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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior FAU - Fundação de Apoio Universitário Situações de ameaça iminente podem ocorrer em qualquer local, inclusive nos hospitais. Só no ano de 2020 foram registradas 51 ocorrências de incêndios hospitalares no Brasil, aproximadamente um caso de incêndio por semana. Diante desse cenário, torna-se fundamental garantir que os profissionais da saúde estejam preparados para lidar com esse tipo de ocorrência. Assim, o treinamento prático de evacuação emerge como uma atividade primordial para proteger os Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (EAS) e seus ocupantes. No entanto, o treinamento de evacuação tradicional apresenta limitações: (1) não é recomendável reproduzir situações ameaçadoras ou perigosas; (2) interfere na rotina hospitalar; (3) são realizados poucas vezes ao longo do ano; (4) não envolvem todos profissionais permanentes; (5) não é recomendável adicionar elementos que poderiam elevar o realismo da simulação, como fogo e fumaça; e (6) prejudica a retenção do conhecimento e engajamento dos usuários. Nesse contexto, a RV emerge como uma alternativa complementar ao treinamento de evacuação tradicional. Este trabalho apresenta a pesquisa em andamento do projeto e desenvolvimento de um protótipo de simulador de treinamento de evacuação hospitalar diante de um incêndio utilizando o método da Design Science Research (DSR). Testes preliminares sugerem que esse artefato apresenta potencial para ser utilizado como treinamento complementar aos métodos tradicionais. No entanto, é primordial, em trabalhos futuros, melhorar a jogabilidade e interação do usuário, aprimorar a funcionalidade que retrata a propagação do incêndio, adicionar personagens não controláveis e realizar comparações empíricas. Imminent threatening situations can occur anywhere, including hospitals. In 2020, 51 cases of hospital fires were recorded in Brazil, approximately one case of fire per week. Hence, it is essential to ensure that healthcare workers are prepared to deal with this occurrence. To that end, hands-on evacuation training emerges as a critical activity to protect the Health Care Establishment (HCE) and their occupants. However, regular evacuation training has limitations: (1) it is not recommended to reproduce threatening or dangerous situations; (2) affects the typical routine of the establishment; (3) traditional training end up being performed a few times throughout the year; (4) only a small percentage of hospital staff participate; (5) the inclusion of features that can enhance the simulation realism — such as fire and smoke — is not allowed; and (6) knowledge retention and user engagement end up being harmed. In this context, VR emerges as an alternative to traditional evacuation training. Therefore, this work presents the research in progress of the design and development of a hospital evacuation training simulator in the face of a fire situation using the Design Science Research (DSR) method. Preliminary tests suggest that this prototype has the potential to be used as complementary training to traditional methods. However, it is essential, in future work, to improve gameplay and user interaction, improve fire propagation functionality, add Non-Player Character (NPC), and perform empirical comparisons. Dissertação (Mestrado)

O propósito deste trabalho é aplicar de forma conjunta a ontologia com modelos de saco-de palavras, aprendizagem por similaridade e classificação de documentos em textos com decisões proferidas. O intuito é melhorar os resultados da mineração de dados em banco de dados de decisões judiciais. Desenvolve-se método automático para buscar sentenças em processos judiciais correlatos ao que está em julgamento, utilizando o modelo de frequência do termo-inverso da frequência nos documentos juntamente com o coeficiente de similaridade de Jaccard, estabelecendo pesos na coocorrência de termos em textos jurídicos da mesma categoria. Utiliza-se conjunto de dados com a vetorização dos documentos para treinamento supervisionado de algoritmos de aprendizado de máquina, objetivando classificar novos processos da justiça. O método apresentado proporciona agilidade no Poder Judiciário, agregando o trabalho dos assessores jurídicos na preparação das decisões judiciais com menor tempo e mais eficiência na busca por padrões de jurisprudência. Os resultados obtidos apresentam que, por meio das métricas de acurácia, o modelo proposto é eficaz e eficiente, podendo ser aplicado no processo de identificação das decisões judiciais. Desta forma, a aplicação da inteligência artificial, ontologia e mineração de dados é indicada para recuperação de informações em decisões judiciais. The objective of this work is to apply together ontology with bag-of-words models, similarity learning, and document classification in texts with uttered decisions. The objective is to improve the results of data mining in a database of court decisions. An automatic method of searching sentences in judicial processes related to the one under judgment is developed using the frequency term-inverse of frequency in documents model together with the Jaccard similarity coefficient, establishing weights on the co-occurrence of terms in legal texts of the same category. A dataset with document vectorization is used for supervised training of machine learning algorithms, aiming to classify new justice processes. The proposed methodology provides flexibility to the Judiciary, simulating the role of legal advisors in preparing court decisions with less time and efficiency in the search for jurisprudential standards. The results obtained show that, through accuracy metrics, the proposed model is effective and efficient, and can be applied in the process of identification of court decisions. Thus, the application of artificial intelligence, ontology, and data mining is indicated for information retrieval in court decisions.

Pesquisa sem auxílio de agências de fomento Existe uma grande variedade de métodos computacionais com o objetivo de resolver problemas de otimização. Dentre eles, existem várias estratégias que são derivadas do conceito de otimização de colônia de formigas (ACO). No entanto, a grande maioria destes métodos são algoritmos de busca de alcance limitado, ou seja, encontram a solução ótima, desde que o domínio fornecido contenha essa solução. A pesquisa propõe a utilização de um algoritmo de busca de amplo alcance, ou seja, que busca a solução ótima, com sucesso na maioria das vezes, mesmo que o domínio inicial fornecido não contenha essa solução, pois o domínio inicial será ajustado até que seja localizado um domínio que contém a solução. Esse algoritmo denominado ARACO, derivado do algoritmo RACO, possibilita a obtenção de melhores resultados, através de estratégias para aceleração dos parâmetros responsáveis por ajustar o domínio fornecido, em momentos oportunos e de, caso haja estagnação do algoritmo, ampliação do domínio em torno da melhor solução encontrada, para impedir que o algoritmo fique preso em um mínimo local. Através dessas estratégias, ARACO obtém resultados melhores que seus antecessores, em relação ao número de avaliações de funções necessárias para encontrar a solução ótima, além de conseguir cem por cento de taxa de sucesso em praticamente todas as funções testadas, demonstrando assim ser um algoritmo de alto desempenho e confiabilidade. O algoritmo foi testado em algumas funções de benchmark clássicas e também nas funções de benchmark do IEEE Congress of Evolutionary Computation Benchmark Test Functions (CEC 2019 100-Digit Challenge). There is a wide variety of computational methods used for solving optimization problems. Among these, there are various strategies that are derived from the concept of ant colony optimization (ACO). However, the great majority of these methods are limited-range-search algorithms, that is, they find the optimal solution, as long as the domain provided contains this solution. This becomes a limitation, due to the fact that it does not allow these algorithms to be applied successfully to real-world problems, as in the real world, it is not always possible to determine with certainty the correct domain. The search proposes the use of a broad-range search algorithm, that is, that seeks the optimal solution, with success most of the time, even if the initial domain provided does not contain this solution, as the initial domain provided will be adjusted until it finds a domain that contains the solution. This algorithm called ARACO, derived from RACO, makes for the obtaining of better results possible, through strategies for accelerating the parameters responsible for adjusting the supplied domain at opportune moments and, in case there is a stagnation of the algorithm, expansion of the domain around the best solution found to prevent the algorithm becoming trapped in a local minimum. Through these strategies, ARACO obtains better results than its predecessors, in relation to the number of function evaluations necessary to find the optimal solution, in addition to its one hundred percent success rate in practically all the tested functions, thus demonstrating itself as being a high performance and reliable algorithm. The algorithm has been tested on some classic benchmark functions and also on the benchmark functions of the IEEE Congress of Evolutionary Computation Benchmark Test Functions (CEC 2019 100-Digit Challenge). Tese (Doutorado)

Arquitetura de redes 5G utilizando Acesso de Rádio em Nuvem Virtual permite movimento suave entre base stations utilizando transmissão conjunta, mas transições ainda podem acontecer dependendo da configuração da rede e dos recursos alocados. Os dois problemas de alocação de recursos nesta arquitetura são formação de Redes Ópticas Passivas Virtuais e Alocação de Banda de Recursos, para os quais os trabalhos recentes se focam em resolver com técnicas de Programação Linear Inteira. Nós formulamos os problemas em termos de Teoria de Grafos Temporais e propomos um algoritmo força-bruta e um heurístico para resolver o problema de Alocação de Banda de Recursos, ambos os quais investigam apenas soluções válidas. Nosso algoritmo pode ser utilizado para avaliar o desempenho de outros algoritmos cujo objetivo é decidir as atribuições em tempo de execução. Nós também investigamos os algoritmos em cenários realistas, mas cenários com tamanho e complexidade suficiente para serem interessantes se provaram demasiadamente grandes tanto para nossos algoritmos quanto para os de trabalhos relacionados. 5G Network architecture using Virtual Cloud Radio Access enables seamless movement across base stations via Joint Transmission, but Handovers still occur depending on the network configuration and allocated resources. In VCRAN, two resource allocation problems are present, Virtual Passive Optical Network Formation and Resource-Block Assignment, which existing works focus on solving with Integer Linear Programming techniques. We have formulated the problems in terms of Temporal Graph Theory and propose a brute-force and a heuristic algorithm for solving the Resource-Block Assignment problem, both of which explore only valid solutions. Our algorithm can be used to evaluate the performance of other algorithms whose aim is deciding assignments on the fly. We have also investigated realistic scenarios, but ones with sufficient complexity and size to be of interest proved to be large for both our approach and that of related works. Dissertação (Mestrado)

