checksum: acb18834b18404dc8fb08d52ebb036d9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-08T16:47:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 iung_lhs_dr_jabo.pdf: 1688621 bytes, checksum: acb18834b18404dc8fb08d52ebb036d9 (MD5) Previous issue date: 2018-07-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A existência de um controle genético sobre a variância residual torna possível a seleção para uniformidade de produção. Desta forma, os objetivos do presente estudo foram: i) investigar a presença deste componente genético na variância residual do peso ao sobreano (PS) em bovinos da raça Nelore (N = 194.628, touros = 625), usando duas abordagens: dois passos (two-step) e modelo linear generalizado hierárquico duplo (double hierarchical generalized linear model, DHGLM); e ii) identificar, através de estudo de associação genômica ampla (genome-wide association study, GWAS), regiões genômicas associadas com uniformidade do PS usando differentes variáveis respostas: EBV desregredido (dEBVv) obtido a partir de soluções de um DHGLM assumindo correlação genética não-nula entre média e variância residual (rmv ≠ 0); e dEBVv_r0 e variância dos resíduos log-transformada (ln_σ2ê) obtidos a partir de soluções de um DHGLM assumindo rmv = 0. Os resultados confirmam a presença de heterogeneidade genética de variância residual bem como oportunidade de seleção (coeficiente de variação genética da variância residual (GCVE) variando de 0,10 a 0,17). Porém, a seleção pode ser limitada devido à magnitude da variância genética da variância residual e à forte e positiva correlação genética entre a média e a variância (0,20 e 0,76 para a abordagem em dois passos e DHGLM, respectivamente). Além disso, foi possível observar que um grande número de progênies por touro é necessário para obter EBV com maiores acurácias (herdabilidade da variância residual, h2v < 0,007). A relação média-variância foi reduzida com a utilização da transformação Box-Cox, o que provocou uma redução nas estimativas dos parâmetros genéticos (h2v, GCVE) e mudou o sinal e a magnitude das correlações genéticas entre média e variância residual. DHGLM foi superior à abordagem em dois passos de acordo com as comparações realizadas, incluindo um delineamento de validação-cruzada. Em relação aos resultados do GWAS, dEBV da média (dEBVm) foi altamente correlacionado com dEBVv (0,90), resultando em regiões associadas simultaneamente com a média e variância residual do PS, no qual demonstraram estar além dos efeitos de escala. Resultados mais independentes entre média e variância residual foram obtidos quando rmv = 0 foi assumida. No total, 13 e 4 polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) mostraram uma forte associação (Bayes Factor > 20) com dEBVv e ln_σ2ê , respectivamente, apenas sugestivos sinais (Bayes Factor > 3) foram encontrados para dEBVv_r0. Todas as janelas de 1-Mb compartilhadas entre as top 20 entre dEBVm e dEBVv foram previamente associadas com características de crescimento. Potenciais genes candidatos do ponto de vista biológico para uniformidade estão envolvidos em metabolismo (principalmente energético e lipídico), resposta ao estresse, resposta inflamatória e imune, mineralização, atividade neuronal e formação óssea. É necessário usar uma estratégia como assumir rmv = 0 a fim de obter resultados relacionados à uniformidade e não a média. Nenhuma evidência clara em favor da utilização de uma variável resposta específica foi observada, por isso recomenda-se a utilização de diferentes variáveis para estudar uniformidade a fim de aumentar as evidências sobre regiões candidatas e os mecanismos biológicos que influenciam este tipo de resposta. / The existence of genetic control on residual variance makes possible the selection for uniformity. Thus, the objectives of the present study were: i) to investigate the presence of this genetic component on the residual variance of yearling weight (YW) in Nellore cattle (N = 194,628, sires = 625) using two approaches: two step approach and double hierarchical generalized linear model (DHGLM); and ii) to identify, through a genome-wide association study (GWAS), genomic regions associated with uniformity of YW using different response variables: deregressed EBV (dEBVv) obtained from solutions of a DHGLM assuming non-null genetic correlation between mean and residual variance (rmv ≠ 0); and dEBVv_r0 and log-transformed variance of