Sensor : um sistema sensorial inteligente distribuido

Orientador: Armando Freitas da RochaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia EletricaResumo: O objetivo deste trabalho é utilizar um sistema distribuído, chamado SENSOR, para simular o sistema visual natural e verificar a consistência de algumas hipóteses sobre sua fisiologia. Visto que o processamento da informação visual ocorre em estágios distintos que requerem a especialização e a distribuição de células no cérebro, usamos esta analogia para criar em um sistema computacional distribuído, agentes capazes de realizar as mesmas funções que seus análogos biológicos. Para tanto, estes agentes foram modelados à partir do neurônio proposto por Rocha [Roc92], que possui capacidades computacionais numéricas e simbólicas, e cujo processamento é suportado pela teoria de linguagens formais nebulosas. Utilizou-se a abordagem sintática como ferramenta básica para o reconhecimento de padrões e análise de cenas, e para avaliar a potencialidade do sistema SENSOR. Propôs-se aqui um algoritmo para o reconhecimento e aprendizagem de padrões, chamado algoritmo de aprendizagem por moldes. Nesta abordagem, os padrões são contornos de imagem extraídos pelo sistema visual artificial que obedecem uma gramática nebulosa definida e cenas são compostas por objetos que partilham relações suportadas por gramáticas nebulosas aprendidas ou definidas ad hocAbstract: This work describes an artificial distributed intelligent system, called SENSOR , aimed to simulate the natural visual system and to verify the consistency of some hypothesis in the literature about its physiology. The processing of the visual information occurs in different levels, requiring the specialization and distribution of the neuron. This paradigm was used to create the artificial system, where agents able to perform the same functions of their biological analogous. These agents were modeled using the formal neuron supported by fuzzy formallanguage theory. The syntactic approach in the theory of artificial visual systems was chosen as the basic tool to handle pattern recognition and scene analysis. The patterns are extracted from the image as contours, complying a defined fuzzy grammar and scenes are composed by objects, sharing relations supported by learned fuzzy grammars ar ad hocMestradoMestre em Engenharia Elétric

Analise estatistica da atividade cerebral em eventos relacionados a jogos cognitivos

Orientador : Armando Freitas da RochaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: O cérebro é considerado um sistema de processamento distribuído, onde a distribuição é suportada por sistemas neurais (agentes) localizados em diferentes regiões cerebrais, que interagem e comunicam-se entre si, trocando informações durante a solução de uma dada tarefa. A solução desta tarefa precisa ser dividida em um conjunto de soluções de sub-tarefas menores, onde para cada agente do sistema a solução de uma ou mais sub-tarefas lhe é atribuída, a fim de que a solução global seja alcançada a partir da integração dessas soluções parciais. A comunicação entre os agentes é importante para o sucesso da solução da tarefa, e no caso do cérebro, apoia-se na conectividade neural entre os agentes. Grupos de crianças deficientes mentais, portadoras ou não de lesões, - e separados segundo o sexo, o nível escolar e o tipo de lesão - executaram jogos no computador referentes a diferentes tarefas cognitivas relacionadas a: reconhecimento visual de padrões, linguagem e raciocínio-planejamento. O objetivo foi analisar a atividade cerebral das crianças deficientes para verificar se o processo educacional auxilia-as a desenvolver a sua capacidade de aprendizagem e se para alguma tarefa cognitiva elas eram prejudicadas de alguma maneira por algum tipo de lesão. Para cada criança, o eletroencefalograma (EEG) mediu a atividade cerebral de várias regiões corticais (agentes) durante a execução de um jogo e avaliou a comunicação entre elas através de índices de correlação linear. O comprometimento de cada agente com a solução da tarefa foi calculado pela sua entropia com o sistema como um todo (com os outros agentes), e uma medida da capacidade computacional global do cérebro (atividade cerebral) foi estimada por meio da composição destes índices de todos os agentes. A capacidade computacional global foi a medida utilizada para a avaliação do sucesso dos componentes de cada grupo de estudo na solução das tarefas cognitivas propostas. Uma análise estatística desta medida baseada em regressão múltipla foi utilizada para investigar as diferenças de atividade cerebral em cada grupo de estudo, assim como para as diferenças de desempenho e tempo durante a execução de jogos cognitivos, juntamente com o teste U de Mann- WhitneyAbstract: The brain is considered a distributed processing system, where the distribution is supported by neural systems (agents) located at different brain regions which interact and communicate with each other, exchanging information during the solution of a given task. The solution must be divided into a set of smaller sub-task solutions, where the solution of one or more sub-tasks is attributed, so that the whole solution will be achieved trom the integration of these partial solutions. The communication among the agents is important for the successful solution of the task, and in the case of the brain, it is based on the neural connectivity among the agents. Groups of mentally retarded children, holders or not of cerebrallesions, - and classifed according to gender, schooling and kind of lesion - played computer games concerning to different cognitive tasks related to: visual pattern recognition, language and reasoningplanning. The purpose was to analyze the cerebral activity of these handicapped children in order to verify whether the educational process helps them to develop their learning ability and whether they were somehow impaired for any cognitive task by any kind of lesion. For each child, the electroencephalography (EEG) measured the cerebral activity of several cortical regions (agents) during the playing of a game and it evaluated the communication among them through linear correlation rates. The commitment of each agent with the task solution was ca1culated through its entropy with the system as a whole (with the other agents), and a measure of the global computational capacity of the brain was established as the composition of these rates from all agents. The global computational capacity (cerebral activity) was the measure utilized to evaluate the success of the members of each study group in the solution of the cognitive tasks proposed. A statistical analysis based on multiple rregression from that measure was used to investigate differences on the cerebral activity for each study group, as well to investigate differences on the performance and on the playing cognitive games, using likewise the Mann- Whitney U testDoutoradoFisiologiaDoutor em Biologia Funcional e Molecula