Esta dissertação apresenta um novo método de segmentação de movimento baseado na obtenção dos contornos e em filtros morfológicos. A nova técnica apresenta vantagens em relação ao número de falsos positivos e falsos negativos em situações específicas quando comparada às técnicas tradicionais. / This work presents a novel motion segmentation technique based in contours and in morphological filters. It presents advantages in the number of false positives and false negatives in some situations when compared to the classic techniques.

El uso del teléfono inteligente incrementa con el pasar de los días dentro de los hospitales, ya que, facilita actividades que realiza el profesional de enfermería durante su jornada laboral, sin embargo, su uso inadecuado y excesivo ha traído consigo riesgos en la seguridad del paciente. La presente investigación tuvo como objetivo: Describir y analizar el uso del teléfono inteligente durante la jornada laboral de profesionales de enfermería de Chiclayo, 2023; se empleó un enfoque cualitativo de abordaje descriptivo; la muestra fue no probabilística, por conveniencia y estuvo conformada por 12 enfermeras del servicio de emergencia del Hospital Las Mercedes de Chiclayo. Para la recolección de datos se utilizó dos instrumentos: una entrevista semiestructurada y una Escala Likert, ambos fueron validados por juicio de expertos. Posterior al análisis, se obtuvieron como resultados 3 categorías: Una herramienta de comunicación eficaz, Herramientas amigables para facilitar el trabajo e Implicancias del uso personal del teléfono inteligente. Se concluyó que el personal de enfermería atribuye un uso benéfico al teléfono inteligente durante su jornada laboral, puesto que facilita la comunicación. y simplifica sus actividades a través de las herramientas y aplicativos que posee, sin embargo, ese uso implica un contacto frecuente con el dispositivo tecnológico que puede traer consecuencias relacionadas con la seguridad del paciente y del propio personal. / The use of smartphones is increasing with each passing day in hospitals, since it facilitates activities performed by the nursing professional during the workday; however, its inappropriate and excessive use has brought with it risks to patient safety. The objective of this research was to describe and analyze the use of smartphones during the working day by nursing professionals in Chiclayo, 2023; a qualitative approach with a descriptive approach was used; the sample was non-probabilistic, by convenience and consisted of 12 nurses from the emergency department of the Hospital Las Mercedes de Chiclayo. Two instruments were used for data collection: a semi-structured interview and a Likert scale, both of which were validated by expert judgment. After the analysis, 3 categories were obtained as results: An effective communication tool, Friendly tools to facilitate work and Implications of the personal use of smartphones. It was concluded that nursing personnel attribute a beneficial use to the smartphone during their workday, since it facilitates communication and simplifies their activities through the tools and applications it has, however, this use implies frequent contact with the technological device that can have consequences related to the safety of the patient and the personnel themselves.

Este trabajo de tesis se realiza con el objetivo de impulsar el desarrollo de la electrónica de control para una pequeña embarcación alimentada por energía solar; con el fin de utilizarla en expediciones científicas y reducir el costo de itinerario en cada expedición realizada. Para ello se enfocará en el diseño de circuitos eléctricos que permitirán el movimiento de una pequeña embarcación; la cual, presentará cierta autonomía tanto en su locomoción como energéticamente; para esto se diseñarán circuitos de potencia, los cuales van a proporcionar energía eléctrica a las máquinas capaces de transformar energía eléctrica en energía mecánica (motores DC). Todos estos circuitos de potencia van a ser controlados a través de un microcontrolador (Atmega8L); el cual va a ser la parte central y de mando de todo el sistema a diseñar. El diseño también se enfoca en la implementación de un circuito capaz de controlar el movimiento de una cámara de video y en acoplar ciertos elementos de medición como termómetros, barómetros, entre otros instrumentos de acuerdo con las limitaciones impuestas por el microcontrolador a utilizar y por la capacidad de instalación de tarjetas en la nave. La nave tendrá autonomía energética por lo que se instalará un circuito conmutador para recargar la batería de la nave a través de un panel solar. Este trabajo de tesis se realiza con el objetivo de impulsar el desarrollo de la electrónica de control para una pequeña embarcación alimentada por energía solar; con el fin de utilizarla en expediciones científicas y reducir el costo de itinerario en cada expedición realizada. Para ello se enfocará en el diseño de circuitos eléctricos que permitirán el movimiento de una pequeña embarcación; la cual, presentará cierta autonomía tanto en su locomoción como energéticamente; para esto se diseñarán circuitos de potencia, los cuales van a proporcionar energía eléctrica a las máquinas capaces de transformar energía eléctrica en energía mecánica (motores DC). Todos estos circuitos de potencia van a ser controlados a través de un microcontrolador (Atmega8L); el cual va a ser la parte central y de mando de todo el sistema a diseñar. El diseño también se enfoca en la implementación de un circuito capaz de controlar el movimiento de una cámara de video y en acoplar ciertos elementos de medición como termómetros, barómetros, entre otros instrumentos de acuerdo con las limitaciones impuestas por el microcontrolador a utilizar y por la capacidad de instalación de tarjetas en la nave. La nave tendrá autonomía energética por lo que se instalará un circuito conmutador para recargar la batería de la nave a través de un panel solar.