estimated residuals (ln_σê 2) obtained from solutions of a DHGLM assuming rmv = 0. The results confirm the presence of genetic heterogeneity of residual variance as well as opportunity of selection (coefficient of genetic variance of residual variance (GCVE) ranging from 0.10 to 0.17). However, selection may be limited by the magnitude of the genetic variance of the residual variance and the strong and positive genetic correlation between mean and variance (0.20 and 0.76 for two-step approach and DHGLM, respectively). In addition, it was observed that large sire families are required to obtain higher EBVv accuracies (heritability of residual variance, hv 2 < 0.007). The mean-variance relationship was reduced by using Box-Cox transformation, which reduced the genetic parameter estimates (hv 2 , GCVE) and changed the signal and magnitude of the genetic correlation between mean and residual variance. The DHGLM was superior to the two-step approach according to the comparisons, including a cross-validation design. Regarding the GWAS results, dEBV of the mean (dEBVm) were highly correlated with dEBVv (0.90), resulting in regions associated simultaneously with mean and residual variance of YW, in which they proved to be beyond scale effects. More independent results between mean and residual variance were obtained when rmv = 0 was assumed. In total, 13 and 4 single nucleotide polymorphisms (SNPs) showed a strong association (Bayes Factor > 20) with dEBVv and ln_σê 2, respectively, only suggestive signals (Bayes Factor > 3) were found for dEBVv_r0. All 1-Mb windows shared among top 20 between dEBVm and dEBVv were previously associated with growth traits. Potential candidate genes from the biological point of view for uniformity are involved in metabolism (mainly energetic and lipid), stress, inflammatory and immune responses, mineralization, neuronal activity, and bone formation. It is necessary to use a strategy like assuming rmv = 0 in order to obtain results related only with uniformity. No clear evidence in favor of using a specific response variable was observed, we recommend using different variables to study uniformity to increase evidence on candidate regions and biological mechanisms behind it. / CAPES: 88881.131673/2016-01

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1963.pdf: 520432 bytes, checksum: 9c5f5395dcc0f7d0faca9268007ed41f (MD5) Previous issue date: 2008-06-09 / Financiadora de Estudos e Projetos / In medical and biological researches we often .nd count data. For longitudinal count data, usual Poisson regression models, assuming independence among observations, are not applicable because of the correlation of these measures. This work presents hierarchical Bayesian models considering random e¤ects to analyze longitudinal count data. A Normal and a Gamma distribution are considered to these e¤ects besides the mixture of Normal distributions. We also present zero in.ated Poisson (ZIP) regression models for repeated measures. Markov Chain Monte Carlo (MCMC) is used to estimate the parameters. Keywords: Longitudinal Count Data; Poisson Regression Model; Zero In.ated Model; Hierarchical Model; Bayesian Analysis; MCMC Methods. / Nas pesquisas médicas e biológicas é comum encontrar dados de contagem. Por exem- plo, as variáveis podem ser dadas pelo número de hospitalizações para cada paciente em unidades básicas de saúde. Para dados de contagem longitudinais, o uso de modelos de regressão de Poisson usuais, que assumem independência entre as observações, não é satis- fatório, visto que as observações de um mesmo indivíduo são usualmente correlacionadas. Assim, efeitos aleatórios são considerados para capturar a possível correlação destas ob- servações além de superdispersão associada a outros fatores. Neste trabalho são uti- lizados modelos Bayesianos hierárquicos considerando diferentes distribuições aos efeitos aleatórios para analisar tais tipos de dados. Aos efeitos aleatórios é atribuída uma dis- tribuição normal, uma mistura de distribuições normais ou uma distribuição gama. Tam- bém são apresentados modelos de regressão de Poisson para dados com medidas repetidas apresentando excesso de zeros. Técnicas de simulação estocástica MCMC (Monte Carlo em Cadeias de Markov) são utilizadas para inferência e, em particular, para estimação dos parâmetros de interesse. Além disso, dados reais são considerados para ilustrar as metodologias propostas.

