O desenvolvimento de novas técnicas capazes de produzir modelos de predição com erros de generalização relativamente baixos é uma constante em aprendizado de máquina e áreas correlatas. Nesse sentido, a composição de um conjunto de modelos no denominado ensemble merece destaque por seu potencial teórico e empírico de minimizar o erro de generalização. Diversos métodos para construção de ensembles de modelos são encontrados na literatura. Dentre esses, o método baseado em rotação (RB) tem apresentado desempenho superior a outros clássicos. O método RB utiliza a técnica de extração de características da análise de componentes principais (PCA) como estratégia de rotação para provocar acurácia e diversidade entre os modelos componentes. Contudo, essa estratégia não assegura que a direção resultante será apropriada para a técnica de aprendizado supervisionado (SLT) escolhida. Adicionalmente, o método RB não é adequado com SLTs invariantes à rotação e não foi amplamente validado com outras estáveis. Esses aspectos tornam-no inadequado e/ou restrito a algumas SLTs. Nesta tese, é proposta uma nova abordagem de extração baseada na concatenação de rotação e projeção otimizadas em prol da SLT (denominada roto-projeção otimizada). A abordagem utiliza uma metaheurística para otimizar os parâmetros da transformação de roto-projeção e minimizar o erro da técnica diretora da otimização. Mais enfaticamente, propõe-se a roto-projeção otimizada como parte fundamental de um novo método de ensembles, denominado ensemble baseado em roto-projeção otimizada (ORPE). Os resultados obtidos mostram que a roto-projeção otimizada pode reduzir a dimensionalidade e a complexidade dos dados e do modelo, além de aumentar o desempenho da SLT utilizada posteriormente. O método ORPE superou, com relevância estatística, o RB e outros com SLTs estáveis e instáveis em bases de classificação e regressão de domínio público e privado. O ORPE mostrou-se irrestrito e altamente eficaz assumindo a primeira posição em todos os ranqueamentos de dominância realizados / The development of new techniques capable of inducing predictive models with low generalization errors has been a constant in machine learning and other related areas. In this context, the composition of an ensemble of models should be highlighted due to its theoretical and empirical potential to minimize the generalization error. Several methods for building ensembles are found in the literature. Among them, the rotation-based (RB) has become known for outperforming other traditional methods. RB method applies the principal components analysis (PCA) for feature extraction as a rotation strategy to provide diversity and accuracy among base models. However, this strategy does not ensure that the resulting direction is appropriate for the supervised learning technique (SLT). Moreover, the RB method is not suitable for rotation-invariant SLTs and also it has not been evaluated with stable ones, which makes RB inappropriate and/or restricted to the use with only some SLTs. This thesis proposes a new approach for feature extraction based on concatenation of rotation and projection optimized for the SLT (called optimized roto-projection). The approach uses a metaheuristic to optimize the parameters from the roto-projection transformation, minimizing the error of the director technique of the optimization process. More emphatically, it is proposed the optimized roto-projection as a fundamental part of a new ensemble method, called optimized roto-projection ensemble (ORPE). The results show that the optimized roto-projection can reduce the dimensionality and the complexities of the data and model. Moreover, optimized roto-projection can increase the performance of the SLT subsequently applied. The ORPE outperformed, with statistical significance, RB and others using stable and unstable SLTs for classification and regression with databases from public and private domains. The ORPE method was unrestricted and highly effective holding the first position in every dominance rankings