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A aplicação de máquinas de relutância variável tem aumentado consideravelmente em aplicações industriais, sistemas de energia eólica e veículos elétricos. Isso ocorreu porque suas principais desvantagens, como a oscilação no torque, foram superadas devido à pesquisa contínua e suas vantagens, como construção simples e robusta, capacidade de operar em altas e variadas velocidades, insensibilidade a altas temperaturas e tolerância a faltas, tornaram a máquina de relutância variável a máquina certa para muitas aplicações. No entanto, algumas dificuldades são enfrentadas para executar bons projetos, como a não linearidade inerente do motor e a modelagem. Este trabalho explora a teoria, funcionamento e procedimentos de projeto nos primeiros capítulos. Em termos práticos é realizado a análise de sensibilidade do desempenho e a modelagem da máquina, ambos baseados na variação de parâmetros geométricos e nos resultados obtidos através de simulações de elementos finitos. O objetivo desse estudo é fornecer dados consistentes sobre quais dimensões devem ser alteradas para aplicações específicas, de modo a fundamentar escolhas feitas na etapa de projeto e otimização. Uma abordagem analítica utilizando a pseudoinversa de Moore-Penrose é proposta para modelar as características da máquina de relutância variável. No entanto, a modelagem proposta pode ser generalizada e utilizada para modelar qualquer sistema físico, desde que seja possível obter dados experimentais/computacionais a partir dele. Para organizar o conjunto de dados da modelagem e realizar a análise de sensibilidade foi utilizado métodos de planejamento de experimentos, que é um ramo da estatística aplicada utilizado para conduzir estudos científicos de um sistema, processo ou produto. Para atestar a qualidade da modelagem proposta um modelo utilizando rede neural artificial foi treinado com o mesmo conjunto de dados e seus resultados para predição de valores é comparado ao modelo pseudoinverso e aos valores obtidos por simulação de elementos finitos. Os resultados obtidos comprovam a viabilidade e qualidade do modelo proposto. The switched reluctance machine has gained much interest in industrial applications, wind power systems and electric vehicles. This happened because, its main disadvantages, such as the ripple in the torque, were overcome due to continuous research, and its advantages, such as simple and robust construction, ability to operate at high speeds and variable speeds, insensitivity to high temperatures and fault tolerance, have made the switched reluctance machine the right machine for many applications. However, some difficulties are faced to execute good designs, such as the inherent non-linearity of the machine and the modeling. This work explores the theory, operation and design procedures in the first chapters. In practical terms, performance sensitivity analysis and machine modeling is performed, both based on the variation of geometric parameters and the results obtained through finite element simulations. The purpose of this study is to provide consistent data on which dimensions must be changed for specific applications, in order to support choices made in the design and optimization stage. An analytical approach using the Moore-Penrose pseudo-inverse is proposed to model the characteristics of the switched reluctance machine. However, the proposed modeling can be generalized and used to model any physical system, as long as it is possible to obtain experimental/computational data from it. To organize the modeling data set and perform the sensitivity analysis, methods of design of experiments were used, which is a branch of applied statistics used to conduct scientific studies of a system, process or product. To certify the quality of the proposed modeling, a model using artificial neural network was trained with the same data set and its results for values prediction are compared to the pseudo-inverse model and the values obtained by finite element simulation. The results obtained prove the feasibility and quality of the proposed model. Tese (Doutorado)

O interesse de tantas pessoas no mundo pelo futebol gera não apenas telespectadores, mas também muitas movimentações nanceiras em torno desse esporte. Sistemas computacionais que trabalham com a predição de resultados e auxiliem a minimizar os riscos e maximizar os lucros tornam-se então uma importante ferramenta de trabalho para o dia a dia do futebol. A hipótese de trabalho desta tese é a de que o Classi cador Polinomial(CP), uma técnica amplamente utilizada como classi cador de padrões possa ser usada também como um algoritmo de seleção de características. De maneira a investigar a predição - aquilo que se diz antecipadamente - dos resultados das partidas de futebol, foram escolhidos os algoritmos Naive Bayes(NB), Árvore De Decisão(AD), Multilayer Perceptron(MLP), Radial Basis Function(RBF) e Supportt Vector Machine(SVM). A escolha desses classi cadores é baseada no estado da arte. Para validar a e cácia do classi cador polinomial foram realizados testes com os métodos: Análise de componentes principais(PCA) e Relief. Os dados utilizados para a abordagem proposta foram os resultados dos partidas de futebol, obtidos nos seguintes campeonatos: campeonato inglês temporada 2014/2015(CI 2014/15), campeonato espanhol temporada 2014/2015(CE 2014/15) e campeonatos brasileiro temporadas de 2010(CB 2010) e 2012 (CB 2012). As técnicas de validação do método utilizadas foram: cross validation e sliding window. Os resultados obtidos de acordo com a metodologia proposta mostram que o CP obteve as melhores acurácias quando comparados com os outros cinco classi cadores utilizados: NB, AD, MLP, RBF e SVM. Ainda é possível a rmar que de acordo com os resultados o CP conseguiu melhorar a acurácia dos cinco classi cadores com índices superiores ao Relief e ao PCA. Também é possível a rmar de acordo com os resultados apresentados na seção 6.6, que as acurácias obtidas com essa metodologia são equivalentes ou superiores aos resultados encontrados no estado da arte, variando de 0,96 a 0,99. The interest of so many people in the world for football generates not only viewers but also many nancial movements around football. Computer systems that work with predic- ting results and help minimize risk and maximize pro ts make it an important tool for the day-to-day running of football. The working hypothesis of this thesis is that the Polynomial Classi er, a technique widely used as a standard classi er, can also be used as a feature selection algorithm. In order to investigate the prediction of the results of soccer matches. The Naive Bayes, decision tree, MLP, RBF and SVM algorithms were chosen. The choice of these classi ers is based on the state of the art. To validate the e cacy of the polynomial classi er, tests were carried out using the following methods: Principal Component Analy- sis(PCA) and Relief. The data used for the proposed approach were the results of soccer matches, obtained in the following championships: English championship season 2014/15 (CI 2014/15), Spanish championship season 2014/2015 (CE 2014/15) and Brazilian cham- pionships seasons of 2010 (CB 2010) and 2012 (CB 2012). The validation techniques used were: cross validation and sliding window. The results obtained according to the proposed methodology show that the CP obtained the best accuracy when compared to the other ve classi ers used: Naive Bayes(NB), Decision Tree(DT), Multilayer Perceptron(MLP), Radial Basis Function(RBF) e Supportt Vector Machine(SVM). It is still possible to a rm that from agreement with the results the CP was able to improve the accuracy of the ve clas- si ers with indices higher than Relief and PCA. It is also possible to state according to the results presented in section ref ArtData the accuracy obtained with this methodology is as good or superior to the results found in the state of the art, varying from 0.96 to 0.99. Keywords: Polynomial classi er, Recognition of patterns, prediction of football matches, selection of features. Tese (Doutorado)

No mercado de energia elétrica o atendimento às cargas necessitam da geração simultânea de energia ativa e reativa pelos geradores síncronos com o seu despacho otimizado, com menores perdas e menores custos. Para essa otimização é utilizado o FPO - Fluxo de Potência Ótimo que estabelece a operação mais econômica do sistema elétrico com a redução das suas perdas para o atendimento às cargas, respeitando os limites operacionais dos equipamentos e as suas condições de confiabilidade operativa, indicando o despacho de geração de cada usina do sistema. O presente trabalho propõe uma metodologia para o despacho de energia ativa e reativa em grupos geradores síncronos utilizando algoritmos genéticos baseados em parâmetros elétricos e características de consumo de cada máquina em cada conjunto gerador síncrono (turbina, gerador e transformador de potência) na usina. Ele mostra exemplos práticos de utilização desses algoritmos para o uso em usinas hidroelétricas e termoelétricas. Para validar o algoritmo proposto foram feitos estudos de casos na região sudeste do Estado de São Paulo, onde foram simulados e analisados alguns casos de despacho de geração em usinas hidroelétricas e termoelétricas. Os resultados obtidos fornecem aos operadores da usina um ponto de operação otimizado dos geradores síncronos com menores perdas e menores custos de operação, atendendo de forma satisfatória as solicitações de geração do Sistema Elétrico Nacional. In the electric energy market, load demands require the simultaneous generation of active and reactive energy by synchronous generators with their optimized dispatch, with lower losses and lower costs. For this optimization, the FPO - Optimal Power Flow is used, which establishes the most economical operation of the electrical system with the reduction of its losses to meet the loads, respecting the operational limits of the equipment and its operational reliability conditions, indicating the dispatch generation of each plant in the system. The presente work proposes a methodology for the dispacth of active and reactive power generation in synchronous generator sets using genetic algorithms based in electrical parameters and consumption characteristics of each machine in each synchronous generator set (turbine, generator and power transformer) in the plant. The proposed work shows practical examples of using these algorithms for use hydroelectric and thermoelectric power plants. In order to validate the proposed algorithm, the case studies were carried out in the southeast region of the State of São Paulo, where some cases of generation dispactch in hydroelectric and thermoelectric power plants were simulated and analyzed. The results obtained provide the operators of the plant an operating point for the synchronous generators with lower losses and lower operating costs, satisfying the generation requirements of the Nacional Electric System. Tese (Doutorado)