[pt] O conceito de cidades inteligentes é frequentemente associado a avanços tecnológicos, porém também abrange aspectos do bem-estar dos cidadãos e a sustentabilidade. A crescente disponibilidade de dados digitais resulta em um foco excessivo na tecnologia, negligenciando a participação cidadã e subutilizado consequentemente o potencial dessas informações. A nossa hipótese é que o design pode facilitar o acesso a dados urbanos complexos por meio de narrativas baseadas em dados e de processos participativos com a população. Logo, testamos um processo de co-design utilizando métodos mistos para analisar o comportamento de mobilidade. Estruturada em duas fases, a pesquisa inicialmente explorou projetos de mobilidade, analisando relatórios da iniciativa Civitas e entrevistando profissionais atuantes na área. Os desafios e soluções identificados foram testados na segunda fase, usando métodos como coleta de dados abertos municipais, diário de uso e análise de sentimentos em redes sociais. Por fim, foi realizado um workshop de co-design usando ferramentas de visualização de dados para co-analisar a relação dos efeitos meteorológicos na mobilidade urbana. Os resultados destacam o potencial do designer como mediador, com participantes relatando facilidade para analisar volumes substanciais de dados e considerando a proposta inovadora e agradável. Pesquisas futuras poderiam avaliar a compreensão dos dados pelos participantes. A contribuição desta tese reside em um processo de co-design que pode incluir diversos atores, como governo, setor privado e cidadãos, utilizando ferramentas de narrativas baseadas em dados, aplicáveis a quaisquer projetos com vasto volume de informação. / [en] The concept of smart cities is often associated with technological advancement, but it also encompasses aspects of citizen well-being and sustainability. The growing availability of digital data results in an excessive focus on technology, neglecting citizen participation and consequently underutilizing the potential of this information. Our hypothesis is that design can facilitate access to complex urban data through data storytelling and participatory processes. Therefore, we tested a co-design process using mixed methods to analyze mobility behavior. Structured in two phases, the study initially explored mobility projects by analyzing reports from the Civitas initiative and interviewing professionals in the field. The identified challenges and solutions were then tested in the second phase, employing data collection methods such as city open data analysis, diary studies, and sentiment analysis on social media. Finally, a co-design workshop was conducted incorporating data visualization tools to co-analyze the weather effects on urban mobility. The results highlight the significant potential of the designer as a facilitator, with participants reporting ease in analyzing substantial data volumes and considering the proposal innovative and enjoyable. Future research may evaluate participants understanding of the data. The contribution of this thesis lies in a co-design process that can involve various stakeholders, including government, private enterprises, and citizens, using data storytelling tools applicable to any project dealing with large data volumes.