O desenvolvimento de novas técnicas capazes de produzir modelos de predição com erros de generalização relativamente baixos é uma constante em aprendizado de máquina e áreas correlatas. Nesse sentido, a composição de um conjunto de modelos no denominado ensemble merece destaque por seu potencial teórico e empírico de minimizar o erro de generalização. Diversos métodos para construção de ensembles de modelos são encontrados na literatura. Dentre esses, o método baseado em rotação (RB) tem apresentado desempenho superior a outros clássicos. O método RB utiliza a técnica de extração de características da análise de componentes principais (PCA) como estratégia de rotação para provocar acurácia e diversidade entre os modelos componentes. Contudo, essa estratégia não assegura que a direção resultante será apropriada para a técnica de aprendizado supervisionado (SLT) escolhida. Adicionalmente, o método RB não é adequado com SLTs invariantes à rotação e não foi amplamente validado com outras estáveis. Esses aspectos tornam-no inadequado e/ou restrito a algumas SLTs. Nesta tese, é proposta uma nova abordagem de extração baseada na concatenação de rotação e projeção otimizadas em prol da SLT (denominada roto-projeção otimizada). A abordagem utiliza uma metaheurística para otimizar os parâmetros da transformação de roto-projeção e minimizar o erro da técnica diretora da otimização. Mais enfaticamente, propõe-se a roto-projeção otimizada como parte fundamental de um novo método de ensembles, denominado ensemble baseado em roto-projeção otimizada (ORPE). Os resultados obtidos mostram que a roto-projeção otimizada pode reduzir a dimensionalidade e a complexidade dos dados e do modelo, além de aumentar o desempenho da SLT utilizada posteriormente. O método ORPE superou, com relevância estatística, o RB e outros com SLTs estáveis e instáveis em bases de classificação e regressão de domínio público e privado. O ORPE mostrou-se irrestrito e altamente eficaz assumindo a primeira posição em todos os ranqueamentos de dominância realizados / The development of new techniques capable of inducing predictive models with low generalization errors has been a constant in machine learning and other related areas. In this context, the composition of an ensemble of models should be highlighted due to its theoretical and empirical potential to minimize the generalization error. Several methods for building ensembles are found in the literature. Among them, the rotation-based (RB) has become known for outperforming other traditional methods. RB method applies the principal components analysis (PCA) for feature extraction as a rotation strategy to provide diversity and accuracy among base models. However, this strategy does not ensure that the resulting direction is appropriate for the supervised learning technique (SLT). Moreover, the RB method is not suitable for rotation-invariant SLTs and also it has not been evaluated with stable ones, which makes RB inappropriate and/or restricted to the use with only some SLTs. This thesis proposes a new approach for feature extraction based on concatenation of rotation and projection optimized for the SLT (called optimized roto-projection). The approach uses a metaheuristic to optimize the parameters from the roto-projection transformation, minimizing the error of the director technique of the optimization process. More emphatically, it is proposed the optimized roto-projection as a fundamental part of a new ensemble method, called optimized roto-projection ensemble (ORPE). The results show that the optimized roto-projection can reduce the dimensionality and the complexities of the data and model. Moreover, optimized roto-projection can increase the performance of the SLT subsequently applied. The ORPE outperformed, with statistical significance, RB and others using stable and unstable SLTs for classification and regression with databases from public and private domains. The ORPE method was unrestricted and highly effective holding the first position in every dominance rankings

Através da análise de estudos de otimização e simulação, considerando a operação energética das usinas existentes na cascata do rio Paranapanema, situada na região sudoeste do estado de São Paulo, mostrou-se que a operação do sistema, baseada em regras de operação obtidas através da otimização da cascata, resulta em ganhos significativos de geração e de energia armazenada, proporcionando, desse modo, uma melhor utilização de recursos hidrológicos, bem como uma condição final de armazenamento mais favorável, implicando uma operação mais eficiente e confiável de todo o sistema. / Through the analysis of optimization and simulation studies regarding the energy operation of the existing plants in the Paranapanema river, situated in the southwestern region of the state of São Paulo, Brazil, it was shown that the system operation, based on operation rules achieved considering the cascate optimization, yields significant gains of generation and stored energy in the system, therefore providing a better use of the available hydrologic resources, as well as a more favorable final storage level for each plant, which implies in a more efficient and reliable operation of the whole set.