Pesquisa sem auxílio de agências de fomento Técnicas de identificação de sistemas são essenciais para o conhecimento de fenômenos naturais e processos de diferentes origens. O principal intuito da presente pesquisa tem sido construir, teoricamente e computacionalmente, uma abordagem para lidar com sistemas de dados com várias entradas e uma saída. Duas etapas fuzzy distintas e bem definidas estão presentes no processo de identificação utilizado neste estudo: clusterização dos dados e uma inferência do tipo Takagi-Sugeno-Kang. A principal contribuição desta pesquisa é a construção dos antecedentes e dos consequentes do sistema de inferência nos quais são utilizados métodos inéditos. Uma forma de validar esta nova metodologia tem sido através de simulações com diferentes bases de dados. Os experimentos envolveram comparações com outras técnicas consolidadas como: Nonlinear Auto-Regressive with eXogenous inputs, Hammerstein-Wiener e Multilayer-Perceptron (redes neurais artificiais). A codificação tem sido feita sem a utilização de toolboxes, exceto para os testes que têm sido feitos com a rotina Compare do software Matlab, a qual utiliza medida de acurácia denominada raiz média quadrática do erro normalizada (Normalized Root Mean Square em inglês). Ao final, e como resultado das comparações, tem havido ganho de precisão na resposta e queda no esforço computacional. Como aplicação da nova técnica, têm sido realizados testes de predição de dados, com resultados promissores, além de estruturar uma nova metodologia para a interpretação de sinais provenientes de exames médicos como, por exemplo, eletroencefalogramas. Futuros trabalhos incluem a introdução da teoria dos conjuntos fuzzy do tipo 2, extensão da teoria dos conjuntos fuzzy, na dinâmica da inferência, com o objetivo de tornar ainda melhor, o desempenho da metodologia proposta. System identification techniques are essential for the knowledge of natural phenomena and processes from different sources. The main purpose of this research has been to build, theoretically and computationally, an approach to deal with data systems with multiple inputs and an output. Two distinct and well-defined steps are present in the identification process used in this study: data clustering and a Takagi-Sugeno-Kang type inference. The main contribution of this research is the construction of the antecedents and the consequences of the inference system in which new methods are used. One way to validate this new methodology has been through simulations with different databases. The experiments involved comparisons with other consolidated techniques such as: Nonlinear Auto-Regressive with eXogenous inputs, Hammerstein-Wiener and Multilayer-Perceptron (artificial neural networks). The coding has been done without the use of toolboxes, except for the tests, it has been done with the Compare routine of the Matlab software, which uses an accuracy measure called Normalized Root Mean Square (English). As a result of the comparisons, there has been a gain in precision in the response and a decrease in the computational effort. As an application of the new technique, data prediction tests have been carried out, with promising results, in addition to structuring a new methodology for the interpretation of signals coming from medical examinations, such as electroencephalograms. Future works include the introduction of the type-2 fuzzy set theory, an extension of the fuzzy set theory, to the inference dynamic with the objective of making the performance of the proposed methodology even better. Tese (Doutorado)

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais O diagnóstico e avaliação da gravidade da doença de Parkinson (DP) é uma tarefa que tem sido realizada por meio de avaliação clínica e uso de escalas subjetivas. Ao longo dos anos, vários estudos relataram resultados e tecnologias com o objetivo de tornar a caracterização da DP mais objetiva. Nesta perspectiva, identificamos a possibilidade de usar sensores capacitivos sem contato para registrar a atividade motora da mão e punho. Outro desafio identificado está relacionado à quantificação da gravidade dos sintomas motores da DP. Neste estudo, apresentamos o uso de uma ferramenta inovadora, Embutimento Estocástico de Vizinho Distribuído (t-PND), para redução e visualização de informações. O uso dessa ferramenta permitiu a visualização de dados em um espaço bidimensional e uma melhora no desempenho dos classificadores responsáveis ​​por estimar a gravidade da doença. Para avaliar o uso de sensores capacitivos e ferramentas de processamento de sinais, foram coletados dados de indivíduos neurologicamente saudáveis ​​e pessoas com DP. No final, nossas contribuições são as seguintes: (i) desenvolvimento e avaliação de uma tecnologia para registrar sinais motores de atividades de mãos e pulsos, com base em sensores capacitivos sem contato; (ii) avaliação comparativa entre várias ferramentas para processamento de sinais, a fim de avaliar objetivamente os sintomas motores da DP. The diagnosis and evaluation of the severity of Parkinson's disease (PD) is a task that has been performed through clinical evaluation and use of subjective scales. Over the years several studies have reported results and technologies with the purpose of making the characterization of PD more objective. In this perspective, we have identified the possibility of using non-contact capacitive sensors to record the motor activity of the hand and wrist. Another identified challenge is related to the quantification of the severity of motor symptoms of PD. In this study, we present the use of an innovative tool, t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding (t-SNE), for the reduction and visualization of information. The use of this tool allowed the visualization of data in a two-dimensional space and an improvement of the performance of classifiers responsible for estimating the severity of the disease. In order to evaluate the use of capacitive sensors and signal processing tools, data from neurologically healthy individuals and people with PD were collected. In the end, our contributions are the following: (i) development and evaluation of a technology for recording motor signals of hand and wrist activities, based on capacitive contactless sensors; (ii) comparative evaluation among several tools for signal processing, in order to objectively evaluate the motor symptoms of PD. Tese (Doutorado)

CBMM - Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração Para uma Pequena Central Hidrelétrica (PCH), o cuidadoso dimensionamento da capacidade instalada é uma das questões mais importantes para a elaboração do projeto básico, abrangendo análises que estimam o potencial hidrelétrico e planejam a operação da usina. Ou seja, o dimensionamento da capacidade especifica a rentabilidade do investimento e o desempenho energético da PCH. Atualmente, os sistemas hidrelétricos estão na fase de otimização da exploração a fim de maximizar a energia elétrica gerada com base na mesma quantidade de potência primária. Neste contexto, a presente tese tem por objetivo desenvolver um modelo de otimização multiobjetivo para o dimensionamento da capacidade instalada em PCHs, considerando a maximização do benefício líquido e a maximização da disponibilidade energética. Para esse propósito são aplicados os algoritmos de otimização multiobjetivo do NSGA II e o Evolução Diferencial Multiobjetivo (MODE) e os resultados obtidos para cada algoritmo são confrontados. Um estudo de caso foi desenvolvido na bacia hidrográfica do rio Tijuco, no município de Ituiutaba-MG, aplicando o modelo desenvolvido. Os resultados indicam que as funções objetivo são conflitantes, o algoritmo Evolução Diferencial apresenta resultados com uma convergência melhor para o estudo de caso e as características técnicas e econômicas da PCH obtiveram dimensões compatíveis com a finalidade do projeto. or a Small Hydroelectric Plant (SHP), the careful sizing of the installed capacity is one of the most important issues for the elaboration of the basic project, with analyses to estimate the hydroelectric potential and to plan the operation system of the plant. In other words, capacity sizing specifies the profitability of the investment and the energy performance of the SHP. Currently, hydroelectric systems are in the optimization phase of the exploration in order to increase the power generation based on the same amount of energy coming from the natural resource. In this context, the present thesis aims to develop a multiobjective optimization model for the sizing of installed capacity in SHPs, considering the maximization of net benefit and the maximization of energy availability. For this purpose, the NSGA II and Multiobjective Differential Evolution (MODE) are applied and the results obtained for each optimization algorithm are compared. A case study was developed in the Tijuco River hydrographic basin, in the municipality of Ituiutaba – MG, applying the developed model. The results indicate that the functions are conflicting, the Differential Evolution has the results with a better convergence for the case study and the technical and economic characteristics of the SHP obtained dimensions in accordance with the purpose of the project. Tese (Doutorado)

