Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Germano Lambert-Torres / Banca: Claudia Maria de Almeida / Resumo: A previsão espacial de demanda em sistemas de distribuição de energia elétrica visa determinar a distribuição espaço-temporal do crescimento da demanda de energia elétrica na área de serviço. Essa informação é de vital importância para apoiar o processo de tomada de decisões no planejamento da expansão e operação das redes de distribuição no médio e longo prazo. As metodologias de previsão espacial de demanda requerem uma grande quantidade de dados do sistema elétrico, das características socioeconômicas da região e da população, que geralmente não são de fácil coleta nem manipulação, e muitas vezes não estão disponíveis. Nesta tese apresenta-se e aplica-se uma nova metodologia de previsão espacial de demanda, a partir de um algoritmo de extração de conhecimento baseado em conceitos de algoritmos evolutivos e regras de classificação lingüísticas, para caracterizar a área de serviço e identificar novas áreas com possibilidades de aumento de carga futuro. Com o algoritmo desenvolvido, toda a informação disponível de uma base de dados espacial é extraída, sem importar o tamanho desta, assim, apresenta como flexibilidade o fato de poder ser aplicado em diferentes situações. Além disso, permite o acesso a novas e diferentes bases de dados no futuro. A metodologia proposta foi aplicada em um sistema real de uma cidade de porte médio, com cerca de duzentos mil habitantes, apresentado respostas com acerto em torno de 95%, quando comparadas com as obtidas por especialistas que realizam a projeção de demanda na região. Adicionalmente, são obtidos resultados importantes sobre áreas do município com potencial de desenvolvimento, no longo prazo, que geralmente não são indicadas pelos especialistas. / Abstract: Spatial electric load forecasting in electric energy distribution systems try to find out the spatial-temporal distribution of the electric energy demand growth in the service area. This information is of vital importance to support the decision-making process in planning the expansion and operation of distribution networks in the medium and long term. The methodologies for spatial electric load forecasting require many data from the electrical system, socioeconomic characteristics of the region and population, which generally are not easy to collect or manipulate, and often are not available. In this thesis, a new spatial electric load forecasting methodology is presented. To characterize the service area and identify the new areas with growth possibility in the future, the methodology uses elements from knowledge extraction, language based classification rules and evolutionary algorithms. The algorithm developed extract all available information from a spatial database no matter the size of it, thus, one of its main advantages is the flexibility to be applied in different situations. In addition, it allows access to new and different databases in the future. The proposed methodology was applied in a real distribution system of a medium size city, about two hundred thousand inhabitants, with a 95% success rate when compared with results obtained by specialists who perform the load forecasting in the region. Also, important results are obtained about areas of the town with development potential in the long term, which generally are not listed by the specialists. / Doutor

