Engenharia Elétrica e Computação - Dissertações - EE Higienópolis

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Avaliando a influência de indivíduos imunes na propagação de doenças contagiosas
Moraes, Ana Leda Silva (2016-02-01)
Engenharia Elétrica
Epidemiology is the science that studies the occurrence of diseases in a population. The results of these studies allow a comprehension of a disease propagation and enable actions in order to control epidemics. There are many mathematical models used in epidemiological studies; in which SIR-like models are the most used. In this model, the population is divided into three groups: S - susceptible individuals to infection, I - infected individuals, and R - recovered individuals. The proposal of this thesis is, based on a new SIR model, taking into consideration the effect of recovered individuals on the propagation of contagious diseases and on the recovery of sick individuals. This can be relevant to the study of propagation of typical diseases in children, since immune individuals can catalyze the encounters among susceptible children and infected children, as well as to contribute to the recovery of sick individuals. The predictive ability of the proposed model is evaluated from the records refering to the incidence of chickenpox in Belgium, Germany and Italy, in a pre-vaccination era.
Avaliando o impacto de vacinação via dois modelos epidemiológicos
Harari, Gina Szajnbok (2021-11-29)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O comportamento de uma população perante uma doença contagiosa influencia a propagação dessa doença nessa população. Nesta dissertação, investigam-se dois aspectos associados ao comportamento de uma população em relação à vacinação. No primeiro estudo, os indivíduos suscetíveis são classificados em pró-vacina ou antivacina. Os indivíduos suscetíveis podem mudar de postura, em virtude da divulgação de notícias falsas e de notícias verdadeiras sobre a eficiência e a segurança da vacina. Mostra-se que a baixa taxa de vacinação e a ausência de um fluxo de entrada para o grupo pró-vacina tem o mesmo efeito sobre o número de infectados em regime permanente. No segundo estudo, mostra-se que uma vacina de baixa eficácia aliada a uma alteração no hábito dos vacinados pode agravar a propagação da infecção. Esses dois estudos são realizados usando modelos epidemiológicos distintos, escritos em termos de equações diferenciais ordinárias. Ambos os trabalhos foram motivados pela atual pandemia de COVID-19. Os modelos aqui apresentados são analisados a partir de conceitos da teoria dos sistemas dinâmicos e os resultados são discutidos do ponto de vista de saúde pública.
Um estudo epidemiológico de doenças propagadas por vetores usando autômatos celulares
Dias, Julio Cesar de Azevedo (2017-08-08)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Nesta dissertação, usa-se um autômato celular (AC) para se investigar a propagação de doenças transmitidas por vetores, como mosquitos. Cada célula do reticulado do AC é ocupada por um único indivíduo e, em cada célula, pode haver uma quantidade de vetores. O modelo epidemiológico é do tipo SIR (suscetível, infectado, recuperado). As transições entre estados desse modelo são governadas por regras probabilistas. Realizam-se simulações numéricas com seis distribuições espaciais de vetores, a fim de verificar o impacto sobre a quantidade de indivíduos infectados em regime permanente. A principal conclusão é: quanto mais os mosquitos estão concentrados, mais difícil é a erradicação.
Extração de contornos de figuras via sincronismo em redes de osciladores com acoplamento dinâmico
Gonzalez, Ivan (2006-09-18)
Engenharia Elétrica
Uma variante do modelo de Kuramoto para osciladores de fase com acoplamento dinâmico é estudada. A intensidade do acoplamento é ajustada pela diferença de fases dos osciladores, de forma que a conexão é reforçada para osciladores sincronizados e enfraquecida para osciladores não sincronizados. As soluções de equilíbrio e suas estabilidades são apresentadas, e mostra-se que o sistema apresenta bifurcações sela-nó e de Hopf. Mostra-se que redes formadas com esses osciladores podem ser usadas para extrair o contorno de figuras.