Interpretar e entender uma grande quantidade de dados são desafios dos usuários ao interpretar as técnicas de Visualização da Informação (VI), importante para possibilitar uma obtenção apropriada da informação através da visualização. A escolha da técnica de VI mais apropriada, antes de iniciar a resolução de um determinado problema visual, é primordial para obtenção de uma solução eficaz. A implementação da técnica envolve escolher também os componentes e a arquitetura que suportem as suas funcionalidades necessárias de maneira eficaz. Esta tese descreve uma abordagem de classificação das técnicas de Visualizações da Informação baseado em treemap, capaz de buscar e identificar a melhor técnica de visualização da informação para um determinado problema. A partir da treemap é possível elaborar estratégia em forma de um dicionário de técnicas de Visualização da Informação adequado. Primeiramente, o atual estado do campo de visualização é descrito e, então, são mostradas as regras e critérios utilizados na pesquisa desta tese, a fim de apresentar uma nova estratégia para apresentação de técnicas de visualização, capaz de destacar e priorizar as técnicas de interesse do usuário. Além disso, é apresentado um estudo de caso comparativo com as informações contidas em outro dicionário de técnicas de visualização, principal trabalho correlato, denominado Tabela Periódica de VI. A comparação se pauta na usabilidade e análise da complexidade cognitiva no tempo de execução de tarefas do usuário da busca da informação. Finalmente, uma avaliação dos resultados é apresentada, através de experimentos com usuários e análise comparativa entre as técnicas baseadas em treemap e na tabela periódica. Os resultados finais mostram que a Treemap de VI se apresenta como melhor opção de classificação com relação à usabilidade, disponibilidade e desempenho de busca, em relação aos demais trabalhos correlatos. The interpretation and understanding of large quantities of data are challenges for users when interpreting the Information Visualization (VI) techniques, which is important as it makes the appropriate acquisition of the information through the visualization possible. The choice of the most appropriate information visualization method before commencing with the resolution of a given visual problem is primordial to obtaining an efficient solution. The implementation of the model involves choosing components and the architecture that stands its necessary functions effectively. This thesis has as its objective to describe an information visualization classification approach based on treemap, which is able to identify the best information visualization model for a given problem. From the treemap it is possible to elaborate strategy in the dictionary form of adequate Information Visualization techniques. Firstly, the actual state of the visualization field is described, and then the rules and criteria used in our research a program evaluating a new strategy for the presentation of visualization techniques are shown, able of detach and prioritizing the user interest techniques. Besides this, a comparative case study is presented with the information contained in another techniques visualization dictionary, the main correlate, called the Periodic Table of VI. The comparison is based on the usability and analysis of the cognitive complexity in the execution time of the user tasks in the information search. Finally, an evaluation of the results is presented through the experiments conducted with users and a comparative analysis of the techniques based on Treemap and the Periodic Table. The final results show that the VI Treemap presents itself as the best classification option regarding usability, availability and search performance, in relation to the other correlates work. Tese (Doutorado)

Nas últimas décadas, a evolução tecnológica trouxe grandes avanços para o campo da reabilitação humana. Dentre estes avanços, a disponibilização de serviços de reabilitação para usuários em localidades remotas - conhecida como telereabilitação - tornou possível a realização de tratamento a distância, reduzindo a necessidade de deslocamento aos centros de reabilitação. Além disso, ambientes virtuais e aumentados de treinamento possibilitaram o uso de simulações realísticas no processo de reabilitação, melhorando a experiência dos pacientes e reduzindo sua exposição aos riscos inerentes ao mundo real. Apesar destes benefícios, quando utilizada em um contexto distribuído, a tecnologia de Realidade Aumentada traz novos desafios ao processo de desenvolvimento, incluindo a integração de componentes de software de diferentes provedores. Para estas aplicações, torna-se necessário o desenvolvimento de técnicas de rastreamento mais robustas quanto aos erros de transmissão em rede. Este requisito em particular motivou a experimentação de algoritmos alternativos de rastreamento, incluindo o uso de redes neurais profundas no rastreamento visual. O papel fundamental da topologia das redes no desempenho destes rastreadores demanda a investigação de técnicas de pesquisa automática, incluindo o uso de algoritmos de computação evolutiva para esta finalidade. Neste contexto, este trabalho apresenta como contribuição um modelo de arquitetura de software para Realidade Aumentada, com foco na integração de componentes independentes para transmissão de conteúdo aumentado. Além disso, rastreadores baseados em aprendizagem profunda para detecção de marcadores fiduciais foram projetados, implementados e avaliados, apresentando desempenho superior a outros rastreadores quando aplicados a vídeos capturados por fontes remotas. Finalmente, a aplicação de algoritmos evolutivos na seleção de topologias de redes profundas é discutida, apresentando resultados competitivos quando comparados ao estado da arte. In the past few decades, technology evolution has brought many improvements to the field of human rehabilitation. Among these improvements, the delivery of rehabilitation services to users at distant locations - known as telerehabilitation - made it possible to provide patients with home-based therapy, reducing the need for displacement to rehabilitation centers. In addition, the use of virtual and augmented training environments have enabled realistic simulation in the rehabilitation process, enhancing patients’ experience and reducing exposure to real-world risks. Despite these benefits, when used in a distributed context, Augmented Reality technology brings additional challenges to the development process, including the integration of software components provided by heterogeneous sources. Also, the development of robust tracking techniques, less prone to detection errors resulting from network transmission is desired. This particular requirement motivated the development of alternative tracking algorithms, including the use of deep neural networks in visual tracking. When designing these trackers, the major role of network’s topology selection has lead to the investigation of automatic search techniques, including evolutionary computation algorithms. In this context, this work presents as contribution a software architecture model for Augmented Reality, focusing on the reliable integration of independent software components for augmented content streaming. In addition, deep visual trackers for fiducial marker detection were designed and evaluated, outperforming other trackers when processing remotely captured video frames. Finally, the application of an evolutionary algorithm in deep neural networks’ topology selection is discussed, presenting competitive results when compared to state-of-the-art methods. Tese (Doutorado)

Este trabalho propõe o uso de vetores bipolares ortogonais (VBO) como novos alvos para Redes Neurais Artificiais (RNA), do tipo Funções de Base Radial (RBF). Tais vetores propiciam a ampliação da distância entre os pontos do espaço de saída, também compreendidos como alvos da RNA. A ampliação dessa distância reduz as chances de classificação incorreta de padrões. A rede foi treinada e testada com três conjuntos de dados biométricos (íris humana, dígitos manuscritos e sinais australianos). O objetivo do trabalho é verificar a performance da rede com o uso dos vetores ortogonais e comparar os resultados obtidos com os apresentados para as redes do tipo Multilayer Perceptron. Além disso, deseja-se comparar duas técnicas de treinamento para redes do tipo RBF. Os conjuntos de dados utilizados nos experimentos foram obtidos do CASIA Iris Image Database desenvolvido pela Chinese Academy of Sciences Institute of Automation, Semeion Handwritten Digit of Machine Learning Repository e UCI - Machine Learning Repository. As redes foram modeladas utilizando como alvo os VBOs e os vetores bipolares convencionais, para o propósito da comparação dos resultados. A classificação dos padrões na camada de saída foi baseada na distância euclidiana. A partir dos experimentos realizados, foi observado que o uso dos VBOs no processo de treinamento da rede melhorou a taxa de acerto e reduziu a quantidade de ciclos necessários para a convergência. This work proposes the use of orthogonal bipolar vectors (VBO) as new targets for Artificial Neural Networks (ANN) of the Radial Base Functions (RBF) type. Such vectors provide the expansion of the distance between the points of the output space, also understood as targets of RNA. The expansion of this distance reduces the chances of incorrect classification of patterns. The network was trained and tested with three sets of biometric data (human iris, handwritten digits and signs of the Australian sign language). The objective was to verify the network performance with the use of OBVs and compare the results obtained with those presented for the Multilayer Perceptron (MLP) networks. In addition, it is desired to compare two training techniques for RBF-type networks. Datasets used in the experiments were obtained from the CASIA Iris Image Database developed by the Chinese Academy of Sciences - Institute of Automation, Semeion Handwritten Digit of Machine Learning Repository and UCI - Machine Learning Repository. The networks were modeled using OBVs and conventional bipolar vectors for the purpose of comparing the results and the classification of the patterns in the output layer was based on the Euclidean distance. The results show that the use of OBVs in the network training process improved the hit rate and reduced the amount of cycles required for convergence. Dissertação (Mestrado)