Orientador: Marcelo Messias / Banca: Eibert Einstein Nehrer Macau / Banca: José Raimundo de Souza Passos / Resumo: Neste trabalho fazemos um estudo de métodos lineares e não llineares utilizados na análise de séries temporais experimentais e aplicamos tais métodos na análise da Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) de jovens saudáveis. Os métodos lineares são baseados na análise estatística, enquanto os não lineares estão relacionados à teoria dos sistemas dinâmicos determinísticos, da qual a teoria do caos é parte integrante. Chamamos de VFC o estudo das variações dos intervalos existentes entre os batimentos cardíacos, medidos sempre entre os intervalos RR do sinal cardíaco, pois estes apresentam maior potencial para serem captados. As séries temporais obtidas destas medidas são chamadas séries de intervalos RR (ou simplesmente séries RR)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work we study methods linear and nonlinear used in the analysis of experimental time series apply such methods in the analysis of Heart Rate Variability (HRV) of healthy young people. The linear methods are based on statistical analysis, while the nonlinear methods are related to deterministic dynamical systems, including the chaos theory. The HRV is known as the study of variation in the intervals between the heart beats, measured as the RR intervals of the cardiac signal, because they have greater potential to be captured. Time series obtained from these measurements are called series of RR intervals (or simply RR series). Based on the methods studied, we performed HRV analysis of 88 volunteers with 86 present no clinical disease diagnosed and are taken a healthy young people and two are young people who have some clinical pathology diagnosed... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Cette recherche développe le thème sur la temporalité du discours en cherchant, dans les textes employés par cent portugais et de leurs descendants, portugais ou brésilliens, dans les plusieurs structures employées par eux, les possibilités d une langue vive pour l'obtention de sens de l'utilisateur. Ce travail veut encore montrer la temporalité dans la construction du discours. En faisant le bilan des unités de la langue em rélation au texte, on met en relief les éléments d'organisation dans un énoncé. Les procès de cohésion qui met en relief le temps sont vus comme pièces dorganisation semanthique-textuelle et appuyée dans la raison. On veut démontrer la liaison entre le space, le temps et laspect qui met en relief la subjectivité/ objectivité de ces parleurs, en faisant modèles qui montrent lidentité portugais-brésillienne basée dans la Langue Portugaise / Esta pesquisa desenvolve o tema sobre a temporalidade no discurso, buscando, nos textos constituídos por 100 portugueses e seus descendentes, portugueses ou brasileiros, nas diversas estruturas por eles utilizadas, as possibilidades da língua viva para a obtenção de sentido do usuário. Visa, ainda, à representatividade da língua falada para prover uma descrição efetiva da temporalidade na construção do discurso. A avaliação das unidades da língua em relação ao texto é considerada como elemento de organização dentro de um enunciado. Os mecanismos de coesão que denotam tempo são observados como peças da organização semântico-textual e interacional. Também procura demonstrar o envolvimento entre espaço/ tempo/ aspecto que marcam a subjetividade/ objetividade desses falantes, estabelecendo parâmetros que denotam a identidade luso-brasileira, calcada na Língua Portuguesa

A previsão de valores futuros em séries temporais produzidas por sistemas caóticos pode ser aplicada em diversas áreas do conhecimento como Astronomia, Economia, Física, Medicina, Meteorologia e Oceanografia. O método empregado consiste na reconstrução do espaço de fase seguido de um termo de melhoria da previsão. As rotinas utilizadas para a previsão e análise nesta linha de pesquisa fazem parte do pacote TimeS, que apresenta resultados encorajadores nas suas aplicações. O aperfeiçoamento das rotinas computacionais do pacote com vistas à melhoria da acurácia obtida e à redução do tempo computacional é construído a partir da investigação criteriosa da minimização empregada na obtenção do mapa global. As bases matemáticas são estabelecidas e novas rotinas computacionais são criadas. São ampliadas as possibilidades de funções de ajuste que podem incluir termos transcendentais nos componentes dos vetores reconstruídos e também possuir termos lineares ou não lineares nos parâmetros de ajuste. O ganho de eficiência atingido permite a realização de previsões e análises que respondem a perguntas importantes relacionadas ao método de previsão e ampliam a possibilidade de aplicações a séries reais. / The prediction of future values in temporal series produced by chaotic systems can be applied on several fields of knowledge, such as Astronomy, Economics, Physics, Medicine, Meteorology, and Oceanography. The applied method consists on the reconstruction of the phase space, followed by an improvement term of the forecasting. The routines used for the prediction and analysis of this line of research are part of the TimeS package, which presents encouraging results on their applications. The improvement of the computational routines from the package TimeS is built from the thorough investigation of the minimization applied on obtaining the global map and aims for the enhancement of the accuracy and reduction of computational times. The mathematical basis is established and computational tasks are created. The possibilities of adjust functions are amplified, which can include transcendental terms on the rebuilt vectors components and also possess linear or non-linear terms on the adjustment parameters. The improvement allows more accurate predictions and analysis, which answer important questions regarding prediction methods and improve the possibilities of application on real series.

Esta dissertação visa estudar a aplicabilidade e a importância prognóstica de métodos matemáticos não lineares no estudo das variações da freqüência cardíaca bem como no das mudanças morfológicas em sinais de eletrocardiograma. Apresentaremos uma revisão geral desse assunto focando em técnicas de análise não linear para o estudo de sinais de eletrocardiograma (ECG) visando construir uma base de conhecimentos que permita, no futuro, a abordagem de novos aspectos dessas metodologias. Como resultado do aprendizado, é gerado um programa que utiliza algumas das técnicas descritas ao longo da dissertação. Ao final da dissertação, abordaremos as vantagens e desvantagens dos métodos não lineares, concluindo que são ferramentas promissoras para a análise de sinais de ECG. / This dissertation presents a study about the applicability and the prognostic importance of nonlinear mathematical methods in the variations of heart frequency as well as in the morphological changes in the electrocardiogram signs. We will present a general revision of this subject focusing on application of nonlinear analysis for the study of electrocardiogram (ECG) signs in order to provide a base of knowledge that allows, in the future, the approach of new aspects of these methodologies. As a result this work, it was built a program that uses nonlinear analysis described along the dissertation. At the end of this document, we describe the advantages and disadvantages of the nonlinear methods, concluding that they are promising tools in the analysis of ECG signs.

