Aprendizagem estrutural de redes bayesianas pelo método de Monte Carlo e cadeias de Markov

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2013.Esta dissertação aborda a aplicação dos métodos de Monte Carlo via Cadeias de Markov na aprendizagem de estruturas de redes Bayesianas. Estes métodos têm se mostrado extremamente eficientes nos cálculos aproximados de problemas nos quais é impossível obter uma solução exata. Neste sentido, apresenta um método para gerar estruturas de redes Bayesianas a partir dos dados para que possam ser utilizadas para realizar consultas sobre o domínio do problema e também que permitam extrair conhecimento sobre o problema através dos modelos gráficos gerados. Inicialmente, através do uso de técnicas de verificação de independência condicional entre os nós da rede, alguns vértices (conexões entre os nós) da estrutura inicial foram fixados e não mais alterados, visando minimizar o uso de recursos computacionais. Após fixar esses vértices, o próximo passo consistiu em construir uma estrutura inicial de rede (conectar os demais nós da rede não fixados no passo anterior) a ser alterada durante toda a execução do algoritmo. Para isso, foram utilizados algoritmos de busca heurística. De posse de um modelo inicial de rede e seguindo o fluxo dos métodos de Monte Carlo e Cadeias de Markov, a próxima etapa alterava esse modelo, a cada iteração do algoritmo, de forma aleatória, visando encontrar o modelo que melhor representasse os dados. Os algoritmos de geração de amostras de rede utilizados nessa etapa selecionavam dois nós e uma operação a ser realizada no vértice de conexão entre esses nós (incluir, excluir ou inverter), sempre de forma aleatória. Depois de verificar se a operação realizada na estrutura atual da rede gerava uma rede válida (sem ciclos), a rede era aceita como novo estado da cadeia. Finalmente, para comparar os modelos de rede e selecionar o melhor entre eles, foram utilizadas métricas de score. Analisando as redes geradas durante as execuções do algoritmo, juntamente com os dados capturados na submissão dos casos de teste, pôde-se concluir que os resultados mostraram-se muito satisfatórios, devido, principalmente, às taxas de erros apresentadas nas matrizes de classificação. Como exemplo, na submissão de um dos conjuntos de testes a uma das redes gerada pelo algoritmo, apenas 7% (sete) dos dados foram classificados incorretamente. Pode-se crer que os bons resultados obtidos devem-se ao processo utilizado na coleta de modelos de rede, no qual foram salvos os melhores modelos durante toda a execução do programa.Abstract : This paper discusses the application of the methods of Markov Chain Monte Carlo in the learning of structures of Bayesian networks. These methods have proved to be extremely effective in approximate calculations of problems in which it is impossible to obtain an exact solution. In this sense, it presents a method for generating structures of Bayesian networks from data that can be used to perform queries on the problem domain and also for extracting knowledge about the problem through the graphic models generated. Initially, through the use of verification techniques for conditional independence between the network nodes, some vertices (connections between nodes) of the initial structure were fixed and not altered in order to minimize the use of computational resources. After fixing these vertices, the next step was to build an initial network structure (connect other network nodes not set in the previous step) to be changed throughout the execution of the algorithm. For this, heuristic search algorithms are used. With this initial network model and following the flow of the Monte Carlo and Markov chains methods, the next step alter this model, in each iteration of the algorithm, randomly, aiming to find the model that best represents the data. The algorithms for generating samples of network used in this step selected two nodes and an operation to be performed at the vertice of connection between these nodes (add, delete or reverse), always randomly. After checking that the operation performed on the current network structure generated a valid network (without cycles), the network was accepted as a new state of the chain. Finally, to compare the network models and select the best among them, metrics score are used. Analyzing the networks generated during the execution of the algorithm, along with the data captured in the submission of test cases, it can be concluded that the results were very satisfactory, mainly due to error rates presented in the matrix of classification. As an example, submission of one of the test sets to the network generated by the algorithm, only 7% (seven) of data were misclassified. It is believed that the good results are due to the process used to collect network models, where it saves the best models throughout the execution of the program