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Este trabalho busca um método preciso, rápido e estável para a geração de sinais de referência, a serem utilizadas pelos sistemas de controle na compensação seletiva de correntes harmônicas, em sistemas trifásicos susceptíveis ao desbalanceamento de fases, alterações de frequência e saltos de fase. Este método é baseado na geração de componentes simétricas positivas e negativas em sistemas trifásicos, utilizando a estrutura Multiple Second Order Generalized Integrator - Frequency Locked Loop (MSOGI-FLL), que é com- posto de múltiplos filtros adaptativos duplos chamados de Dual Second Order Generalized Integrator (DSOGI), acoplados ao detector de frequência denominado Frequency Locked Loop (FLL) que manterá o conjunto sincronizado mesmo em condições de distúrbios na rede elétrica. This thesis searches for an accurate, fast and stable method for generating reference signals to be used by the control systems in the selective compensation of harmonic currents in three-phase systems susceptible to frequency changes and phase jumps. This method is based on a MSOGI-FLL and it is composed of multiple double adaptive filters called DSOGI coupled to the frequency detector entitled FLL which keeps the synchronism with the grid in spite of voltage distortion and unbalance conditions. Tese (Doutorado)

A pesquisa desenvolvida é sobre a aplicação do uso da FPGA na área de Eletrônica de Potência. Desenvolveu-se um controle para inversor de tensão CC/CA monofásico com filtro de saída LC controlado por PWM senoidal unipolar, tendo como carga um retificador não controlado. O controle implementado, o qual integra as ações de controle repetitiva e PD-Feedforward, foi todo embarcado em FPGA, assim como as funções de geração de tensão de referência, geração de portadora triangular e PWM digital, comparador digital para proteção e operações matemáticas em ponto fixo do tipo multiplica e acumula para as funções digitais. Uma parte das funções foi implementada por meio de software com alto nível de abstração, e outra parte foi implementada em baixo nível, através de linguagem de descrição de hardware. A pesquisa visa mostrar a viabilidade da aplicação das FPGAs em Eletrônica de Potência, como uma alternativa aos DSPs, para o controle de conversores, realizando o cálculo das leis de controle em ponto fixo, e não somente para a substituição de circuitos digitais. A pesquisa é inédita para o NUPEP (Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência) da Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia. Portanto é uma pesquisa de início da utilização de FPGA na área de Eletrônica de Potência para o NUPEP. The research developed herein is based on the applied use of a FPGA to the area of Power Electronics. The authors developed a single-phase DC/CA inverter control with an LC output filter controlled by a unipolar sine wave PWM, which uses as its load a non-controlled rectifier. The implemented control, which integrates the repetitive control actions and PD-Feedforward, was embedded in FPGA, along with the functions of reference voltage generation, triangular carrier generation and digital PWM, digital comparison for protection and mathematical operations in multiple type fixed point and accumulations for digital functions. A part of these functions was implemented through the software using high level abstraction, and the other part was implemented using low level abstraction through the hardware description language. This research study aims at showing the feasibility of applying FPGAs in Power Electronics, as an alternative to DSPs for converter control by performing the calculation for the control laws in fixed point, and not only for the substitution of digital circuits. This is a novel research project here at NUPEP (Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência) (Power Electronics research center)) at the electrical engineering faculty of the Federal University of Uberlandia. Therefore, this is an initial research project into the use of FPGA in the area of Power Electronics at NUPEP. Dissertação (Mestrado)

TESES DE DOUTORADO Muitas dificuldades são encontradas por pessoas com deficiência física. A situação se agrava quando os diagnósticos são compostos por mais de uma disfunção. Por exemplo, no caso de uma pessoa que é cadeirante e deficiente visual. De fato, este quadro pode gerar incapacidade para o desempenho de muitas atividades dentro do padrão considerado normal para o ser humano. Atualmente, os tratamentos são efetuados de maneira individualizada, conforme os aspectos clínicos da perda que pode ser visual, auditiva, motora ou mental. A presença conjunta das deficiências visuais e motoras causam a impossibilidade de locomoção independente. Portanto, é necessário identificar uma estratégia que possibilite o deslocamento do paciente, neste caso, é ainda com a possibilidade de treinamento. Tal requisito fundamenta a utilização da Realidade Virtual (RV). Além disso, a locomoção necessita ter um controle natural para que seja incorporada pelo deficiente visual. Para tanto a Eletroencefalografia, também conhecido como EEG, tem obtido avanços inovadores nessa, por meio da análise de sinais cerebrais espontâneos. Portanto, este trabalho apresenta uma proposta de uso de Realidade Virtual e EEG no treinamento e posterior locomoção real de cadeirantes com deficiência visual. O objetivo aqui é propiciar ao paciente uma interação eficiente possibilitando inclusão social. Estudos mostram que os principais critérios para uma solução de reabilitação para treinar cadeirantes com deficiência visual são: Controle, Informação de Feedback, Estímulos, Avaliação Subjetiva, Segurança e Interfaces de Interação. Desta forma, esta pesquisa propõe uma arquitetura em camadas para o funcionamento de um ambiente 3D de reabilitação com objetivo de treinar cadeirantes com deficiência visual de forma única, em conformidade com os requisitos. Foi desenvolvido um sistema computacional, denominado Virtual Brainy Chair, que utiliza técnicas de RV com áudio 3D. É possível interagir com um ambiente de treinamento virtual de forma natural, coletando as ondas cerebrais, e acionando os movimentos de uma cadeira de rodas no Ambiente Virtual. Adicionalmente, técnicas de áudio 3D foram incluídas para suportar feedback auditivo para o paciente, a fim de ajudá-lo no controle da condução da cadeira. Experimentos de controle de uma cadeira real com EEG também foram realizadas com sucesso. Um aspecto fundamental é enriquecer o sentimento de imersão, característica responsável pela sensação de presença em um ambiente, onde o paciente possa interagir. São apresentados resultados que mostram o uso de RV com sinais EEG tem o potencial para melhorar a qualidade de vida e independência de um cadeirante que ao mesmo tempo é portador de deficiência visual. Many difficulties are encountered by people with physical disabilities. The situation worsens when diagnoses consist of more than one dysfunction. For example, in the case of a person who is wheelchair-bound and visual impairment. In fact, this picture can generate incapacity for the performance of many activities within the standard considered normal for the human being. Currently, the treatments are performed in an individualized way, according to the clinical aspects of the loss that can be visual, auditory, motor or mental. The joint presence of visual and motor deficiencies causes the impossibility of independent locomotion. Therefore, it is necessary to identify a strategy that allows the displacement of the patient, in this case, it is still with the possibility of training. This requirement bases the use of Virtual Reality (VR). In addition, locomotion needs to have natural control to be incorporated by the visually impaired. Electroencephalography, also known as EEG, has achieved innovative advances in this, through the analysis of spontaneous brain signals. Therefore, this work proposes the use of Virtual Reality and EEG in the training and subsequent real locomotion of blind wheelers. The objective here is to provide the patient with an efficient interaction allowing social inclusion. Studies show that the main criteria for a rehabilitation solution to train blind wheelers are: Control, Feedback, Stimuli, Subjective Assessment, Safety and Interaction Interfaces. In this way, this research proposes a layered architecture for the operation of a 3D rehabilitation environment with the objective of training blind wheelers in a unique way, in accordance with the requirements. A computer system was developed, called Virtual Brainy Chair, which uses RV techniques with 3D audio. It is possible to interact with a virtual training environment in a natural way, by collecting the brain waves, and by activating the movements of a wheelchair in the Virtual Environment. In addition, 3D audio techniques have been included to support patient auditory feedback to assist in controlling the chair's handling. Control experiments of a real chair with EEG were also successfully performed. A fundamental aspect is to enrich the feeling of immersion, characteristic responsible for the sensation of presence in an environment where the patient can interact. Results of this research show that the use of RV with EEG signals has the potential to improve the quality of life and independence of a wheelchair user who is at the same time visually impaired. Tese (Doutorado)

Em sistemas de controle, conhecer a função de transferência é de suma importância para a calibração dos compensadores industriais (Controladores PID’s) e para determinar o seu comportamento. Existem várias técnicas convencionais para a determinação dessas funções de transferência, tais como Smith, Sundaresan e Krishnaswamy e Nishikawa para sistemas de 1ª ordem, e Harriot e Smith para sistemas de 2ª ordem. Este trabalho teve como objetivo determinar a função de transferência em sistemas de malha aberta e malha fecha por meio do algoritmo genético e confrontar os modelos com os obtidos nas formas convencionais. Para o desenvolvimento do algoritmo fez-se necessário a aplicação de conhecimentos de automação e controle (transformada de Laplace, Controladores, diagrama de blocos e modelagem de sistemas lineares) usando como plataforma o software matemático Matlab\textregistered. Os resultados foram confrontados e apresentaram melhores respostas quando comparado aos obtidos pelos métodos convencionais, comprovando que o método aplicado atingiu as expectativas. Logo após, aplicou-se o sistema para a determinação da função de transferência de uma planta real e os resultados comprovaram que é uma ferramenta válida para aplicações reais. In control systems, knowing the transfer function is of paramount importance for the calibration of industrial compensators (PID controllers) and to determine their behavior. There are several conventional techniques for determining such transfer functions, such as Smith, Sundaresan and Krishnaswamy and Nishikawa for first order systems, and Harriot and Smith for second order systems. This work aimed to determine the transfer function in open mesh and closed mesh systems through the genetic algorithm and to compare the models with those obtained in conventional forms. For the development of the algorithm it was necessary to apply knowledge of automation and control (Laplace transform, Controllers, block diagram and linear systems modeling) using as platform Matlab \ textregistered mathematical software. The results were compared and presented better responses, when compared to those obtained by conventional methods, proving that the applied method reached expectations. Afterwards, the system was applied to determine the transfer function of a real plant and the results proved that it is a valid tool for real applications. Dissertação (Mestrado)