A utilização de versões permite o armazenamento de diferentes alternativas de projeto no desenvolvimento de uma aplicação. Entretanto, nem todo o histórico das alterações aplicadas sobre os dados é registrado. Modificações importantes podem ser realizadas e os valores anteriores são perdidos. O histórico completo somente é acessível através da junção de versões com um modelo temporal. Os conceitos de tempo e de versão aplicados em conjunto possibilitam a modelagem de aplicações complexas. Uma extensão que implemente simultaneamente estes dois conceitos em um banco de dados comercial não está disponível. O Modelo Temporal de Versões (TVM – Temporal Version Model) fornece a base para esta funcionalidade. O objetivo deste trabalho é projetar um extender para oferecer suporte aos conceitos de tempo e versão no sistema DB2, utilizando como base o TVM. A extensão engloba o mapeamento da hierarquia do TVM; a criação de tabelas administrativas; procedimentos para especificação das classes, atributos e relacionamentos; a definição de gatilhos e restrições para a manipulação dos dados diretamente nas tabelas criadas; e a especificação de procedimentos e UDFs para controle de versões e valores temporais e de outras UDFs que permitem consultas envolvendo os dois conceitos. Apesar do SGBD não ser totalmente orientado a objetos, como é definido no modelo utilizado (TVM), oferece mecanismos que permitem o mapeamento para um modelo objetorelacional. Através da utilização desta extensão, a união de tempo e de versões pode ser utilizada em aplicações reais.

Um Sistema gerenciador de Bancos de Dados (SGBD) possui como principal característica a capacidade de gerenciar bases de dados que representam parte do mundo real. Para que essa representação seja fiel, os dados presentes em uma base de dados devem obedecer a diversas regras conhecidas como restrições de integridade. Estas podem ser provenientes da realidade modelada, da implementação ou do modelo de dados utilizado. O suporte oferecido por sistemas gerenciadores de bancos de dados tradicionais não é suficientemente adequado a certas aplicações com necessidades que vão além das convencionais. Diversas aplicações necessitam armazenar dados históricos em conjunto com seus períodos de validade. Outras precisam armazenar versões de conjuntos de dados, gerenciando suas agregações e formas de representação. Através do suporte aos conceitos de tempo e de versão, provido por um SGBD, grande parte dessas necessidades é suprida. Este tipo de banco de dados usa o conceito de tempo para armazenar e controlar dados históricos enquanto o conceito de versão permite a gerência de alternativas de projeto. Existem atualmente diversos trabalhos e implementações relacionados à manutenção de restrições de integridade sobre bancos de dados tradicionais. Entretanto, restrições que consideram a gerência de tempo e de versões sobre dados ainda representam uma área de pesquisa praticamente inexplorada. De acordo com essa realidade, o primeiro objetivo do presente trabalho consiste em definir uma classificação de restrições de integridade para bases de dados com suporte a tempo e versões, a fim de prover uma base para o desenvolvimento de pesquisas relacionadas à sua especificação e manutenção. O segundo objetivo consiste em agregar ao Modelo Temporal de Versões (TVM), que suporta os conceitos de tempo e de versão, uma linguagem que permita a especificação de restrições de integridade. Esta linguagem considera características relacionadas à temporalidade e ao versionamento dos dados e das próprias restrições.