A reflexão como um instrumento de formação no PFCM

O Programa de Formação Contínua em Matemática para Professores dos 1.º e 2.º Ciclos do Ensino Básico (PFCM), com o objectivo de melhorar o ensino e as aprendizagens em Matemática e desenvolver atitudes mais positivas face a esta área do saber, pretende responder às necessidades dos professores participantes, partindo de questões relativas à concretização do currículo de Matemática na sala de aula e tendo um carácter continuado ao longo do ano lectivo. O PFCM constitui, assim, um instrumento de apoio e ajuda aos professores participantes na sua prática lectiva (planificação do trabalho, condução da aula, reflexão sobre o que foi feito) de modo a melhorar as suas actuações profissionais e, consequentemente, as aprendizagens matemáticas dos seus alunos. No anterior ano lectivo, o plano de formação desenvolvido pela Escola Superior de Educação de Bragança (ESEB), embora possibilitasse a abordagem de qualquer conteúdo de formação previsto, centrou-se em alguns domínios, nomeadamente, na clarificação ou aprofundamento de temas matemáticos, na discussão dos tipos e natureza das tarefas (exercícios, explorações, problemas, investigações; jogos, projectos), em aspectos da comunicação matemática, na utilização de materiais curriculares, e na construção dos portefólios, valorizando os registos escritos e reflexão. Nesta comunicação pretendemos discutir, com base na observação participante e na análise documental, situações e episódios ocorridos nas salas de aula que fundamentem aspectos do ensino e aprendizagem da Matemática destacados pelo plano de formação da ESEB e evidenciados quer pelos formadores quer pelos professores participantes, dando especial relevância à reflexão (pessoal e partilhada) sobre as experiências profissionais

FUNÇÃO DE AFILAMENTO E SORTIMENTOS DE MADEIRA PARA Araucaria angustifolia

Taper functions allow determining size classes and volumes of trees with direct application in the planning of technical and economic forest activities. For this purpose, the aim of this study was to describe the taper of the trunk of Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze in the portion between the ground level and the insertion of the crown of individuals in remnant of native forest. Also tried to fit the regression model to represent relations height/DBH, diameter at the insertion of the crown in function DBH and the development of assortment timber table. Eighty-five trees were measured their diameters and heights relatives using Hohenadl cubed method and the diameter of the insertion crown with Criterion RD 1000 instrument. The taper models were adjusted by regression analysis using polynomial of the 5th degree, Kozak (1988), Lee et al. (2003) and Sharma and Zhang (2004). The adjusted coefficient of determination (R²aj), the standard error of estimate in percentage (Syx%) and graphical analysis between estimated values in function of observed were used statistics to evaluate the quality of fit and models precision. The model height/DBH and diameter at the insertion point of the crown evidence good fit statistical and precision, allowing its application in activities intended at planning and forest inventories. The flexibility and efficiency of Kozak (1988) model in predicting diameters and volumes until the crown insertion point favors the use and obtain timber assortments of araucaria.Funções de afilamento permitem determinar classes de dimensão e volumes das árvores com aplicação direta no planejamento das atividades técnicas e econômicas da floresta. Com esse propósito, os objetivos do presente estudo foram descrever o afilamento do fuste de Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze na porção compreendida entre o nível do solo e a inserção da copa de árvores de remanescente florestal nativo, bem como ajustar modelo de regressão para a relação altura/DAP, para o diâmetro na inserção da copa sobre o DAP e demonstrar a aplicação das funções com a confecção de uma tabela de sortimentos de madeira.  Oitenta e cinco árvores tiveram medidas seus diâmetros e alturas relativas pelo método de cubagem rigorosa de Hohenadl, assim como o diâmetro na inserção da copa com o Criterion RD 1000. Os modelos de afilamento ajustados por regressão foram o polinômio do 5º grau, Kozak (1988), Lee et al. (2003) e Sharma e Zhang (2004). O coeficiente de determinação ajustado (R²aj), o erro padrão da estimativa em porcentagem (Syx%) e a análise gráfica entre valores estimados e observados foram as estatísticas usadas para avaliar o ajuste e a precisão dos modelos. O modelo da relação altura/DAP e do diâmetro no ponto de inserção da copa alcançaram boas estatísticas de ajuste e precisão, permitindo sua aplicação em inventários florestais e no planejamento da produção florestal. A flexibilidade e a eficiência do modelo de Kozak (1988) em predizer diâmetros e volumes até o ponto de inserção da copa favorecem o uso e obtenção de sortimentos de madeira de araucária