Este trabalho apresenta metodologia para otimização multiobjetivo aplicada à análise de risco de investimento em geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis. Realiza-se análise das fontes hidrelétrica (grande e pequeno porte), eólica e solar fotovoltaica, considerando o perfil econômico e a demanda do investidor. Para cada fonte, será apresentada metodologia de análise de risco que utiliza modelos econométricos, com a aplicação do método de Monte Carlo, para geração de séries sintéticas das variáveis aleatórias. São apresentadas abordagens de análise de investimento considerando as fontes separadamente e também a formação de portfólios, utilizando detalhada modelagem para o fluxo de caixa. É proposta modelagem matemática de otimização multiobjetivo que considera os aspectos de comercialização no Ambiente de Contratação Livre e no Ambiente de Contratação Regulado, a legislação pertinente ao setor elétrico e o atendimento à demanda do projeto. Os resultados fornecem informações do potencial de geração, indicadores estatísticos das distribuições de probabilidade do Valor Presente Líquido, da Taxa Interna de Retorno Modificada e do Payback Descontado, e também fronteiras de Pareto com as soluções ótimas para investimento, onde o investidor poderá optar pela melhor carteira de investimento, composta por usinas PCH, eólica e solar fotovoltaica, que satisfaz suas características de demanda e seu perfil de risco financeiro. Portanto, este trabalho oferece ferramenta de apoio à tomada de decisão que visa contribuir para o desenvolvimento do setor elétrico. This work presents a methodology for multiobjective optimization applied to risk analysis of investment in electricity generation from renewable sources. Analysis of hydro (large-scale and small-scale), wind, and photovoltaic energy is carried out considering the economic profile and demand of the investor. The methodology of risk analysis applies the Monte Carlo method to generate synthetic time series of the random variables. The investment analysis approaches are made for individual sources and also for different portfolios, using detailed modeling for the cash flow. The proposed mathematical modeling of multiobjective optimization takes into account aspects of commercialization, legislation, taxation, financing, and the investor's demand. The results provide information of the generation potential, statistical indicators of the Net Present Value and Modified Internal Rate of Return, as well as the Pareto frontiers. Thus, the investor can choose the best portfolio with hydro, wind and photovoltaic energy which satisfies their demand characteristics and their financial risk profile. Therefore, this work offers a valuable tool to support decision making and to contribute with the electric sector development. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Realizado duas vezes por ano letivo, o processo de alocação de salas na Universidade Federal de Uberlândia (UFU) é uma atividade com alto grau de complexidade. A atividade consiste na distribuição de um número elevado de turmas nas salas disponíveis para alocação. O administrador de espaço físico da instituição deve atender uma série de restrições definidas pela direção e, na medida do possível, as necessidades de cada curso. Isso faz com que todo o processo leve meses. O presente trabalho descreve o problema de alocação de salas (PAS) e as particularidades existentes no processo da UFU e de outras universidades, comparando o PAS em diferentes instituições verificouse que os mesmos lidam com objetivos diferentes e, portanto, não podem ser resolvidos utilizando a mesma abordagem. Um método de busca adequado para problemas de otimização complexos como o PAS, são os algoritmos genéticos (AG). Analisando as maneiras existentes para realizar o tratamento de restrições nos AG juntamente com os objetivos considerados na alocação de salas da UFU, decidiu-se por utilizar uma representação especial do indivíduo além de operadores genéticos específicos para o problema. Um sistema para automatizar o PAS na UFU foi construído e implantado, os resultados obtidos utilizando dados reais da universidade indicaram a viabilidade do método, além da redução do tempo necessário para a realização do processo. Accomplished twice per school year, the rooms allocation process at the Federal University of Uberlândia (UFU) is an activity with a high degree of complexity. The activity consists of the distribution of a large number of courses into available classrooms for allocation. The administrator of institution physical space must attend a number of constraints defined by the direction and, as far as possible, the needs of each course. The constraints make the entire process longer, taking months to be done. The present work describes the space allocation problem (SAP) and the existing particularities in the process of UFU and other universities, it was verified by comparing SAP in different institutions that they handle different objectives and, therefore, they can’t be solved using the same approach. A suitable search method for complex optimization problems as SAP, are genetic algorithms (GA). Analyzing the existing ways for handling constraints in GA along with the considered objectives for space allocation in UFU, it was decided to use a special representation of the individual and also specific genetic operators for the problem. A system for automating the SAP in UFU was built and deployed, the obtained results using university’s real data indicated the feasibility of the method, besides reducing the time required for carry out the process. Dissertação (Mestrado)

As Redes Neurais Artificiais (RNAs) do tipo Multilayer Perceptron (MLP) são amplamente conhecidas e utilizadas numa grande gama de aplicações relacionadas ao Reconhecimento de Padrões (RP). Naturalmente, vários estudos são realizados no intuito de melhorar o desempenho dessa ferramenta. Esses estudos buscam abordagens diversas como a melhoria do algoritmo de treinamento, a determinação de topologias ideais para cada problema, a inicialização dos pesos sinápticos de treinamento e o tratamento dos padrões de entrada da rede. Nesse contexto, o espaço de saída das MLPs não tem sido explorado como forma de melhorar o seu desempenho. Este trabalho consiste num estudo sobre a influência do distanciamento dos pontos do espaço de saída no desempenho de MLPs em tarefas de RP. O aumento da distância dos pontos do espaço de saída, que são os alvos da rede, é obtido pela utilização de vetores-alvo bipolares e ortogonais (VBO). A condição de ortogonalidade implica no aumento da distância euclidiana, o que não ocorre com vetores convencionais VCs que são não ortogonais. O presente estudo mostra uma análise matemática do algoritmo de treinamento denominado backpropagation, relacionando sua dedução a partir da função erro com a dedução alternativa a partir da função distância euclidiana. Nessa análise, a hipótese de que o uso de VBOs melhora o desempenho de redes do tipo MLP é demonstrada por meio da redução da suscetibilidade de classificação incorreta em relação ao uso dos (VC). Neste trabalho, também são mostradas análises experimentais na classificação de dígitos manuscritos, íris humana e signos da linguagem de sinais australiana. Uma das análises avaliou estatisticamente a propensão a erros de classificação de redes do tipo MLP treinadas com VCs e VBOs. Os resultados confirmaram as conclusões obtidas com a análise matemática. Em outra análise experimental, foi avaliado o desempenho das redes do tipo MLP treinadas com VCs e VBOs, desde a conclusão do primeiro ciclo de treinamento até os ciclos finais do treinamento. Os resultados indicam três aspectos importantes. Um deles é o grande aumento nas taxas de classificação de padrões nos primeiros ciclos de treinamento. O outro aspecto é a menor suscetibilidade ao efeito do overfitting em redes MLP treinadas com VBOs. E o terceiro consiste na obtenção de taxas significativas de desempenho com pouco treinamento e também com pouco esforço computacional. Por fim, o trabalho também realizou um estudo sobre a robustez das redes MLP diante da alteração do número de neurônios da camada intermediária e o valor da taxa de aprendizagem inicial. Foi constatado que as redes treinadas com VBOs apresentam pouca suscetibilidade a essas alterações de parâmetros, ao contrário do que ocorre com as redes treinadas com vetores convencionais. Artificial Neural Networks (ANN) of Multilayer Perceptron (MLP) type are widely known and used in a wide range of applications related to Pattern Recognition (PR). Studies have been conducted in order to improve the performance of that tool. They search for different approaches such as the improvement of the training algorithm, the determination of optimal topologies for each problem, the initialization of synaptic training weights, and the treatment of the network input patterns. In this context, the output of MLPs hasn’t been exploited in order to improve its performance. This work is a study on the influence of the distance of the output space points in the performance of MLPs in PR tasks. The gap widening of the output points, which are the network targets, is obtained by using target bipolar and orthogonal vectors (VBO). The orthogonality condition implies in the Euclidean gap widening, which does not occur with conventional vectors VCs that are not orthogonal. This study shows a mathematical analysis of the training algorithm called backpropagation, relating its deduction from the error function with the alternative deduction from the Euclidean distance function. The assumption that the use of VBOs improves the MLP type network performance is demonstrated by the reduction of the misclassification susceptibility in relation to the use of (VCs). This work also shows experimental analysis on classification of manuscripts digits, human iris and signs of the Australian sign language. The propensity to networks misclassification of MLP type trained with VCs and VBOs is statistically evaluated. The results confirmed the findings obtained in the mathematical analysis. In another experimental analysis, we have evaluated the performance of the MLP type networks trained with VCs and VBOs, from the completion of the first training cycle to the training end cycles. The results show three important findings. Firstly, the great increase in patterns classification rates in the first training cycles. The second aspect is less susceptible to the effect of the overfitting in MLP networks trained with VBOs. The third one deals with the achievement of significant rates of performance with little training, and with little computational effort. Finally, the study also conducted a study on the robustness of the MLP networks before the change in the number of neurons of the intermediate layer, and the value of the initial learning rate. It was found that the networks trained with VBOs have little susceptibility to these changes of parameters, unlike what happens with the networks trained with conventional vectors. Tese (Doutorado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais O uso de Ambientes de Realidade Virtual em Subestações de Energia Elétrica provê um novo paradigma para o controle supervisório. A existência de um ambiente virtual, geometricamente compatível com a subestação real, reduz a diferença entre os modelos mentais construídos pelos operadores de campo e pelo pessoal do Centro de Operação do Sistema (COS), melhorando a comunicação. Além disso, esses sistemas podem ser usados como interfaces de visualização para simuladores de sistemas de energia, ou ainda como ambientes de treinamento para professores e alunos de graduação, operadores em campo e outros profissionais de suporte e manutenção. Entretanto, o processo de desenvolvimento destas aplicações é inerentemente complexo, envolvendo diversas atividades como programação, modelagem 3D, construção de cenários virtuais, estudo de usabilidade e técnicas para acompanhamento e gestão de projeto. Neste contexto, este trabalho apresenta uma estratégia suportada por Interface Gráfica com Usuário para criar arranjos de campos baseado em Grafos de Cena para acelerar o processo de desenvolvimento de Ambientes Virtuais de Subestações de Energia Elétrica. Evitando os erros pertinentes oriundos da construção de AV, reduzindo o tempo de desenvolvimento e melhorando a qualidade e fidelidade, as ferramentas aqui descritas são avaliadas para cenários virtuais correspondentes a subestações reais da concessionária Cemig. The Virtual Reality techniques applied in Electricity Environments provide a new supervisory control paradigm. The fact of existing a virtual environment (VE), geometrically similar to a real substation, reduces the difference of mental models built by field operators compared with those built by system center operation improving the communication. Beside this, those systems can be used as visualization interfaces for electricity system simulators, training systems for professors and undergraduate students, field operators and maintenance professionals. However, the development process of these systems is quite complex, combining several activities such as implementation, 3D modeling, virtual sceneries construction, usability assessment and management project techniques. In this context, this work present a GUI strategy to build field arrangements based on scene graphs, to reduce time in Virtual Electricity Substations Arrangement development. Through this, mistakes during the VE building can be avoided making this process more reliable. As an concept proof, all toolkits developed in this work were applied in the virtualization of the substations from a Brazilian power concessionary named CEMIG. Dissertação (Mestrado)

