Engenharia Elétrica e Computação - Teses - EE Higienópolis
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Navegando Engenharia Elétrica e Computação - Teses - EE Higienópolis por Orientador "Oliveira, Pedro Paulo Balbi de"
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- TeseAnálise do espaço elementar de autômatos celulares com atualização por prioridade de vizinhançaMattos, Thiago de (2021-08-11)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Autômatos celulares são sistemas dinâmicos que podem ser utilizados como modelo para diversos sistemas complexos encontrados na natureza. De caráter discreto, são representados por reticulados compostos de células que podem assumir diferentes estados, cuja dinâmica está condicionada a regras de transição local e relações de vizinhança entre as células. Em um autômato celular tradicional, a regra de transição local é aplicada a todas as células em um único passo de tempo. Em outras palavras, a regra local é aplicada de forma síncrona. A literatura mostra que tal abordagem apresenta algumas limitações, principalmente quando utilizada em autômatos celulares que representam modelos de sistemas do mundo real. Devido à isso, há muito interesse pelo estudo de sua contraparte, a abordagem assíncrona, tanto probabilística como determinística, que pode proporcionar um grau extra de liberdade em tais modelos. A maneira padrão de definir o assincronismo determinístico é por meio da priorização de cada célula, no qual o assincronismo fica totalmente condicionado à posição de cada uma das células no reticulado. Como inovação, propõe-se uma nova maneira de olhar tal assincronismo, no qual a prioridade recai sobre as configurações de vizinhança das células, ao invés da posição da célula no reticulado. Todavia, durante o desenvolvimento deste trabalho, descobre-se que tal modelo é essencialmente síncrono ao invés de assíncrono. Mesmo não sendo um modelo assíncrono como se pensava inicialmente, o autômato celular com priorização de configurações de vizinhança demonstra certo grau de liberdade quanto à sua dinâmica, sendo assim adequado para representar diversos sistemas. Por isso, apresentase de maneira inédita o estudo de tal modelo sob duas distintas condições: a primeira, permitindo irrestritamente que células sejam atualizadas diversas vezes durante a execução de um passo de tempo do autômato celular, denominado como esquema de atualização múltipla; e a segunda, permitindo que as células sejam atualizadas apenas uma única vez durante o mesmo passo de tempo, denominado como esquema de atualização única. Tomando o espaço dos autômatos celulares elementares como base, realiza-se um estudo completo de sua dinâmica usando o modelo de atualização baseado em prioridades de configurações de vizinhança. - TeseClassificação automática do comportamento dinâmico automato celulares binários unidimensionaisNogueira, Marcelo Arbori (2019-10-02)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
The variability of temporal evolution generated by cellular automata comes from the large number of possible rules, their initial con guration, the number of states, the number of cells in the neighborhood and the dimension of the lattice. Even for the simplest cases, the number of rules in the space can easily reach billions, and even if the lattice is one-dimensional, the number of possible temporal evolutions grows exponentially as the lattice size grows. Therefore, to classify the typical dynamics of the temporal evolutions is a dauting endeavour, so that any automated process for the task is clearly useful. We report here the development of two classi ers of the dynamics presented by the temporal evolutions, according to Wolfram's 4-class classi cation scheme, based on the elementary space, but also aiming to apply it to a larger space, whose classi cation is unknown, namely, the one with 4 cells in the neighbourhood and 2 possible states. At rst, a review was made of the classi cation method developed byWuensche (1998), in which, at each time step of the cellular automaton, the entropy variation observed in the temporal evolution was associated with the generating rule classes. The results obtained served as a reference for the classi ers developed further on. One of the two classi ers relied on a convolutional neural network, trained to predict the rule class that generated a temporal evolution. Since the 4 classes do not have the same amount of rules, which a ects the network training, the rules were chosen randomly, while keeping the same proportion for each class. The second classi er used texture analysis to extract, from the temporal evolutions, information of the neighborhood con gurations of the cells, which allowed for the construction of a frequency spectrum of these con gurations. A single spectrum, with the average frequency of each possible con guration associated with the generating rule was then included in a dataset, and used in the k-NN algorithm to obtain the prediction of the class at issue. The classi ers were evaluated in two ways: at rst, to de ne the classes of the elementary space, according to their typical behaviors, which are the most common ones displayed in a set of temporal evolutions. The predicted classes could be compared with the known classi cation of elementary space and total accuracy was observed for both. For the space with 4 cells in the neighbourhood, a visual classi cation of the entire space was performed. In this case, none of the classi ers achieved high accuracy. Still, they were able to extract information from that space, which is larger than the elementary space. Finally, confusion matrices were used to evaluate the quality of the classi ers with data from both spaces, with both classi ers having di culties in classifying the space with 4 cells in the vicinity. - TeseUma estratégia para estimação e previsão de séries temporais de criptoativosSilva, Isabela Ruiz Roque da (2023-02-14)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Criptomoedas surgiram juntamente com a tecnologia blockchain com a finalidade da remoção do intermediário e atribuir confiança das transações a partir do código de criptografia do algoritmo. O surgimento delas se remete a crise financeira de 2008, na qual o sistema tradicional econômico estava em uma grave crise e o pseudônimo Satoshi Nakamoto apareceu com a ideia de criar uma forma de economia descentralizada (sem comando de governos, políticas ou bancos) e desde então