La psicoterapia asistida por ordenador (PAO) se define como cualquier sistema informático que ayude a los profesionales de la salud mental a diseñar y/ o aplicar tratamientos. No siempre que la psicoterapia y los ordenadores se encuentran puede hablarse de psicoterapia asistida por ordenador, para ello es necesario que el sistema informático tome alguna decisión en función de la información que le proporcione el paciente. Esta definición excluye los sistemas de videoconferencia, teléfono o correo electrónico, que agilizan la comunicación entre el terapeuta y el paciente, pero no toman ninguna decisión sobre el tratamiento. La interacción entre el paciente y el sistema informático es la clave de esta definición. Los sistemas de psicoterapia asistida por ordenador pueden ejecutarse en una gran variedad de dispositivos, aportando los siguientes beneficios: " Mejorar la eficacia y eficiencia de la intervención " Aumentar la fiabilidad de los instrumentos y la validez de la evaluación " Reducir la necesidad de terapeutas para llevar a cabo tareas rutinarias " Mejorar la experiencia terapéutica haciéndola más agradable o atractiva " Aumenta la motivación y adherencia del paciente " Facilitar el registro y análisis de datos, así como la generación de informes A pesar de las importantes ventajas de los sistemas de PAO, su uso no está tan extendido entre los terapeutas como sería deseable y, en este sentido, diversos autores han descrito obstáculos para lograr una amplia utilización de estas tecnologías, entre dichos obstáculos se incluyen problemas: jurídicos y éticos, socio-culturales, organizacionales y tecnológicos. El presente trabajo ha realizado un exhaustivo análisis de los problemas tecnológicos para posteriormente proponer una estructura de sistema PAO, llamada plataforma de e-terapia inteligente (e-TI) que arroje soluciones a la mayoría de factores limitantes que poseen los actuales sistemas PAO para un uso exhaustivo de los mismos: " Esfuerzo necesario para la / Zaragozá Álvarez, I. (2012). Sistema de e-terapia inteligente. Un nuevo paradigma de psicoterapia asistida por ordenador [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16801

Tesis por compendio / [ES] La fotogrametría ha demostrado un gran potencial para la obtención de mediciones precisas en diferentes campos de estudio, incluyendo la medicina. La deformación craneal es un problema con una alta prevalencia entre lactantes durante sus primeros años de vida, esta deformación puede tener diferentes causas y riesgos asociados. La causa más común de las deformaciones es posicional, este tipo de deformaciones se han asociado durante mucho tiempo a problemas únicamente estéticos. Sin embargo, diferentes autores han puesto de manifiesto la posible relación entre deformaciones posicionales y retrasos en el desarrollo. Otro tipo de deformación craneal es el causado por el cierre prematuro de algunas suturas craneales, que puede tener como consecuencia importantes riesgos para la salud de los lactantes y a menudo es corregido mediante cirugía. La detección precoz de estas deformaciones es importante para asegurar los mejores resultados futuros, ya que el cráneo es especialmente maleable durante los primeros meses de vida. La correcta monitorización de los pacientes también hace posible la evaluación de los diferentes tratamientos posibles y asegura una mejor evolución. Las metodologías actuales para la evaluación de la deformación craneal pueden dividirse en tres grupos principales: 1) Mediciones de bajo coste, realizadas con dispositivos simples como cinta métrica y calibre, o mediante un simple análisis visual; 2) Pruebas radiológicas, en concreto Tomografía Computerizada e Imagen por Resonancia Magnética, son consideradas la opción más precisa pero tienen un alto coste y son invasivas y 3) Soluciones basadas en imagen o escáneres 3D, que no son invasivas pero si tienen un alto coste y, como consecuencia, no están presentes en la práctica clínica habitual. En esta tesis doctoral se han estudiado las posibilidades de la fotogrametría como método para evaluar la deformación craneal en lactantes y se ha desarrollado una herramienta para llevarlo a cabo. La herramienta presentada es de bajo coste, objetiva y no invasiva, ya que no es necesaria la sedación de los pacientes. El mayor reto de este proyecto fue la obtención de datos con lactantes en movimiento durante una consulta médica rutinaria. En primer lugar, se utilizó cámara réflex para crear modelos 3D de la cabeza de los lactantes. La metodología generó modelos con una precisión adecuada pero la toma de datos requería largos periodos de tiempo y el montaje de diferentes dispositivos. El procesado de los datos también requería un largo periodo de tiempo al ser totalmente manual y requería de la intervención de un experto. Se han estudiado las necesidades para el desarrollo de una herramienta capaz de obtener de forma automática modelos 3D de las cabezas de