Neste trabalho foram desenvolvidas resoluções matemáticas tomando-se como parâmetro valores de intensidade máxima para a análise de interferência de campos elétricos e magnéticos e foram criadas duas famílias de sistema computacional virtual com suporte das tecnologias CDMA e WCDMA. Na primeira família foram desenvolvidos recursos computacionais para resolução de cálculos de campos elétricos e magnéticos e de densidades de potência em estações Rádio Base, com a utilização de Tecnologia CDMA, na faixa de 800 MHz, levando-se em conta os valores permissíveis referenciados pela Comissão Internacional de Proteção à Radiação não Ionizante. A primeira família é subdividida em dois segmentos de cálculo realizados em operação virtual. No primeiro segmento computam-se as interferências de campo irradiado por estação rádio base, com entrada de dados tais como: Potência do Canal de Rádio; Ganho da Antena; Número de Canais de Rádio; Frequência de Operação; Perdas no Cabo; Atenuação da Direção; Distância Mínima; Reflexões. O referido sistema computacional permite, de maneira rápida e sem a necessidade da execução de instrumentos para medições, alcançar os seguintes valores calculados: Potência Radiada Efetiva; Densidade de Potência do Setor; Campo elétrico no Setor; Campo Magnético no Setor; Densidade de fluxo Magnético; ponto de exposição máxima permitida de campo elétrico, bem como a densidade de potência. Os resultados são apresentados em gráficos, para clareza da visualização da densidade de potência no setor, assim como para a definição da área de cobertura. O módulo computacional abrange também pastas com especificações de antenas, cabos e torres utilizadas na telefonia celular, dos seguintes fabricantes: RFS World, Andrew, Karthein e Brasilsat. São apresentados diversos “links” de acesso à rede “internet” para complemento das especificações de cabos, antenas, etc. No segundo segmento da primeira família trabalha-se com mais variáveis, procurando executar cálculos de forma rápida e segura auxiliando na obtenção de resultados das perdas do sinal de rádio produzidas por ERB. Este módulo exibe telas representando sistemas de propagações denominadas “A” e “B”. Através da propagação “A” são obtidos os cálculos de atenuação do sinal de rádio em áreas de modelos urbana, urbana densa, suburbana, aberta e rural. Nos cálculos de reflexão, estão presentes os coeficientes de reflexão, a relação de onda estacionária, a perda de retorno, a relação de potência refletida, assim como as perdas do sinal por descasamento de impedância. Com a propagação “B” se buscam as perdas do sinal de rádio na linha visada e não visada, a área efetiva, a densidade de potência, a potência recebida, o raio de cobertura, a conversão de níveis e a conversão de ganho em sistemas irradiantes. A segunda família do sistema computacional virtual é composta de 7 módulos, dos quais 5 são voltados para o dimensionamento da tecnologia WCDMA e 2 para cálculo do tráfego telefônico servindo CDMA e WCDMA. Ela contempla um portfólio de sistemas irradiantes utilizados no site. Na operação virtual do módulo 1 computam-se: distância de reuso de frequência, capacidade do canal com ruído e sem ruído, frequência Doppler, taxa de modulação e eficiência do canal; o módulo 2 engloba computa área da célula, ruído térmico, potência de ruído (dB), figura de ruído, relação sinal ruído, energia de bit (dBm); com o módulo 3 se chega ao cálculo de: breakpoint, ganho de processamento (dB), perda no espaço livre da BTS, potência de ruído (w), período do chip e fator de reuso de frequência. O módulo 4 dimensiona potência efetiva irradiada, ganho de setorização, atividade da voz e efeito carga. O módulo 5 realiza os cálculos de ganho de processamento (Hz/bps), tempo do bit, energia de bit (W.s). O módulo 6 trata do tráfego telefônico 1 e dimensiona: volume de tráfego, Intensidade de ocupação, tempo médio de ocupação, intensidade de tráfego, chamadas completadas, congestionamento. O módulo 7 trata do tráfego telefônico 2 e permite calcular chamadas completadas e não completadas no HMM. Foram realizados testes em campo de desempenho da rede móvel para a apuração dos dados relativos a: CINP, CPI, RSRP, RSRQ, EARFCN, Drop Call, Block Call, Piloto, Data Bler, RSCP, Short Call , Long Call e Data Call; ECIO – Short Call e Long Call, Data Call Troughput. Como survey foram realizadas prospecções de campo elétrico e magnético em uma ERB, procurando observar o grau de exposição à radiação não-ionizante a que estão sujeitos o público geral e o elemento ocupacional. Os resultados foram comparados aos valores permissíveis à saúde referendados pela ICNIRP e pela CENELEC. In this work it was developed mathematical resolutions taking as parameter maximum intensity values for the interference analysis of electric and magnetic fields and was given two virtual computer system that supports families of CDMA and WCDMA technologies. The first family were developed computational resources to solve electric and magnetic field calculations and power densities in Radio Base stations , with the use of CDMA technology in the 800 MHz band , taking into account the permissible values referenced by the Commission International Protection on non-Ionizing Radiation . The first family is divided into two segments of calculation carried out in virtual operation. In the first segment to compute the interference field radiated by the base station with input information such as radio channel power; Gain antenna; Radio channel number; Operating frequency; Losses in the cable; Attenuation of direction; Minimum Distance; Reflections. Said computing system allows to quickly and without the need of implementing instruments for measurements, meet the following calculated values: Effective Radiated Power; Sector Power Density; Electric field in the sector; Magnetic field in the sector; Magnetic flux density; point of maximum permissible exposure of electric field and power density. The results are shown in charts for clarity of view of power density in the industry, as well as the coverage area definition. The computer module also includes folders specifications antennas, cables and towers used in cellular telephony, the following manufacturers: RFS World, Andrew, Karthein and BRASILSAT. Many are presented "links" network access "Internet" to supplement the cable specifications, antennas, etc. . In the second segment of the first family work with more variables , seeking to perform calculations quickly and safely assisting in obtaining results of radio signal loss produced by ERB . This module displays screens representing propagation systems denominated "A" and "B". By propagating "A" are obtained radio signal attenuation calculations in areas of urban models , dense urban , suburban , and rural open . In reflection calculations are present the reflection coefficients , the standing wave ratio , return loss , the reflected power ratio , as well as the loss of the signal by mismatch impedance. With the spread " B" seek radio signal losses in the survey line and not targeted , the effective area , the power density , the received power , the coverage radius , the conversion levels and the gain conversion systems radiant . The second family of virtual computing system consists of 7 modules of which 5 are geared towards the design of WCDMA and 2 technology for calculation of telephone traffic serving CDMA and WCDMA . It includes a portfolio of radiant systems used on the site. In the virtual operation of the module 1 is compute-: distance frequency reuse, channel capacity with noise and without noise, Doppler frequency, modulation rate and channel efficiency; Module 2 includes computes the cell area, thermal noise, noise power (dB), noise figure, signal to noise ratio, bit of power (dBm); with the module 3 reaches the calculation: breakpoint, processing gain (dB) loss in the space of BTS, noise power (w), chip period and frequency reuse factor. Module 4 scales effective radiated power, sectorization gain, voice activity and load effect. The module 5 performs the calculation processing gain (Hz / bps) bit time, bit energy (Ws). Module 6 deals with the telephone traffic and scales 1: traffic volume, occupancy intensity, average time of occupancy, traffic intensity, calls completed, congestion. Module 7 deals with two telephone traffic and allows calculating call completion and not completed in HMM. Tests were performed on the mobile network performance field for the calculation of data relating to: CINP , CPI , RSRP , RSRQ , EARFCN , Drop Call , Block Call , Pilot , Data Bler , RSCP , Short Call, Long Call and Data Call ; ECIO - Short Call and Long Call , Data Call Troughput . As survey were conducted surveys of electric and magnetic field in an ERB , trying to observe the degree of exposure to non-ionizing radiation they are exposed to the general public and occupational element. The results were compared to permissible values for health endorsed by the ICNIRP and the CENELEC . Tese (Doutorado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O uso de máquinas a relutância variável como uma alternativa para aplicações de velocidade variável e alta velocidades tem aumentado consideravelmente devido às suas vantagens como robustez, simplicidade de construção e baixo custo. As aplicações mais frequentes nos últimos anos estão relacionadas à aeronáutica, aos veículos elétricos e híbridos e à geração de energia eólica. Este trabalho explora a teoria, funcionamento, procedimentos de projeto e análise de uma máquina a relutância variável. Uma metodologia de projeto iterativo é introduzida e utilizada para o projeto de um protótipo de 1, 25. Para a análise da máquina dois métodos são utilizados, um método analítico e a simulação computacional de elementos finitos. Os resultados obtidos por ambos os métodos são comparados. Os resultados da simulação de elementos finitos são utilizados para determinar os perfis de indutância e torque do protótipo. A saturação magnética é analisada visualmente e numericamente em quatro pontos críticos da máquina. Os dados coletados na simulação permitem a verificação do projeto e dos limites de operação do protótipo. Além disso, é analisado o comportamento das grandezas de saída (indutância, torque e saturação magnética) através da variação das dimensões físicas do motor. Finalmente, uma otimização multiobjetivo, utilizando algoritmos de Evolução Diferencial e Algoritmos Genéticos, para o projeto da máquina a relutância variável é proposta. As variáveis otimizadas são os arcos polares do rotor e do estator, e os objetivos são maximizar o torque médio, o torque médio por perdas no cobre e o torque médio por volume do núcleo. Por fim, o projeto inicial e o projeto otimizado são comparados. Variable reluctance motors have been increasingly used as an alternative for variable speed and high speed drives in many industrial applications, due to many advantages like the simplicity of construction, robustness, and low cost. The most common applications in recent years are related to aeronautics, electric and hybrid vehicles and wind power generation. This paper explores the theory, operation, design procedures and analysis of a variable reluctance machine. An iterative design methodology is introduced and used to design a 1.25 kW prototype. For the analysis of the machine two methods are used, an analytical method and the finite element simulation. The results obtained by both methods are compared. The results of finite element simulation are used to determine the inductance profiles and torque of the prototype. The magnetic saturation is examined visually and numerically in four critical points of the machine. The data collected in the simulation allow the verification of design and operating limits for the prototype. Moreover, the behavior of the output quantities is analyzed (inductance, torque and magnetic saturation) by variation of physical dimensions of the motor. Finally, a multiobjective optimization using Differential Evolution algorithms and Genetic Algorithms for switched reluctance machine design is proposed. The optimized variables are rotor and stator polar arcs, and the goals are to maximize the average torque, the average torque per copper losses and the average torque per core volume. Finally, the initial design and optimized design are compared. Dissertação (Mestrado)