Plataformas semi-submersíveis, utilizadas como estruturas flutuantes na prospecção e exploração de petróleo em águas profundas, têm sua geometria composta basicamente por elementos horizontais totalmente submersos (pontoons), pelo convés, e por elementos verticais que cruzam a superfície livre (colunas), estes últimos ligando os pontoons ao convés. Tal geometria é eficaz para manter reduzidas as oscilações sob a ação de ondas, mormente o heave, bem como para prover flutuação, área de convés e estabilidade estática compatíveis com a missão. Neste trabalho aplicam-se modelos bastante simplificados para representação de características geométricas e dos atributos acima mencionados. De fato, pontoons e colunas são representados por trechos de cilindros, enquanto que as oscilações sob ondas são determinadas a partir de formulação semelhante à Equação de Morison. Tais modelos compõem um processo de otimização para determinar dimensões principais e proporções que satisfaçam certos requisitos quanto ao peso, à área de convés, à estabilidade estática e ao heave. Resultados numéricos para as oscilações sob ondas são confrontados com dados experimentais obtidos para plataformas em escala reduzida ensaiadas no canal de ondas do Laboratório de Engenharia Naval e Oceânica da EPUSP, observando-se boa aproximação. O processo de otimização é aplicado a situações descritas na literatura, chegando-se a resultados compatíveis com aqueles publicados, com a vantagem da simplicidade dos modelos analítico-numéricos aqui adotados. / Semi-submersible platforms, which are used as floating structures for oil production and exploration in deep waters, have their geometry composed basically of totally submerged horizontal elements (pontoons), the deck, and vertical elements that cross the free surface, these latter linking the pontoons to the deck. This geometry is efficient for keeping the oscillations due to wave excitation at small levels, specially the heave, as well to provide floatation, deck area and static stability compatible to the platform?s mission. In the present work, rather simplified models are applied for the representation of the geometric characteristics and of the other above mentioned attributes. In fact, pontoons and columns are represented by cylinders, and oscillations due to waves are determined by a formulation similar to Morison?s equation. These models take part in an optimization process for the determination of the main dimensions and proportions that satisfy certain requirements concerning weight, deck area, static stability and the heave. Numerical results for the oscillations due to waves are compared to experimental data obtained for scaled platforms tested in the wave channel of the Naval and Oceanic Engineering Laboratory of EPUSP, leading to reasonable approximations. The optimization process is applied to some cases described in the Literature, leading to results compatible with the published ones, but with the advantage of the simplicity of the analytic-numerical models here adopted.

Submitted by Jailda Nascimento (jmnascimento@pucsp.br) on 2016-10-21T18:51:32Z No. of bitstreams: 1 Vinícius Rodrigues do Amaral.pdf: 12340469 bytes, checksum: eb42059c7a7f468161a246c5dddcc90e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T18:51:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vinícius Rodrigues do Amaral.pdf: 12340469 bytes, checksum: eb42059c7a7f468161a246c5dddcc90e (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / The purpose of this study is to analyze the production of periodicals and identify the processes which may be substituted by an optimized modeling software to automate such processes totally or partially. Through a theoretical basis from the academic literature on the subject of optimized modeling, it was possible to carry out a mapping of several current periodicals present in SciElo and observe the occurrence of diagramming styles on this corpus, providing an empirical substantiation of recurring components in the layout of journals. The study follows with the critical analysis of the development of a matrix for receiving content of the articles and the analysis whether the objectives have been fulfilled in whole or in part / O propósito deste estudo é analisar a produção de periódicos e identificar os processos utilizados que podem ser substituídos por um software de modelagem otimizado que automatize totalmente ou parcialmente tais processos. Através de uma fundamentação teórica a partir da produção acadêmica na temática da modelagem otimizada, foi possível realizar um mapeamento de diversos periódicos atuais presentes na plataforma SciElo e observar a ocorrência de estilos de diagramação nesse corpus, propiciando uma fundamentação empírica dos componentes recorrentes na diagramação dos periódicos. O estudo segue com a análise crítica do desenvolvimento de uma matriz para recebimento de conteúdo dos artigos e a conclusão dos objetivos alcançados em sua totalidade ou parcialmente

Através da análise de estudos de otimização e simulação, considerando a operação energética das usinas existentes na cascata do rio Paranapanema, situada na região sudoeste do estado de São Paulo, mostrou-se que a operação do sistema, baseada em regras de operação obtidas através da otimização da cascata, resulta em ganhos significativos de geração e de energia armazenada, proporcionando, desse modo, uma melhor utilização de recursos hidrológicos, bem como uma condição final de armazenamento mais favorável, implicando uma operação mais eficiente e confiável de todo o sistema. / Through the analysis of optimization and simulation studies regarding the energy operation of the existing plants in the Paranapanema river, situated in the southwestern region of the state of São Paulo, Brazil, it was shown that the system operation, based on operation rules achieved considering the cascate optimization, yields significant gains of generation and stored energy in the system, therefore providing a better use of the available hydrologic resources, as well as a more favorable final storage level for each plant, which implies in a more efficient and reliable operation of the whole set.