A fragmentação da floresta nativa, em regiões de Mata Atlântica, foi impulsionada pela expansão de áreas urbanas e agrícolas, gerando uma demanda por restauração de áreas degradadas, afim de promover o aumento da cobertura florestal e a conexão de remanescentes florestais. Essas ações de restauração devem considerar a influência dos atributos da paisagem no processo de restauração ecológica e a definição de áreas prioritárias. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi desenvolver um índice de priorização de fragmentos florestais, composto por métricas de Ecologia da Paisagem, visando à restauração ecológica da paisagem. A metodologia do Índice Restauração Ecológica de Paisagem (IREP), iniciou-se com a elaboração do mapa de uso e cobertura do solo da sub-bacia do rio Passa-Cinco, a partir do qual se obteve seu mapeamento dos seus remanescentes de floresta nativa que, por sua vez, foi a base para o cálculo de suas métricas de Ecologia da Paisagem e do IREP. As métricas selecionadas foram a área do fragmento (AREA), a dimensão fractal do fragmento (PFD) e a distância média entre os fragmentos (DIST), as quais não apresentaram correlação entre si. Elas foram valoradas por meio da Técnica Participatória e do Processo Hierárquico Analítico, obtendo para a métrica DIST importância de 60%, para AREA de 30% e PFD de 10%. Em seguida calculou-se o IREP para os remanescentes florestais da sub-bacia, os quais foram reclassificados em sete classes de prioridade. Os resultados indicaram o predomínio de fragmentos florestais com área menor que 5 ha, que se encontram dispersos na paisagem e, inseridos em uma matriz agrícola em que se tem o predomínio de pastagem. Assim, 25,44% da área ocupada pelos fragmentos florestais foram associadas a prioridade alta, segundo o IREP. Conclui-se que o IREP propiciou avaliar a importância dos fragmentos florestais para a restauração ecológica da paisagem, destacando, dentre as métricas utilizadas, a distância entre fragmentos. / The native forest fragmentation, in the Atlantic Forest regions, was driven by the urban and agricultural expansion, generating a demand for restoration of degraded areas, to promote the increase of forest cover and the connection of forest remnants. These restoration actions should consider the landscape attributes influence on the ecological restoration process and, the definition of priority areas. In this context, the objective of the work was to develop an index for forest fragment prioritization, composed by Landscape Ecology metrics, aiming at the ecological restoration of the landscape. Considering the land-use/land-cover mapping of the Passa-Cinco sub-basin, we obtained the native forest remnants maps, that supported the generation of Landscape Ecology metrics and, consequently, the Ecological Landscape Restoration Index (ELRI). Three metrics, no correlated between then, were select for ELRI, considering their importance for the study, that was defined through the Participatory Technique and Analytic Hierarchy Process. The selected metrics were the mean distance between patches (DIST), patch area (AREA), the fractal dimension of the patch (PFD) and, their respective importance was 60%, 30% and, 10%. This way, ELRI was calculated for forest patches, defining their priority for ecological restoration. According to the results, the forest fragments smaller than 5 ha were the majority in the Passa-Cinco and, they are scattered in the agriculture matrix, where the pasture is the main land-use. Consequently, 25.44% of the forest patches were associated with the high priority level, through the index. We conclude that ELRI allows the evaluation of forest fragments for the ecological restoration of the landscape, highlighting the importance of distance among fragments.