Identificando regras de transição de autômato celular probabilista via algoritmo genético em sistemas epidemiológicos
Oliveira, Douglas Nunes de (2008-09-17)
Engenharia Elétrica
Autômatos celulares probabilistas podem ser usados para modelar a propagação de doenças contagiosas numa população composta por indivíduos suscetíveis, infectados e recuperados da infecção. A cada passo de tempo, um indivíduo suscetível pode ou permanecer suscetível ou contrair a doença de infectados, sendo a probabilidade associada ao contágio dependente do número de infectados em contato com esse suscetível. A cada passo de tempo, um indivíduo infectado pode (probabilisticamente) permanecer infectado, ou se recuperar, ou morrer pela doença ou morrer de outras causas. Um indivíduo recuperado pode, a cada iteração, ou permanecer como está ou morrer. Quando um indivíduo infectado ou recuperado morre, nasce, em seu lugar, um suscetível, de modo que a população permanece constante. Aqui, algoritmos genéticos são empregados para identificar os valores das probabilidades associadas aos processos de infecção, recuperação e morte, a partir de dados epidemiológicos do Arizona (EUA) para catapora. O objetivo é obter um modelo baseado em regras probabilistas de transição de estados capaz de reproduzir essa série temporal e verificar a qualidade da previsão do modelo. Este trabalho revela que as previsões são fortemente influenciadas pelo tamanho do reticulado do autômato celular e por restrições impostas aos valores das probabilidades.
O impacto negativo de tecnologias na saúde mental: um estudo via teoria dos sistemas dinâmicos
Zara, Márcio Carlos (2021-08-02)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
We are living in an era driven by technological advances that have had a major impact on people's behavior and daily lives. The dependence on the internet and smartphones has been occurring both in personal and professional life, and teleworking has been gaining space and has become an increasingly common practice. However, negative psychological e ects can be observed in individuals who compulsively use these technologies. Typical psychological problems are stress, anxiety, and addiction. The emergence of the COVID- 19 pandemic accelerated the digitization process. Remote work has been used to minimize the operational impact caused by the economic crisis and is also a way of reducing the spread of the disease, through social isolation. Hence, the pandemic has caused people to increase the number of hours they are connected to the internet, which can exacerbate the negative e ects of using these technologies. In this work, a mathematical model, inspired by epidemiological models, is proposed to investigate the negative e ects of using the internet and smartphones. The model contains four ordinary di erential equations. Each equation represents the temporal evolution of the number of individuals in one of the four groups that compose the population. These groups are composed of individuals who: 1) have never used these technologies, 2) are occasional or moderate users, 3) are regular users, 4) are users who have started to develop serious mental disorders. In the model, an individual can migrate from one group to another spontaneously or through social contact. The model is analyzed by using the dynamical systems theory and the results are discussed in terms of public health and labor relations.
Investigando analiticamente a dinâmica de pares de redes neurais de Wilson - Cowan acopladas
Neves, Lucas Leocádio das (2016-08-17)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
The Wilson-Cowan model describes the interaction between an excitatory neuronal population connected to an inhibitory neuronal population. In this work, the dynamics of this network is analytically studied by using a linear approximarion. It is shown that the activity of these neuronal populations can be stationary or periodic, depending on the parameter values. Then, two Wilson-Cowan networks are coupled and the activity of this new system is investigated, also by using a linear approximation. It is numerically shown that coupled networks can exhibit stationary, periodic, or chaotic behavior. The motivation for this work comes from studies on the codes employed by the nervous system to transmit information.
Método para determinação dos pesos sinápticos em uma rede de PLLs reconhecedora de imagens
Kunyosi, Marcos Kleber Soares (2006-09-11)
Engenharia Elétrica
Reconhecimento de padrões pode ser feito usando redes neurais construídas com osciladores, como malhas de sincronismo de fase (PLLs). Essas redes são modeladas por sistemas de equações diferenciais e podem ser estudas pela Teoria de Sistemas Dinâmicos, que é usada neste trabalho para investigar o comportamento dinâmico associado a uma configuração sináptica de uma rede neural. Como resultado dessa investigação, são apresentados dois métodos (Força Bruta e Algébrico) que auxiliam na construção de redes neurais formadas por PLLs. Esses métodos têm como objetivo relacionar a configuração sináptica da rede às respectivas bacias de atração de pontos atratores, os quais representam os padrões memorizados na rede. Também são apresentadas propriedades gerais da configuração sináptica que podem ser usadas para compor outras configurações de interesse. Por fim, é proposto um modelo de máquina reconhecedora de imagem capaz de armazenar em sua memória uma figura monocromática e determinar se uma imagem qualquer apresentada a ela é semelhante à memorizada.