TAPER FUNCTION AND TIMBER ASSORTMENTS FOR Araucaria angustifolia

Fun\ue7\uf5es de afilamento permitem determinar classes de dimens\ue3o e volumes das \ue1rvores com aplica\ue7\ue3o direta no planejamento das atividades t\ue9cnicas e econ\uf4micas da floresta. Com esse prop\uf3sito, os objetivos do presente estudo foram descrever o afilamento do fuste de Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze na por\ue7\ue3o compreendida entre o n\uedvel do solo e a inser\ue7\ue3o da copa de \ue1rvores de remanescente florestal nativo, bem como ajustar modelo de regress\ue3o para a rela\ue7\ue3o altura/DAP, para o di\ue2metro na inser\ue7\ue3o da copa sobre o DAP e demonstrar a aplica\ue7\ue3o das fun\ue7\uf5es com a confec\ue7\ue3o de uma tabela de sortimentos de madeira. Oitenta e cinco \ue1rvores tiveram medidas seus di\ue2metros e alturas relativas pelo m\ue9todo de cubagem rigorosa de Hohenadl, assim como o di\ue2metro na inser\ue7\ue3o da copa com o Criterion RD 1000. Os modelos de afilamento ajustados por regress\ue3o foram o polin\uf4mio do 5\uba grau, Kozak (1988), Lee et al. (2003) e Sharma e Zhang (2004). O coeficiente de determina\ue7\ue3o ajustado (R\ub2aj), o erro padr\ue3o da estimativa em porcentagem (Syx%) e a an\ue1lise gr\ue1fica entre valores estimados e observados foram as estat\uedsticas usadas para avaliar o ajuste e a precis\ue3o dos modelos. O modelo da rela\ue7\ue3o altura/DAP e do di\ue2metro no ponto de inser\ue7\ue3o da copa alcan\ue7aram boas estat\uedsticas de ajuste e precis\ue3o, permitindo sua aplica\ue7\ue3o em invent\ue1rios florestais e no planejamento da produ\ue7\ue3o florestal. A flexibilidade e a efici\ueancia do modelo de Kozak (1988) em predizer di\ue2metros e volumes at\ue9 o ponto de inser\ue7\ue3o da copa favorecem o uso e obten\ue7\ue3o de sortimentos de madeira de arauc\ue1ria.Taper functions allow determining size classes and volumes of trees with direct application in the planning of technical and economic forest activities. For this purpose, the aim of this study was to describe the taper of the trunk of Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze in the portion between the ground level and the insertion of the crown of individuals in remnant of native forest. Also tried to fit the regression model to represent relations height/DBH, diameter at the insertion of the crown in function DBH and the development of assortment timber table. Eighty-five trees were measured their diameters and heights relatives using Hohenadl cubed method and the diameter of the insertion crown with Criterion RD 1000 instrument. The taper models were adjusted by regression analysis using polynomial of the 5th degree, Kozak (1988), Lee et al. (2003) and Sharma and Zhang (2004). The adjusted coefficient of determination (R\ub2aj), the standard error of estimate in percentage (Syx%) and graphical analysis between estimated values in function of observed were used statistics to evaluate the quality of fit and models precision. The model height/DBH and diameter at the insertion point of the crown evidence good fit statistical and precision, allowing its application in activities intended at planning and forest inventories. The flexibility and efficiency of Kozak (1988) model in predicting diameters and volumes until the crown insertion point favors the use and obtain timber assortments of araucaria

Análise e avaliação da distribuição de metais pesados em um antigo aterro de resíduos sólidos urbanos “Aterro Invernadinha”