Desastres naturais (secas, enchentes, etc) têm resultado em perdas humanas e grandes prejuízos financeiros em diversos lugares do mundo. Os recentes períodos de seca ocorridos na região sudeste do Brasil mostraram a importância de se dispor de estratégias de mitigação dos efeitos decorrentes desses eventos extremos. Um pré-requisito para prever impactos desses eventos no futuro, é compreender como os mesmos ocorreram no passado, caracterizando-os espacial e temporalmente. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho é quantificar os impactos regionais no sistema hidrológico causados por eventos extremos e identificar conexões entre as secas meteorológicas e hidrológicas, usando a bacia do rio Paraná como estudo de caso. Para tanto, foram identificados e caracterizados os principais eventos de seca ocorridos entre 1995 e 2015, analisaram-se as perdas de água nos componentes do balanço hídrico e no armazenamento total de água. Foram utilizados dados de sensoriamento remoto, incluindo medições da missão GRACE de anomalias no armazenamento total de água terrestre (TWSA), e estimativas de precipitação e evapotranspiração pelos satélites TRMM e MODIS, respectivamente. Simulações de modelos globais de assimilação de dados de superfície terrestre forneceram estimativas de escoamento superficial e umidade do solo. Foram coletados dados de 37 reservatórios para quantificar as perdas de água no armazenamento em terra. Os resultados mostram que o TWSA diminuiu 150 ± 50 km3 entre 2011 e 2015 na bacia do rio Paraná, o armazenamento dos reservatórios diminuiu 30% em relação à capacidade máxima do sistema com taxas de -17 a -25 km3 ano-1 durante as secas. Foram identificados seis grupos de reservatórios cujas respostas são variáveis de acordo com tipo de forçante (natural ou antropogênica) de maior controle. A análise dos tempos de resposta do sistema hidrológico sugere um tempo de até aproximadamente 6 meses para que medidas de combate às secas sejam tomadas. Este estudo ressalta as vantagens do uso combinado de dados de diferentes fontes em estudos regionais. / Natural disasters have caused major economics and human losses globally. Recent droughts over Southeast Brazil underscored the importance of having mitigation strategies to fight the effects from extreme events and a prerequisite to anticipate the impacts from future events is an understanding of past droughts by means of spatial and temporal characterization. The objective of this study is to quantify regional impacts of extreme events on the hydrological system and identify linkages between meteorological and hydrological droughts. To this end, major droughts events between 1995 and 2015 were identified and characterized. Depletion in total water storage (TWS) and main components of the water budget were analyzed. Simulated soil moisture and runoff from land surface models and remote sensing data were used, including measurements of TWS anomalies (TWSA) data from GRACE mission, rainfall and evapotranspiration estimates from TRMM and MODIS satellites, respectively. To quantify reservoir storage depletion, data from 37 reservoirs were collected. Results show that TWSA declined by 150 ± 50 km3 between 2011 and 2015 in the Paraná basin; and reservoir storage decreased 30% relative to the system\'s maximum capacity, with negative trends ranging from -17 to -25 km3 yr-1 during the droughts. Six groups of reservoirs were identified whose response vary according to the main forcing type: human and/or natural controls. Analysis of the system\'s time lag responses indicated a 6 month window during which actions could be taken to combat the drought impacts. This study emphasizes the importance of integrating remote sensing, modelling and monitoring data to evaluate droughts and develop a comprehensive understanding of the linkages between meteorological and hydrological droughts for future management.

Esta dissertação tem como objetivo estudar a combinação de duas técnicas de planejamento em inteligência artificial: planejamento hierárquico e planejamento sob incerteza Knightiana. Cada uma delas possui vantagens distintas, mas que podem ser combinadas, permitindo um ganho de eficiência para o planejamento sob incerteza e maior robustez a planos gerados por planejadores hierárquicos. Primeiramente, estudamos um meio de efetuar uma transformação, de modo sistemático, que permite habilitar algoritmos de planejamento determinístico com busca progressiva no espaço de estados a tratar problemas com ações não-determinísticas, sem considerar a distribuição de probabilidades de efeitos das ações (incerteza Knightiana). Em seguida, esta transformação é aplicada a um algoritmo de planejamento hierárquico que efetua decomposição a partir das tarefas sem predecessoras, de modo progressivo. O planejador obtido é competitivo com planejadores que representam o estado-da-arte em planejamento sob incerteza, devido à informação adicional que pode ser fornecida ao planejador, na forma de métodos de decomposição de tarefas. / This dissertation\'s objective is to study the combination of two artificial intelligence planning techniques, namely: hierarchical planning and planning under Knightian uncertainty. Each one of these has distinct advantages, but they can be combined, allowing the planning under uncertainty a performance gain and giving the hierarchical planning the ability to produce more robust plans. First, we study a way of performing a transformation, in a sistematic way, that enables forward-chaining deterministic planning algorithms to deal with non-deterministic actions, that doesn\'t take into account the probability distribution of actions\' effects (Knightian uncertainty). Afterwards, this transformation is applied to a hierarchical planning algorithm that progressively performs decomposition starting from tasks without predecessors. The obtained planner is competitive with state-of-the-art non-deterministic planners, thanks to the additional information that can be given to the planner, in the form of task decomposition methods.