lactantes en movimiento, y se ha desarrollado una herramienta innovadora. Esta herramienta consiste en un gorro codificado, que funciona junto a una aplicación móvil y guía al usuario durante la toma de datos, como consecuencia, no es necesario ningún conocimiento de fotogrametría por parte de este. Los datos son procesados en un servidor, obteniéndose el modelo y los parámetros de deformación en un tiempo aproximado de 4 minutos y con una precisión de 2 mm. Con el objetivo de hacer la herramienta útil para el personal médico, diferentes índices y parámetros de deformación se obtienen de forma automática a partir del modelo. La fotogrametría es una técnica válida para obtener datos de gran calidad y superar los retos que supone esta aplicación en concreto. Junto con el software desarrollado, la fotogrametría es la base para de una herramienta totalmente automatizada y optimizada para su uso en clínicas y hospitales. La herramienta desarrollada es altamente coste-efectiva y mejora considerablemente las opciones disponibles, ya que permite precisiones similares a soluciones complejas, pero con la ventaja de ser totalmente portable y de bajo coste. / [CA] La fotogrametria ha demostrat un gran potencial per a l'obtenció de mesuraments precises en diferents camps d'estudi, incloent la medicina. La deformació cranial és un problema amb una alta prevalença entre lactants durant els seus primers anys de vida, esta deformació pot tindre diferents causes i riscos associats. La causa més comuna de les deformacions és posicional, este tipus de deformacions s'han associat durant molt de temps a problemes únicament estètics. No obstant això, diferents autors han posat de manifest la possible relació entre deformacions posicionals i retards en el desenrotllament. Un altre tipus de deformació cranial és el causat pel tancament prematur d'algunes sutures cranials, que pot tindre com a conseqüència importants riscos per a la salut dels lactants i sovint és corregit per mitjà de cirurgia. La detecció precoç d'estes deformacions és important per a assegurar els millors resultats futurs ja que el crani és especialment mal·leable durant els primers mesos de vida. La correcta monitorització dels pacients també fa possible l'avaluació dels diferents tractaments possibles i assegura una millor evolució. Les metodologies actuals per a l'avaluació de la deformació cranial poden dividir-se en tres grups principals: 1) Mesuraments de baix cost, realitzades amb dispositius simples com a cinta mètrica i calibre, o per mitjà d'una simple anàlisi visual; 2) Proves radiològiques, en concret Tomografia Computeritzada i Imatge per Ressonància Magnètica, són considerades l'opció més precisa però tenen un alt cost i són invasives; i 3) Solucions basades en imatge o escàners 3D, que no són invasives però si tenen un alt cost i, com a conseqüència, no estan presents en la pràctica clínica habitual. En esta tesi doctoral s'han estudiat les possibilitats de la fotogrametria com a mètode per a avaluar la deformació cranial en lactants i s'ha desenrotllat una ferramenta per a dur-ho a terme. La ferramenta presentada és de baix cost, objectiva i no invasiva, ja que no és necessària la sedació dels pacients. El major repte d'este projecte va ser l'obtenció de dades amb lactants en moviment durant una consulta mèdica rutinària. En primer lloc, es va utilitzar càmera rèflex per a crear models 3D del cap dels lactants. La metodologia va generar models amb una precisió adequada però la presa de dades requeria llargs períodes de temps i el muntatge de diferents dispositius. El processat de les dades també requeria un llarg període de temps al ser totalment manual i requeria de la intervenció d'un expert. S'han estudiat les necessitats per al desenrotllament d'una ferramenta capaç d'obtindre de forma automàtica models 3D dels caps de lactants en moviment, i s'ha desenrotllat una ferramenta innovadora. Esta ferramenta consisteix en una capelina codificada, que funciona junt amb una aplicació mòbil i guia l'usuari durant la presa de dades, com a conseqüència, no cal cap coneixement de fotogrametria per part d'este. Les dades són processats en un servidor, obtenint-se el model i els paràmetres de deformació en un temps aproximat de 4 minuts i amb una precisió de 2 mm. Amb l'objectiu de fer la ferramenta útil per al personal metge, diferents índexs i paràmetres de deformació s'obtenen de forma automàtica a partir del model. La fotogrametria és una tècnica vàlida per a obtindre dades de gran qualitat i superar els reptes que suposa esta aplicació en concret. Junt amb el programari desenrotllat, la fotogrametria és la base para d'una ferramenta totalment automatitzada i optimitzada per al seu ús en clíniques i hospitals. La ferramenta desenrotllada és altament cost-efectiva i millora considerablement les opcions disponibles, ja que permet precisions semblants a solucions complexes, però amb l'avantatge de ser totalment portable i de