vem revolucionando o mundo das finanças, mudando as finanças da centralização para a descentralização. Diante deste fato, diversas criptomoedas surgiram no mercado nos últimos anos, bem como contratos inteligentes que garantem uma certa segurança aos investidores através da tecnologia blockchain. Tendo isso em mente, o objetivo principal desse trabalho foi construir um framework computacional capaz de analisar e predizer preços de criptomoedas de maneira dinâmica conforme forem surgindo novas criptomoedas, a partir de algoritmos econométricos com dados de cotação diários, para montar uma carteira de trade diária. Os resultados demonstram que o bitcoin pode ser um indutor de preços do mercado e as moedas com menor capitalização de mercado (fora do top 100) são as que tiveram um desempenho melhor no algoritmo proposto e possuem lucros acima das estratégias de Buy and Hold tradicionais, com moedas obtendo lucros de mais de 100%, mesmo com a queda do mercado. - TeseObtenção e utilização de grafos-limite de autômatos celulares elementaresRuivo, Eurico Luiz Prospero (2016-09-28)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Cellular automata are locally de ned dynamical systems which are discrete in space, time and in the state variables, and capable of presenting arbitrarily complex global emergent behaviour. One core question in the study of cellular automata refers to their limit behaviour, that is, to the global dynamical features in a in nite time evolution. Previous works have shown that for nite time evolutions, one-dimensional cellular automata present dynamics which can be described by regular languages and, therefore, by nite automata. Also, such studies have shown the existence of growth patterns in the evolution of such nite automata for some cellular automata rules; however these results were obtained manually by directly inspecting the structures that arise during the time evolution. In this work we present the formalisation of an automatic method to compute such structures. Based on this, the rules of the elementary cellular automata rule space were classi ed according to the existence of a growth pattern in their nite automata. Also, we present new methods to infer the limit graph of some elementary cellular automata rules by analysing the regular expressions describing their behaviour in nite-time and the attractors of each rule, as well as an application of these graphs in computing the Fourier spectra of the rules. - TeseO problema MODn com composição de autômatos celulares unidimensionais: resolução e simplificaçõesMartins, Claudio Luis de Meo (2016-08-24)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
The understanding of how the composition of cellular automata rules can perform prede ned computations may contribute to the general notion of emerging computation by means of locally processing components. In this context, we propose a solution to the MODn Problem, which is the determination of whether the number of 1-bits in a binary string is perfectly divisible by the positive integer n > 1. The solution is a composition of one-dimensional cellular automata rules, i.e., the application of di erent rules on a lattice with periodic boundary conditions, which are replaced after some iterations, and all of them with maximum radius equal to n 1. In this work, the (XU; LEE; CHAU, 2003) solution for MOD3 Problem (n = 3) is extended for any value of n, and the solution is given for any lattice size N that is co-prime to n. In this generalised solution, the number of iterations depends only on N, with O(N2). This solution relies upon two essential classes of rules, that have been de ned herein: the Replacement rules, that replace a certain amount of identical end bits on the lattice with the opposite value, and the Grouping rules, that group isolated strings of identical and consecutive bits on the lattice, to larger strings of the same bit value. Furthermore, we also show how the solution can be simpli- ed in terms of a reduction on the number of required rules, by de ning some operations that involve the rules' active state transitions, i.e., those that change the value of the centre cell of the neighbourhood. To this end, we de ned the operations of Partitioning (the separation of the active transitions of a rule in di erent rules), Joining (the union of the all active transitions of di erent rules in the same rule), and Merging (the joining of all active transitions of the rules involved, but removing some of them or even adding new active transitions to get the desired adjustments. Using the same concepts and methodology, we proposed a x for the only rule that had been reported in the literature for solving the MOD2 Problem, which is known as the Parity Problem. - TeseSolutions of the parity problem in automata networksFaria, Fernando (2023-08-18)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O problema de paridade é um benchmark binário clássico para abordar a capacidade computacional e as limitações das redes de autômatos. Refere-se a conceber uma regra local para permitir decidir se o número de estados 1 nos nós de uma rede arbitrária é um número ímpar ou par, sem acesso global aos nós. Em sua formulação padrão, a rede de autômatos possui um número ímpar de nós cujos estados, arranjados como uma configuração cíclica, devem convergir para um ponto fixo de todos os 0s, se a configuração inicial tiver um número par de 1s, ou para um ponto fixo de todos os 1s, caso contrário. Foi demonstrado que uma regra local sozinha é capaz de resolver o problema nesta formulação. Aqui, fornecemos inicialmente uma solução síncrona para o problema totalmente baseada na regra de paridade local do espaço elementar do autômato celular (número 150), com um certo padrão de conexão entre os nós. Além disso, generalizamos esta solução, mostrando como obter várias outras, combinando a regra 150 com as regras 170 e 240, que são os deslocamentos locais desse mesmo espaço elementar, de forma que a solução original seja apenas uma entre inúmeras possibilidades. Tais soluções podem ter tempos de convergência diferentes para configurações específicas, mas são equivalentes no contexto de todas as configurações de um determinado tamanho. As soluções foram obtidas e avaliadas computacionalmente e apresentadas aqui sem suas provas formais, mas evidências empíricas sugerem que elas podem ser obtidas pelo mesmo tipo de técnica que usamos na solução exclusivamente com a regra 150.