A contaminação por metais em locais que receberam resíduos sólidos urbanos (RSU) é um grave problema ambiental enfrentado atualmente. Este estudo avaliou o teor e a distribuição dos metais pesados níquel (Ni), cobre (Cu), zinco (Zn), cromo (Cr), cádmio (Cd) e chumbo (Pb) em diferentes profundidades na área de um antigo aterro de RSU, denominado de “Aterro Invernadinha”, o qual está situado no município de Passo Fundo, RS. A metodologia do trabalho baseou-se na realização de furos de sondagem, coletas de amostras em diferentes profundidades do solo (de 0-1 m, de 1-2 m e de 2-3 m) e análise dos metais empregando o método 3050B. A quantificação dos teores dos metais em estudo foi realizada por espectroscopia de absorção atômica com chama. Posteriormente, realizou-se análise estatística e geoestatística unidirecional horizontal para os metais Cu, Zn e Cr, utilizando os softwares GSLIB e VarioWin. A mesma metodologia de coleta e tratamento de dados foi efetuada em uma área de controle, livre de contaminação, situada próxima ao antigo aterro (Reserva Arlindo Haas). Os resultados demonstram teores elevados de metais no solo de recobrimento (0-1 m) e uma grande variabilidade dos dados na área do aterro. A geoestatística foi uma ferramenta eficiente para se verificar a distribuição espacial dos dados e para concluir que há contaminação por Zn em todo o percurso, enquanto que para Cu e Cr a contaminação é pontual e randômica. Palavras-chave: Resíduos Sólidos Urbanos. Metais Pesados. Geoestatística

MODELAGEM PARA CLASSIFICAÇÃO DE SÍTIOS EM POVOAMENTOS DE PINUS TAEDA L., NA REGIÃO DE CAÇADOR, SC, BRASIL

Os objetivos com o presente trabalho foram o ajuste e a seleção de diferentes modelos estatísticos para construção de curvas anamórficas de índices de sítio, para povoamentos de Pinus taeda L., na região de Caçador, SC, Brasil. Os dados para a realização deste estudo provieram de parcelas temporárias e permanentes de área fixa, de 500 e 625 m², distribuídas de maneira aleatória pela área de estudo. Foram testados nove modelos para representar o desenvolvimento em altura dominante, os quais, após ajustados, foram selecionados com base no coeficiente de determinação ajustado ( ), erro padrão da estimativa absoluto (  e relativo ( ) e análise gráfica de resíduos. O modelo de Chapman e Richards apresentou melhor desempenho dentre os modelos testados para construção das curvas de índice de sítio. Após a classificação de sítios e o teste de anamorfismo, concluiu-se que as curvas de índice de sítio geradas para os povoamentos de Pinus taeda L., na região de Caçador, SC, seguem o padrão anamórfico.Palavras-chave: Modelos estatísticos. Índice de sítio. Curvas anamórficas

The Fourteenth Data Release of the Sloan Digital Sky Survey: First Spectroscopic Data from the extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey and from the second phase of the Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment

The fourth generation of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS-IV) has been in operation since July 2014. This paper describes the second data release from this phase, and the fourteenth from SDSS overall (making this, Data Release Fourteen or DR14). This release makes public data taken by SDSS-IV in its first two years of operation (July 2014-2016). Like all previous SDSS releases, DR14 is cumulative, including the most recent reductions and calibrations of all data taken by SDSS since the first phase began operations in 2000. New in DR14 is the first public release of data from the extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS); the first data from the second phase of the Apache Point Observatory (APO) Galactic Evolution Experiment (APOGEE-2), including stellar parameter estimates from an innovative data driven machine learning algorithm known as "The Cannon"; and almost twice as many data cubes from the Mapping Nearby Galaxies at APO (MaNGA) survey as were in the previous release (N = 2812 in total). This paper describes the location and format of the publicly available data from SDSS-IV surveys. We provide references to the important technical papers describing how these data have been taken (both targeting and observation details) and processed for scientific use. The SDSS website (www.sdss.org) has been updated for this release, and provides links to data downloads, as well as tutorials and examples of data use. SDSS-IV is planning to continue to collect astronomical data until 2020, and will be followed by SDSS-V.Comment: SDSS-IV collaboration alphabetical author data release paper. DR14 happened on 31st July 2017. 19 pages, 5 figures. Accepted by ApJS on 28th Nov 2017 (this is the "post-print" and "post-proofs" version; minor corrections only from v1, and most of errors found in proofs corrected