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Um dos requisitos fundamentais para que um sistema multiagente não supervisionado atinja seus objetivos é que os agentes que o compõem possuam habilidades específicas e complementares que lhe permitam atuar como especialistas nos ambientes em que foram treinados. A representação adequada desses ambientes é fundamental para o aprendizado e para a boa performance dos agentes, principalmente quando esses atuam em ambientes competitivos que possuem elevado espaço de estados. Do mesmo modo, as decisões do sistema multiagente em alocar os agentes adequados para atuarem em determinadas situações que ocorrem nesses ambientes são cruciais para que este atinja, com êxito, seus objetivos. Nesse sentido, o presente trabalho apresenta três novas abordagens para otimizar o desempenho de sistemas multiagentes, as quais aprimoram: a arquitetura e o processo de aprendizagem dos agentes que compõem o sistema multiagente, a representação das informações relevantes dos ambientes de atuação desses agentes, assim como o processo de alocação dos agentes adequados para atuarem nas distintas situações que ocorrem nesses ambientes. Devido à sua complexidade espacial e técnica, o jogo Damas foi utilizado como ambiente de desenvolvimento e avaliação dessas abordagens, as quais foram implementadas na arquitetura do jogador automático MP-Draughts. Tal jogador corresponde a um sistema multiagente não supervisionado composto por agentes jogadores especialistas em fases distintas de um jogo. Para a implementação das abordagens propostas na arquitetura do MP-Draughts, foi adotada a seguinte sequência de trabalho: inicialmente, foi desenvolvida uma rede neural adaptativa, a ASONDE, que foi utilizada na arquitetura do MP-Draughts para definir os perfis (clusters) de conhecimentos necessários para representar a fase de final de jogo, nos quais os agentes especialistas devem ser treinados. Na sequência, foi implementada uma abordagem de seleção automática de características baseada na mineração de padrões frequentes, a qual extrai as mais adequadas para representar os diferentes ambientes (tabuleiros) que podem ocorrer durante a atuação do multiagente. Finalmente, foi desenvolvido um método de alocação de agentes que combina redes neurais artificiais e regras de exceção, as quais em conjunto, são responsáveis por indicar os agentes mais adequados para atuarem nas distintas situações de um jogo. Os resultados parciais obtidos da implementação de cada abordagem, assim como o resultado final que aplica todas elas na arquitetura no MP-Draughts, confirmam que as mesmas foram eficientes para tratar os problemas para os quais foram propostas, além de contribuírem para o desempenho geral do sistema multiagente. One of the fundamental requirements for a unsupervised multiagent system to reach its objectives is that the agents that make up the system possess specific and complementary abilities, which allow them to act as specialists in the environments where they were trained. The adequate representation of these environments is fundamental to both the learning and to the good performance on the part of the agents, mainly when these act in competitive environments that possess an elevated state space. Likewise, the decisions from multiagent systems, through their allocation of adequate agents into particular situations that occur in these environments, are crucial in order that these successfully reach their objectives. In this sense, the present work presents three new approaches to optimize the performance of multiagent systems, which improves: the architecture and the learning process of the agents that make up the multiagent system; the representation of relevant information of the environments where these agents perform, as well as the process of allocating the adequate agent for performing in distinct situations that occur in these environments. Due to the spatial and technical complexity, the game of Checkers was used as the developmental and evaluative environment for these approaches, which were implemented onto the automatic player MP-Draughts. This player corresponds to a unsupervised multiagent system composed of specialist player agents in distinct phases of a game. In order to implement the proposed approaches onto the MP-Draughts architecture, the following work sequence was adopted: initially, an adaptive neural network was developed, ASONDE, which was used in the MP-Draughts architecture to define the knowledge profiles (clusters) necessary for representing the endgame phase, on which the specialist agents should be trained. Following on, an automatic features selection approach based on the frequent pattern mining was implemented, which extracts the most adequate features to represent the different environments (boards) that can occur during the performance of the multi-agent. Finally, a method for the allocation of agents was developed, which combined clustering artificial neural networks and exception rules, which together are responsible for indicating the most suitable agents to act in the different situations of a game. The partial results obtained from the implementation of each approach, as well as the final result, which applies all these into the MP-Draughts architecture, confirm that these were efficient in dealing with the problems for which they were proposed, in addition to contributing to the general performance of the multi-agent system. Tese (Doutorado)