Modelos de bancos de dados têm sido progressivamente estendidos a fim de melhor capturar necessidades específicas de aplicações. Bancos de dados versionados, por exemplo, provêm suporte a versões alternativas de objetos. Bancos de dados temporais, por sua vez, permitem armazenar todos os estados de uma aplicação, registrando sua evolução com o passar do tempo. Tais extensões sobre os modelos de dados se refletem nas respectivas linguagens de consulta, normalmente sob a forma de extensões a linguagens conhecidas, tais como SQL ou OQL. O modelo de banco de dados TVM (Temporal Versions Model ), definido sobre o modelo de banco de dados orientado a objetos, suporta simultaneamente versões alternativas e o registro de alterações de objetos ao longo do tempo. A linguagem de consulta TVQL (Temporal Versioned Query Language), definida a partir da linguagem de consulta SQL, permite recuperar informações do modelo de dados TVM. As construções introduzidas em TVQL têm como objetivo tornar simples a consulta do banco de dados em diversos pontos da linha temporal. Apesar das vantagens da utilização da linguagem TVQL para resgatar dados temporais do modelo TVM, existem algumas limitações importantes para seu aprimoramento. Uma delas é a alta complexidade do modelo TVM, proveniente da integração de conceitos variados como estados alternativos e rótulos temporais. Outro ponto é que, até o presente momento, não existe um interpretador para TVQL, impedindo uma experiência prática de programação de consultas. O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de uma especificação formal para a linguagem TVQL, tornando possível um estudo consistente de suas construções. Adicionalmente, uma especificação formal serve como documentação para futuras implementações de interpretadores. Neste trabalho foi desenvolvido um protótipo de avaliador de consultas e verificador de tipos para um núcleo funcional da linguagem TVQL, possibilitando também uma experimentação prática sobre os modelos propostos.

Apesar das vantagens das funcionalidades de banco de dados temporais, já amplamente demonstradas na literatura, ainda não existe, comercialmente, um SGBD totalmente temporal. Algumas propostas já foram feitas, embora um pouco discretas, dando ênfase em apenas parte das funcionalidades temporais, já sinalizando que em breve será possível existir um SGBD puramente temporal. Uma dessas propostas se constitui na implementação de uma camada de software que simula um banco de dados temporal, chamada Pacote de Tempo de Validade – PTV. Ela foi desenvolvida para demonstrar algumas funções temporais de banco de dados de tempo de validade. Embora o PTV tenha funções para garantir a integridade de dados temporais na inserção de tuplas, além de outros controles, não apresenta funções de consultas temporais. Essas funções foram desenvolvidas neste trabalho com base no TSQL2, aumentando, portanto, as funcionalidades temporais do PTV. Elas foram desenvolvidas para o SGBD Oracle 9i e consistem da principal proposta desse trabalho, permitindo inclusive validar as funções de consultas temporais de outras propostas da literatura. A segunda proposta desse trabalho é prover aos desenvolvedores e pesquisadores dessa área, uma interface visual apropriada para o uso do PTV, permitindo, assim, a exploração máxima dos recursos temporais desse pacote.

Neste trabalho fazemos revisão de alguns dos principais métodos para análise não-linear de séries temporais originadas a partir de sistemas de baixa dimensionalidade com dinâmica predominantemente determinística, dando ênfase ao problema de classificação/clusterização nãosupervisionada destas mesmas séries. Várias medidas de dissimilaridade são utilizadas em conjunto com métodos heurísticos baseados em algoritmos estocásticos, para a organização de segmentos de séries temporais não estacionárias em grupos com características em comum, na tentativa de associar a estes alguma característica clínica previamente conhecida. O método é implementado com diferentes medidas de dissimilaridade e um experimento feito com séries temporais sintéticas (obtidas a partir de simulação numérica) com fins de validação e posteriormente aplicado a um problema real, o problema de segmentação de estágios de sono. Os resultados indicam certa promissoriedade do método para aplicação na classificação estágios de sono em eletroencefalogramas. / In this work we make a review of some of the main methods available for nonlinear time series analysis for low-dimensional deterministic systems, giving emphasis to the problem of unsupervised classification/clustering of this kind of data. Various dissimilarity measures are used together with heuristic search methods based on stochastic algorithms to organize segments of one (big) nonstationary time series in groups with common characteristics, trying to relate these groups to some known clinical property. The method is implemented with different dissimilarity measures and one experiment made with synthetic (generated by numerical simulations) time series for validation and lately applied to a real problem, the problem of sleep stages segmentation. The results look promising with respect to the applicability of the method to classify sleep stages in electroencephalographic recordings.