baix cost. / [EN] Image-based and range-based solutions have great potential for accurate measurements in many different fields, including medicine. Cranial deformation is a problem with high prevalence among infants during their first months of life. Cranial deformation has different causes and associated risks. Most common deformations have positional causes and have long been considered to cause aesthetical problems only. Nowadays, authors are pointing at these deformations as a possible indicator of future developmental delays. Another type of cranial deformation is caused by the early closing of cranial sutures, that can lead to important health risks and is usually corrected by surgery. Early detection of the deformation leads to better development prospects, as cranium is especially malleable during the first months of life. Good monitoring also provides better data for evaluation of the different correction procedures, improving the outcome of the patients over time. Cranial deformation evaluation methodologies can be divided into three mean groups: 1) Low-cost measurements carried out by simple tools such as calliper and measuring tape and even visual assessment; 2) Radiological tests (Computed Tomography (CT) and Magnetic Resonance Imaging (MRI)), considered the gold standard, but costly and highly invasive; and 3) Image-based and range-based commercial solutions, non-invasive but too costly to be implemented as part of the clinical routine in many hospitals and clinics. In this doctoral thesis, the possibilities of photogrammetry as a method for cranial deformation assessment has been studied and a novel tool has been developed. The tool was required to be low-cost, objective and non-invasive, so no sedation would be required. The main challenge of the project was dealing with the movement of the infants during the consultation. In the first place, single-lens reflex (SLR) cameras were used to obtain head models of the patients. The methodology provided the required accuracy but the data acquisition was time-consuming and required an important setup. The data processing was also time-consuming, being totally manual and requiring expert users. The necessities to automatically obtain accurate 3D models from moving infants were studied and a novel tool was developed. The developed tool consists of a coded cap that works together with a smartphone app to guide the user during the data acquisition. Therefore, no expertise is required for data acquisition. The data is later processed on a server and the model and deformation parameters are made available to the user in less than 4 minutes with an accuracy of 2 mm. In order to make the model valuable for doctors, automatic measurements and deformation indexes are extracted from the model. Photogrammetry is a suitable technique to obtain high quality data and overcome the limitations. Together with ad-hoc developed software, it is the base of a fully automatic tool that is optimised for its use in clinics and hospitals. The developed tool is considered highly cost-effective and an important improvement as it provides similar data as existing costly setups, but it is also low-cost and portable. / This project was founded by a predoctoral fellowship from Generalitat Valenciana and the European Social Fund, grant number ACIF/2017/056. / Barbero García, I. (2020). Development of a Photogrammetric Tool for Cranial Deformation Analysis in Infants [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/160024 / Compendio

[pt] Os benefícios trazidos pela aplicação de Sistemas Multi-Agentes (SMA) são diversos. Através da computação paralela, agentes podem trabalhar em conjunto para explorar melhor a estrutura descentralizada de uma determinada tarefa e acelerar sua conclusão. Além disso, agentes também podem trocar experiências se comunicando, fornecer alto grau de escalabilidade, através da inclusão de novos agentes quando necessário, e ainda fazer com que agentes assumam as atividades de outros agentes em casos de falha. Vários modelos de agentes desenvolvidos até o momento usam o aprendizado por reforço como algoritmo base no processo de aprendizado. Quando o agente está inserido em ambientes pequenos ou discretos, os resultados obtidos com o uso de métodos como Q-learning são satisfatórios. No entanto, quando o ambiente é grande ou contínuo, o uso de métodos de aprendizado por reforço torna-se inviável, devido à grande dimensão do espaço de estados. Nos SMA, este problema é consideravelmente maior, já que a memória necessária passa a crescer exponencialmente com a quantidade de agentes envolvidos na aplicação. Esta tese teve como finalidade o desenvolvimento de um novo modelo de aprendizado autônomo para Sistemas Multi-Agentes (SMA) visando superar estas limitações. O trabalho foi realizado em três etapas principais: levantamento bibliográfico, seleção e implementação do modelo proposto, e desenvolvimento de estudo de casos. O