Um modelo de distribuição de renda utilizando uma variação espacial e evolucionária do jogo do ultimato
Alves, Lucas Brant Vilanova (2018-06-12)
Faculdade de Computação e Informática (FCI)
Di erent types of models have been proposed to study the process of income distribution in a society. In this work, a variation of the ultimatum game is proposed to investigate how the behavior in a bargaining situation a ects the distribution of resources in the population. In this game, two players must share a certain sum of money. One of the players, the proposer, makes an o er on how the money should be divided. If the other player, the responder, accepts the o er, the amount is divided as proposed; however, if the respondent rejects the o er, they do not receive any amount. The variation of the ultimatum game investigated here is spatial, evolutionary, iterated, and with xed total resource. In addition, each individual is assigned to one of two strategies, either as a pro- poser or as a responder. It was veri ed that the strategy most adopted by the players is not necessarily the most pro table strategy. Regarding the income distribution, the Gini coe cient was calculated for di erent values of the model parameters. It was observed that in a society in which the individuals share a larger amount of their own resources, the poorer class has higher incomes and the income concentration in the richer class is also higher.
Um modelo de intenção de voto baseado em sistema multiagente
Charcon, Douglas Yamamoto (2020-08-10)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Personal knowledge and social relationships aﬀect the formation and spread of diﬀerent kinds of opinion in a society. In fact, the opinions of individuals are a consequence of their own convictions and of the inﬂuence exerted by their networks of real and virtual contacts. These opinions are reﬂected in the decision making that occurs, for example, in an election. In this work, a model of voting intention based on a multi-agent system is proposed, with the aim of predicting the result of a two-round election with three candidates running for a position in the Executive Branch. Each voter is represented by an agent, whose vote is inﬂuenced by economic, political, and social factors and the voting intention of their neighbors. Here, computer simulations are carried out in order to understand how the mentioned factors and the inﬂuence of the neighborhood determine the elected candidate. Also, the model is used to reproduce the presidential elections held in Uruguay in 2019 and in Brazil in 2010. There is a good agreement between the oﬃcial results of these elections and the model results.
Um modelo de sistema visual baseado em redes de Newman-Watts acopladas
Mayer, Brian Lee (2016-07-27)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Aqui, estuda-se a ocorrência de sincronismo em grafos de Newman-Watts acoplados, como um modelo de rede neural. A inspiração para esse estudo vem do sistema visual de mamíferos. A rede completa é formada por quatro grafos acoplados, que representam os núcleos geniculados laterais e os córtices visuais dos hemisférios cerebrais. Os hemisférios se comunicam por meio de um acoplamento entre os grafos que representam os córtices visuais. Esse acoplamento faz o papel do corpo caloso. A transição de estados dos neurônios ocorre em tempo discreto e obedece a um conjunto de regras deterministas. A partir de estímulos periódicos vindos da retina, a atividade neuronal é calculada numericamente. O objetivo é determinar como os valores dos parâmetros relacionados à topologia da rede afetam o sincronismo entre os hemisférios.
Um modelo epidemiológico para a propagação de duas doenças contagiosas
Puga, Gustavo Fortunato (2021-08-03)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Após se curar de uma doença contagiosa como sarampo, o indivíduo adquire imunidade a essa doença; entretanto, esse indivíduo pode ficar mais vulnerável a outras doenças contagiosas. De fato, indivíduos que se curam de sarampo apresentam uma imunossupressão considerável que pode durar por anos. Suspeita-se que COVID-19 também possa ser uma doença imunossupressora. Neste trabalho, propõe-se um modelo do tipo Suscetível-Infectado-Removido (SIR) para investigar a disseminação concomitante de duas doenças contagiosas, chamadas de doença-1 e doença-2, numa população de tamanho constante. Esse modelo epidemiológico é formulado em termos de regras de um autômato celular probabilista. Assume-se que a doença-1 causa imunossupressão, mas há vacina contra ela. Aqui mostra-se, por meio de simulações numéricas, que a vacinação contra a doença-1 diminui as mortes causadas pelas duas doenças.