O manguezal é um sistema muito importante para a manutenção da biodiversidade e produtividade costeira. Ocorrem em ambientes abrigados, onde há interação entre os sistemas atmosférico, terrestre e marinho. A presente pesquisa estudou sistematicamente cada um desses sistemas e elencou os principais elementos, fatores e processos que atuam em cada um dos cinco níveis hierárquicos dos manguezais, de acordo com a classificação proposta por Schaeffer-Novelli et al. (2000; 2005). Esse trabalho teve como objetivo desenvolver uma proposta de representação cartográfica apropriada a cada nível hierárquico dos manguezais. Proposta fundamentada nos pressupostos teóricos e conceituais da Teoria Geral do Sistema, da Teoria da Hierarquia, da Cartografia Ambiental e dos conceitos de representação gráfica e escala. Foram elaborados os seguintes mapeamentos para os níveis hierárquicos do sistema manguezal: Grande Ecossistema Marinho 15, composto pela Plataforma Sul do Brasil na escala de mapeamento 1:5.000.000; Domínio Costeiro VII, abrangendo a costa brasileira entre Cabo Frio RJ e Torres RS na escala de mapeamento 1:3.000.000; Tipologia Costeira III, representada pelo Sistema Costeiro Cananéia-Iguape na escala de mapeamento 1:300.000; Padrão de bosques presentes na Ilha do Cardoso SP na escala de mapeamento 1:5.000; e Parcelas desses bosques de mangue da Ilha do Cardoso SP. Para os primeiros quatro níveis hierárquicos são apresentados mapas e para o nível de maior detalhe (Parcela) são apresentados perfis diagramas e gráficos com a síntese dos dados coletados durante os trabalhos de campo. Assim, seguindo os preceitos sistêmicos, afirma-se nessa pesquisa que existe uma escala de mapeamento adequada para a representação cartográfica de cada um dos níveis hierárquicos dos manguezais, onde cada nível deve ser representado cartograficamente por um conjunto de elementos, fatores e processos específicos. / The mangrove is a very important system for the maintenance of coastal biodiversity and productivity. Occur in sheltered environments, where there is interaction between the atmospheric, terrestrial and marine systems. This research systematically studied each of these systems and listed the main elements, factors and processes that operate in each of the five hierarchical levels of mangroves, according to the classification proposed by Schaeffer-Novelli et al. (2000, 2005). This study had as objective to develop an appropriate proposal for cartographic representation of each hierarchical level of mangrove. This proposal was based on the theoretical and conceptual assumptions of the General System Theory, Theory of Hierarchy of Environmental Cartography and concepts of scale and graphical representation. The following mappings to the hierarchical levels of the mangrove system were elaborated: Large Marine Ecosystem 15, composed of South Brazil Shelf in the mapping scale 1:5.000.000; Coastal Domain VII, covering the Brazilian coast between Cabo Frio - RJ and Torres RS in the mapping scale 1:3.000.000; Setting III, represented by Cananéia-Iguape Coastal System in the mapping scale 1:300.000; Stand present at Ilha do Cardoso SP in the mapping scale 1:5.000; and Sites of these mangroves at Ilha do Cardoso SP. The first four hierarchical levels are presented maps and and the greater level of detail (Site) diagrams and graphs are presented summarizing the data collected during the field work. This way, following the systemic precepts, this research affirms that there is a proper mapping scale for cartographic representation of each of the hierarchical levels of mangroves, where each level must be cartographically represented by a number of elements, factors and specific processes.