levantamento bibliográfico contemplou o estudo de agentes inteligentes e Sistemas Multi-Agentes, buscando identificar as propriedades e limitações dos algoritmos já desenvolvidos, as aplicações existentes, e as características desejadas em um SMA. A seleção e utilização de um modelo neuro-fuzzy hierárquico da família RL-NFH foi motivada especialmente pela importância de se estender a autonomia e aprendizado de agentes através do quesito inteligência, e pela sua capacidade de superar limitações presentes em algoritmos de aprendizado por reforço tradicionais. Inicialmente, ao modelo anterior foram adicionados os conceitos de satisfatoriedade e não-dominação, com a finalidade de acelerar o processo de aprendizado do algoritmo. Em seguida, o novo modelo multi-agente foi criado, viabilizando o desenvolvimento de aplicações de natureza tanto cooperativa como competitiva, com múltiplos agentes. Os estudos de caso contemplaram situações distintas de cooperação e competição entre agentes autônomos. Foram implementadas três aplicações distintas: uma aplicação benckmark do jogo da presa-predador (Pursuit-Game); um leilão energia elétrica, em que os fornecedores de energia fazem ofertas para atender à previsão de demanda em um período de tempo determinado; e uma aplicação na área de gerenciamento de projetos, onde agentes inteligentes são criados com o objetivo de fornecer estimativas de duração de atividades e automatizar alguns processos realizados pelo Gerente de Projetos. Em todos os Estudos de Caso, os resultados foram comparados com técnicas convencionais e/ou com o desempenho de outros Sistemas Multi-Agente. Os resultados alcançados pelo novo modelo se mostraram promissores. Os testes evidenciaram que o modelo teve a capacidade de coordenar as ações entre agentes totalmente autônomos em diferentes situações e ambientes. Além disso, o novo modelo mostrou-se genérico e flexível, podendo ser usado no futuro em outras aplicações envolvendo múltiplos agentes. / [en] There are several benefits provided by Multi-Agent Systems (MAS). Through parallel computing, agents can work together to better explore the decentralized structure of a given task and speed up its completion. In addition, agents can also exchange knowledge through communication, provide scalability by adding new agents when appropriate, and replace troubled agents in cases of failures. A great number of existing agent models is based on reinforcement learning algorithms for learning. When the agent works in small or discrete environments, the results obtained with methods such as Qlearning are satisfactory. However, when the environment is large or continuous reinforcement learning methods become unfeasible due to the large state space. In MAS, this problem is considerably greater, since the required memory begins to grow exponentially with the number of agents involved in the application. The main objective of this thesis is to develop a new model of autonomous learning for multi-agents in order to overcome these limitations. The study consisted of three main stages: literature review, new model development and implementation, and case studies. Literature review included the study of intelligent agents and Multi-Agent Systems, seeking to identify the properties and limitations of the algorithms already developed, existing applications, and desired features in the new MAS. The choice of a neuro-fuzzy hierarchical model of the family RL-NFH as a basis was especially motivated by the importance of extending the autonomy and learning of the agents through intelligence. And also, because of its capacity to overcome some of the limitations present in traditional reinforcement learning algorithms. Initially, the concepts of satisficing and non-domination were incorporated into the previous model to accelerate the learning algorithm. Then, the new multi-agent model was elaborated and implemented, enabling the development of cooperative and competitive applications, with multiple agents. Case studies have covered different situations of cooperation and competition between autonomous agents. Three applications were considered: the Pursuit-Game benckmark game, an electricity auction, where energy suppliers make offers to meet forecast demand in a given period of time, and an application in project management area, where intelligent agents are created to provide activity duration estimates and to automate some processes done usually by the Project Manager. In all case studies, results were compared with conventional techniques and/or the performance of other MAS. The results achieved by the new model are encouraging. The tests showed that the new system has the capacity to coordinate actions between fully autonomous agents in different situations and environments. Moreover, the new model is strongly generic and flexible. Due to these properties, it can be used in future in several other applications involving multiple agents.