Otimização da topologia de circuitos de distribuição de energia elétrica usando algoritmos inspirados no comportamento de formigas
Zamboni, Lucca (2007-03-19)
Engenharia Elétrica
Colônias de formigas podem ser consideradas um sistema multi-agente, em que cada agente (formiga) opera independentemente por regras simples. Algoritmos baseados no comportamento de colônias de formigas têm sido usados para resolver problemas de otimização, pois, na procura por alimento, as formigas tendem a estabelecer a rota mais curta (ótima) entre o formigueiro e a fonte de alimento. Neste trabalho, usam-se algoritmos inspirados em formigas na otimização da topologia de circuitos de distribuição de energia elétrica. O desempenho do algoritmo é investigado em função dos valores dos seus parâmetros. Realizam-se experimentos em sistemas de distribuição hipotéticos e realistas.
Plasticidade sináptica e o problema do caixeiro viajante
Sato, Ricardo Fábio (2010-08-04)
Engenharia Elétrica
Propõem-se algoritmos para solucionar o clássico problema de otimização chamado de o problema do caixeiro viajante. Esses algoritmos são inspirados no fato de que sinapses que conectam neurônios biológicos podem se alterar com o passar do tempo em função da atividade desses neurônios. Assim, fazem-se analogias entre neurônios e cidades a serem visitadas pelo caixeiro, e entre estradas e sinapses que conectam os neurônios. Os desempenhos dos algoritmos propostos são avaliados comparando-se os comprimentos dos caminhos gerados por eles com o comprimento do caminho ótimo. Os resultados obtidos em testes realizados em instâncias geradas aleatoriamente e em dez instâncias de base de dados pública indicam que essa é uma abordagem promissora.
Previsão de séries temporais epidemiológicas usando autômatos celulares e algoritmos genéticos
Gerardi, Davi de Oliveira (2010-08-02)
Engenharia Elétrica
Usam-se modelos epidemiológicos SIS (suscetível-infectado-suscetível) e SIR (suscetível-infectado-removido) baseados em autômato celular probabilista (ACP) a fim de simular a evolução temporal do número de pessoas infectadas por dengue, na cidade do Rio de Janeiro em 2007, e de prever os casos de infecção em 2008. No ACP, utilizam-se reticulados de três tamanhos diferentes e dois tipos de vizinhanças, e cada passo de tempo da simulação equivale a uma semana de tempo real. Emprega-se um algoritmo genético (AG) para identificar os valores das probabilidades da transição de estados S→I, de modo a reproduzir a série histórica de 2007 relacionada à propagação dessa doença. Essas probabilidades dependem do número de vizinhos infectados. Probabilidades variantes e invariantes no tempo são consideradas. Esses modelos baseados em ACP e AG foram capazes de fazer um ajuste satisfatório dos dados de 2007 e de fornecerem uma boa previsão para 2008, (principalmente no que diz respeito ao número total de casos registrados em 2008).
Simulando casos importados de doenças contagiosas com autômato celular probabilista
Ferraz, David Ferreira (2019-07-30)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Várias doenças contagiosas persistem em populações hospedeiras e essa persistência pode ser investigada por meio de modelos matemáticos. Aqui, analisa-se e simula-se uma variação do modelo SIR (suscetível-infectado-recuperado). Esse modelo epidemiológico é escrito em termos de equações diferenciais ordinárias e de autômatos celulares probabilistas. Nessa variação, consideram-se casos importados de uma doença contagiosa; ou seja, considera-se a imigração de indivíduos doentes e/ou viajantes que retornaram infectados. Ainda, leva-se em conta o efeito de vacinação contra essa doença. Mostra-se que existe uma única solução estacionária endêmica. Essa solução é assintoticamente estável. Avalia-se a influência dos casos importados sobre a quantidade total de infectados. Discute-se como esses resultados podem ter relevância na elaboração de estratégias para controlar a propagação de doenças contagiosas.