Plataformas semi-submersíveis, utilizadas como estruturas flutuantes na prospecção e exploração de petróleo em águas profundas, têm sua geometria composta basicamente por elementos horizontais totalmente submersos (pontoons), pelo convés, e por elementos verticais que cruzam a superfície livre (colunas), estes últimos ligando os pontoons ao convés. Tal geometria é eficaz para manter reduzidas as oscilações sob a ação de ondas, mormente o heave, bem como para prover flutuação, área de convés e estabilidade estática compatíveis com a missão. Neste trabalho aplicam-se modelos bastante simplificados para representação de características geométricas e dos atributos acima mencionados. De fato, pontoons e colunas são representados por trechos de cilindros, enquanto que as oscilações sob ondas são determinadas a partir de formulação semelhante à Equação de Morison. Tais modelos compõem um processo de otimização para determinar dimensões principais e proporções que satisfaçam certos requisitos quanto ao peso, à área de convés, à estabilidade estática e ao heave. Resultados numéricos para as oscilações sob ondas são confrontados com dados experimentais obtidos para plataformas em escala reduzida ensaiadas no canal de ondas do Laboratório de Engenharia Naval e Oceânica da EPUSP, observando-se boa aproximação. O processo de otimização é aplicado a situações descritas na literatura, chegando-se a resultados compatíveis com aqueles publicados, com a vantagem da simplicidade dos modelos analítico-numéricos aqui adotados. / Semi-submersible platforms, which are used as floating structures for oil production and exploration in deep waters, have their geometry composed basically of totally submerged horizontal elements (pontoons), the deck, and vertical elements that cross the free surface, these latter linking the pontoons to the deck. This geometry is efficient for keeping the oscillations due to wave excitation at small levels, specially the heave, as well to provide floatation, deck area and static stability compatible to the platform?s mission. In the present work, rather simplified models are applied for the representation of the geometric characteristics and of the other above mentioned attributes. In fact, pontoons and columns are represented by cylinders, and oscillations due to waves are determined by a formulation similar to Morison?s equation. These models take part in an optimization process for the determination of the main dimensions and proportions that satisfy certain requirements concerning weight, deck area, static stability and the heave. Numerical results for the oscillations due to waves are compared to experimental data obtained for scaled platforms tested in the wave channel of the Naval and Oceanic Engineering Laboratory of EPUSP, leading to reasonable approximations. The optimization process is applied to some cases described in the Literature, leading to results compatible with the published ones, but with the advantage of the simplicity of the analytic-numerical models here adopted.

Os problemas de escassez hídrica enfrentados pela região Nordeste do Brasil ocorrem, principalmente, devido às condições climáticas, caracterizadas pela má distribuição das chuvas tanto temporalmente - a maior parte da precipitação anual se concentra em poucos meses - quanto espacialmente. A alta taxa de evaporação da região e a estrutura geológica do solo, predominantemente cristalino, são fatores que contribuem para agravar o problema. Fica evidenciada, portanto, a necessidade de a operação dos sistemas de recursos hídricos ser otimizada, propiciando assim, o seu melhor aproveitamento, com o menor custo para a sociedade. O presente trabalho estuda a operação otimizada dos reservatórios que abastecem a região metropolitana de Fortaleza, no Estado do Ceará, considerando a evaporação. O problema foi tratado através de um procedimento híbrido, proposto recentemente, de algoritmo genético e programação linear. O método permitiu que regras operacionais fossem extraídas sem a necessidade de fixá-las a priori, considerando diferentes condições de importe hídrico e possibilidades hidrológicas para evidenciar a robustez do método. / The problems of water shortage in the Northeast area of Brazil, are mainly due to the weather conditions, characterized by scattered rainfall depending upon the time of the year - the highest annual precipitation is concentrated in a few months - as well as the location. Very high evaporation rates in the region and the geological structure of the soil, mainly of crystalline origin, are factors that worsen shortage of water. Thus, there need for optimal operation of water resources systems, so as to obtain highest benefit at low costs for the society. The present study performs optimized operation of the Fortaleza (Ceará) metropolitan area water supply reservoirs with special attention to water losses by evaporation. The problem has been handled through a recently proposed hybrid procedure, genetic algorithm and linear programming. The method permitted extraction of operational rules without having to hypothesize their structure \"a priori\". Further, it was applied to Fortaleza water supply under different hydrologic conditions and those of inter-basin water transfers to verify the strength of the method employed.