Orientador: Norian Marranghello / Banca: Adilson Gonzaga / Banca: Rodrigo Capobianco Guido / Resumo: A presença de sistemas automatizados é cada vez mais comum para as pessoas. Seus exemplos vão desde máquinas de lavar, que executam praticamente todo o processo de lavagem e secagem de roupas, até linhas de produção em fábricas dos mais diversos produtos. Esses são exemplos de aplicações que exigem pouca interferência humana no processo, já que as etapas realizadas pelos sistemas são bem definidas e iterativas. Porém, outros tipos de processos podem exigir capacidade de discernimento daquele - ou daquilo - que os executam. Para automatizar esse tipo de processo uma das alternativas é o uso de técnicas de inteligência artificial. Esse trabalho visa realizar uma análise comparativa entre técnicas de inteligência artificial, quais sejam Redes Neurais Artificiais e Máquinas de Vetores de Suporte. Com essa análise espera-se estabelecer qual técnica é mais vantajosa para implementação em hardware de sistemas inteligentes, por meio do uso das principais métricas de projeto de circuitos digitais: tamanho do circuito gerado, consumo de energia e desempenho. Para tanto, foram realizados diversos testes com técnicas de pré-processamento e extração de características das imagens para determinar requisitos necessários para o funcionamento do sistema. A partir desses requisitos foram implementadas diversas arquiteturas de sistemas inteligentes para obter-se o classificador mais adequado para resolver o problema. Por fim, o classificador escolhido foi implementado em FPGA na forma de um módulo, o qual se integrará a um sistema maior, para interpretação de imagens digitais para detecção de ervas daninhas em plantações de soja / Abstract: Automated systems have become common for people. Examples range from washing machines, which perform almost the entire cloth washing and drying process, to the production of many products. These are examples of applications that require modest human interference, since the steps taken by the systems are well defined and iterative. However, other processes may require a capacity of judgment of the natural or artificial system performing them. An alternative to automate this kind of process is the use of artificial intelligence techniques. This study aims at a comparative analysis of artificial intelligence techniques, namely Artificial Neural Networks and Support Vector Machines. With this analysis we hope to establish which technique is more advantageous for hardware implementation of an intelligent system, through the use of key metrics for digital circuit design: circuit size, power consumption and performance. Therefore, several tests were performed with image preprocessing and feature extraction techniques to determine requirements for system operation. From these requirements, various architectures for intelligent systems were implemented to obtain the most appropriate classifier to solve the problem. Finally, the chosen classifier was implemented in FPGA as a module to fit into a larger system for digital image interpretation for the detection of weeds in crops of soybeans / Mestre

Este trabalho propõe uma nova classe de algoritmos que permite o uso de heurísticas para aceleração do aprendizado por reforço. Esta classe de algoritmos, denominada \"Aprendizado Acelerado por Heurísticas\" (\"Heuristically Accelerated Learning\" - HAL), é formalizada por Processos Markovianos de Decisão, introduzindo uma função heurística H para influenciar o agente na escolha de suas ações, durante o aprendizado. A heurística é usada somente para a escolha da ação a ser tomada, não modificando o funcionamento do algoritmo de aprendizado por reforço e preservando muitas de suas propriedades. As heurísticas utilizadas nos HALs podem ser definidas a partir de conhecimento prévio sobre o domínio ou extraídas, em tempo de execução, de indícios que existem no próprio processo de aprendizagem. No primeiro caso, a heurística é definida a partir de casos previamente aprendidos ou definida ad hoc. No segundo caso são utilizados métodos automáticos de extração da função heurística H chamados \"Heurística a partir de X\" (\"Heuristic from X\"). Para validar este trabalho são propostos diversos algoritmos, entre os quais, o \"Q-Learning Acelerado por Heurísticas\" (Heuristically Accelerated Q-Learning - HAQL), que implementa um HAL estendendo o conhecido algoritmo Q-Learning, e métodos de extração da função heurística que podem ser usados por ele. São apresentados experimentos utilizando os algoritmos acelerados por heurísticas para solucionar problemas em diversos domínios - sendo o mais importante o de navegação robótica - e as heurísticas (pré-definidas ou extraídas) que foram usadas. Os resultados experimentais permitem concluir que mesmo uma heurística muito simples resulta em um aumento significativo do desempenho do algoritmo de aprendizado de reforço utilizado. / This work presents a new class of algorithms that allows the use of heuristics to speed up Reinforcement Learning (RL) algorithms. This class of algorithms, called \"Heuristically Accelerated Learning\" (HAL) is modeled using a convenient mathematical formalism known as Markov Decision Processes. To model the HALs a heuristic function that influences the choice of the actions by the agent during its learning is defined. As the heuristic is used only when choosing the action to be taken, the RL algorithm operation is not modified and many proprieties of the RL algorithms are preserved. The heuristic used in the HALs can be defined from previous knowledge about the domain or be extracted from clues that exist in the learning process itself. In the first case, the heuristic is defined from previously learned cases or is defined ad hoc. In the second case, automatic methods for the extraction of the heuristic function H called \"Heuristic from X\" are used. A new algorithm called Heuristically Accelerated Q-Learning is proposed, among others, to validate this work. It implements a HAL by extending the well-known RL algorithm Q-Learning. Experiments that use the heuristically accelerated algorithms to solve problems in a number of domains - including robotic navigation - are presented. The experimental results allow to conclude that even a very simple heuristic results in a significant performance increase in the used reinforcement learning algorithm.