Sincronismo entre redes neurais com topologia de acoplamento do tipo Newman-Watts
Martins, Alex (2011-10-19)
Engenharia Elétrica
Pode-se entender sincronismo como uma organização temporal de eventos, possível de emergir em sistemas complexos, como redes neurais. Aqui, usam-se grafo aleatório e autômato celular (AC) para representar redes neurais, a fim de investigar a ocorrência de sincronismo em tais redes. A topologia de acoplamento da rede é do tipo Newman-Watts, formada por uma grade regular com ligações aleatórias acrescentadas. Duas partes com essa estrutura são conectadas por ligações aleatórias. Resultados obtidos por simulações numéricas com esse modelo indicam diversidade de comportamento oscilatório: há casos em que as duas partes oscilam em períodos iguais, múltiplos e submúltiplos; e casos sem oscilação. Investigaram-se as relações entre comportamento oscilatório e a atividade máxima, o tempo para se alcançar essa atividade, o comprimento do caminho mínimo médio, o tamanho da rede, a porcentagem de ligações aleatórias adicionadas, e as regras de transição de estado do AC. Comportamento síncrono foi encontrado em mais de 75% das 28.000 simulações realizadas. A dinâmica do sistema é mais influenciada por variações no número de passos de tempo em que a célula permanece disparando do que por alterações no tamanho do reticulado ou no percentual das ligações aleatórias adicionais.
Sistema de comunicação utilizando sinais caóticos de tempo discreto em canais de banda limitada
Fanganiello, Renato Dalto (2010-08-03)
Engenharia Elétrica
No decorrer das últimas décadas, muitos métodos de sincronismo para sistemas caóticos têm sido propostos visando aplicações em comunicações. No entanto, suas performances não têm se mostrado satisfatórias quando submetidos a condições não ideais de canais de transmissão. Neste trabalho considera-se um sistema mestre-escravo de tempo discreto baseado no modelo de sincronismo de Wu e Chua. Mostra-se que é possível atingir o sincronismo, mesmo quando há limitação de largura de banda imposta pelo canal de comunicação, por meio da introdução de um filtro digital que limita o espectro de potência na malha de realimentação responsável pela geração do sinal que será transmitido. Ademais, demonstra-se analiticamente que a presença do filtro digital introduzido no sistema de comunicação não interfere no seu sincronismo. Também são mostrados resultados de simulações computacionais que relacionam os parâmetros do filtro digital introduzido no sistema de comunicação, como ordem e frequência de corte, com o maior expoente de Lyapunov do sistema transmissor, que determina se o sinal transmitido será caótico ou periódico.
Usando algoritmo genético na identificação de um modelo epidemiológico baseado em autômato celular
Gandini, Deivison Marques (2018-02-21)
Faculdade de Computação e Informática (FCI)
Estudos epidemiológicos buscam entender e prever a propagação de doen_cas contagiosas. Em muitos desses estudos, empregam-se modelos do tipo SIR. Nesses modelos, cada indivíduo da população hospedeira está, a cada passo de tempo, em um de três estados: suscetível (S), infectado (I) ou recuperado (R). Nesta dissertação, um modelo SIR é implementado usando um autômato celular probabilista (ACP). Os parâmetros do ACP são identificados usando um algoritmo genético e dois conjuntos de dados: dados fictícios e dados realistas de casos de varicela na Alemanha antes da era da vacinação. Este trabalho mostra que conjuntos distintos de parâmetros do ACP podem levar a soluções em regime permanente similares. As limitações do procedimento de identificação são discutidas, principalmente no caso de dados realistas, em que a quantidade de infectados é muito pequena.

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Navegando Engenharia Elétrica e Computação - Dissertações - EE Higienópolis por Orientador "Monteiro, Luiz Henrique Alves"

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