Este trabalho apresenta uma metodologia de alocação de dispositivos de proteção e manobra ao longo de alimentadores primários de um sistema de distribuição de energia elétrica, de forma a otimizar a quantidade de consumidores afetados e da energia média não distribuída, na ocorrência de desligamentos provocados por uma falha. Na alocação dos dispositivos, utiliza-se um algoritmo matemático que considera vários parâmetros envolvidos no fenômeno, que explicam o mérito de cada alternativa possível, ponderando as variações de benefício. Além de indicar os locais adequados para instalação dos dispositivos de proteção e manobra, a metodologia proposta permite a elaboração de regras para auxiliar a priorização de ações de manutenção e para otimizar os investimentos em alimentadores. Outro resultado da pesquisa é a relocação de dispositivos de proteção e manobra existentes em alimentadores, considerando o seu reposicionamento para melhorar o desempenho em face de faltas que provocam interrupções e portanto diminuindo os indicadores FEC frequência média de interrupção de fornecimento e a END pela energia média não distribuída.Com o objetivo de comprovar a eficácia da metodologia proposta, desenvolveu-se uma ferramenta para sua operacionalização e posterior aplicação com sucesso, em um Estudo de Caso real de uma Concessionária brasileira. / This paper presents a methodology for allocation of protection and switching devices along primary feeders of a system for electricity distribution in order to optimize both the number of affected consumers and the average amount of energy that is not supplied, in case of interruptions caused by a failure. For the allocation of the devices it is used a mathematical algorithm that considers various parameters involved in the phenomenon, explaining the relevance of each possible alternative and pondering benefit variations. Besides indicating the adequate places to install the protection and switching devices, the proposed methodology allows elaborating roles that help taking prior actions to maintain and optimize the investments in feeders. Other aspect of the research is the relocation of protection and switching devices that exist in the feeders, considering their replacing in order to enhance the performance in the occurrence of failures that cause interruptions and so, reducing the FEC indicators supplying interruption medium frequency and the END (Energy not supplied). Aiming to prove the effectiveness of the proposed methodology, it was developed a tool for its operation and subsequent successful application in a study case, that represents a real situation of a Brazilian electrical power retailer company.

Este trabalho apresenta uma metodologia de alocação de dispositivos de proteção e manobra ao longo de alimentadores primários de um sistema de distribuição de energia elétrica, de forma a otimizar a quantidade de consumidores afetados e da energia média não distribuída, na ocorrência de desligamentos provocados por uma falha. Na alocação dos dispositivos, utiliza-se um algoritmo matemático que considera vários parâmetros envolvidos no fenômeno, que explicam o mérito de cada alternativa possível, ponderando as variações de benefício. Além de indicar os locais adequados para instalação dos dispositivos de proteção e manobra, a metodologia proposta permite a elaboração de regras para auxiliar a priorização de ações de manutenção e para otimizar os investimentos em alimentadores. Outro resultado da pesquisa é a relocação de dispositivos de proteção e manobra existentes em alimentadores, considerando o seu reposicionamento para melhorar o desempenho em face de faltas que provocam interrupções e portanto diminuindo os indicadores FEC frequência média de interrupção de fornecimento e a END pela energia média não distribuída.Com o objetivo de comprovar a eficácia da metodologia proposta, desenvolveu-se uma ferramenta para sua operacionalização e posterior aplicação com sucesso, em um Estudo de Caso real de uma Concessionária brasileira. / This paper presents a methodology for allocation of protection and switching devices along primary feeders of a system for electricity distribution in order to optimize both the number of affected consumers and the average amount of energy that is not supplied, in case of interruptions caused by a failure. For the allocation of the devices it is used a mathematical algorithm that considers various parameters involved in the phenomenon, explaining the relevance of each possible alternative and pondering benefit variations. Besides indicating the adequate places to install the protection and switching devices, the proposed methodology allows elaborating roles that help taking prior actions to maintain and optimize the investments in feeders. Other aspect of the research is the relocation of protection and switching devices that exist in the feeders, considering their replacing in order to enhance the performance in the occurrence of failures that cause interruptions and so, reducing the FEC indicators supplying interruption medium frequency and the END (Energy not supplied). Aiming to prove the effectiveness of the proposed methodology, it was developed a tool for its operation and subsequent successful application in a study case, that represents a real situation of a Brazilian electrical power retailer company.