A demanda por mais flexibilidade nas fábricas e serviços originou um aumento no volume de operações internas de carga e descarga, devido à maior diversidade dos elementos transportados. Logo, na busca por um fluxo de materiais mais eficiente, as empresas passaram a investir em soluções tecnológicas, entre elas, o uso de Automated Guided Vehicles (AGVs), por conta do custo mais atrativo e do avanço em relação aos primeiros AGVs, que até então dependiam de uma infraestrutura adicional para suportar a navegação. Muitos AGVs modernos possuem movimentação livre e são orientados por sistemas que utilizam sensores para interpretar o ambiente, sendo assim, tornar os AGVs autônomos despertou o interesse de pesquisadores na área de robótica móvel para o desenvolvimento de sistemas capazes de auxiliar e coordenar a navegação. Novas técnicas de localização, tal como a localização baseada em marcadores reflexivos, e a construção de armazéns com layouts estruturados para a navegação viabilizaram o uso de AGVs autônomos, entretanto sua utilização em armazéns existentes ainda é um desafio. Neste contexto, o Laboratório de Robótica Móvel (LabRom) do Grupo de Mecatrônica da EESC/USP, através do projeto do Armazém Inteligente, tem pesquisado os problemas de: roteamento, gerenciamento das baterias, navegação e auto-localização. Robôs autônomos precisam de um sistema de auto-localização eficiente e preciso para navegar com segurança, o qual depende de um mapa e da interpretação do ambiente utilizando sensores embarcados. Para alcançar esse objetivo este trabalho propõe um Sistema de Auto-localização baseado no Extended Kalman Filter (EKF) como solução. O sistema, desenvolvido em linguagem C, interage com outros dois sistemas: roteamento e navegação e foi implementado em um armazém simulado utilizando o software Player/Stage, mostrando ser confiável no fornecimento de uma estimativa de localização baseada em odometria e landmarks com localização conhecida. O sistema foi novamente testado utilizando a odometria de um robô móvel Pioneer P3-AT e os valores de um sensor de medição laser 2D SICK LMS200 extraídos de um ambiente indoor real. Para este teste foi construído um feature-based map a partir de um desenho de planta baixa no formato CAD e utilizou-se o algoritmo de segmentação Iterative End-Point Fit (IEPF) para interpretar o ambiente. Os resultados mostraram que as vantagens oferecidas pelas características padronizadas de um ambiente indoor, semelhante a um armazém, podem viabilizar o uso do Sistema de Auto-localização em armazéns existentes. / The demand for more flexibility in factories and services led to an increase in the volume of internal operations of loading and unloading, due to the greater diversity of elements transported. Hence, in the search for a more efficient materials flow, companies went to invest in technology solutions, among them, the use of Automated Guided Vehicles (AGVs), on account of the more attractive cost and improvement over the first AGVs, which hitherto depended of an additional infrastructure to support navigation. Many modern AGVs have free movement and are guided by systems that use sensors to interpret the environment, thus make AGVs autonomous aroused the interest of researchers in the mobile robotics field to development of systems able to assist and coordinate the navigation. New localization techniques, such as localization based on reflective markers, and the construction of warehouses with structured layouts for navigation did feasible the use of autonomous AGVs, however its use in existing warehouses is still a challenge. In this context, the Mobile Robotics Lab (LabRom) of the Mechatronics Group of EESC/USP, through the Intelligent Warehouse Project, has researched the problems: routing, battery management, navigation and self-localization. Autonomous robots need an efficient and accurate self-localization system to safely navigate, which depends on one map and of the interpretation of the environment using embedded sensors. To achieve this goal, this work proposes a Self-Localization System based on the Extended Kalman Filter (EKF) as a solution. The system, developed in C language, interacts with two other systems: routing and navigation and was implemented in a simulated warehouse using the Player/Stage software, showing to be reliable in providing an estimative of localization based on odometry and landmarks with known localization. The system was again tested using the odometry of mobile robot Pioneer P3-AT and the values of a 2D Laser Rangefinder SICK LMS200 extracted from a real indoor environment. For this test was built a feature-based map from a floor plan design in CAD format and was used the segmentation algorithm Iterative End-Point Fit (IEPF) to interpret the environment. The results showed that the advantages offered by the standard features of indoor environment, like a warehouse, can enable the use of the Self-Localization System on the existing warehouses.