Teses e Dissertações (BDTD USP - IFSC)
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Resultados da Pesquisa
Item Investigação do comportamento visual de algumas aranhas saltadoras em termos de micromovimentos(2014-11-28) Ushizima, Daniela MayumiA pesquisa em sistemas de visão artificial pode abordar tanto modelos puramente matemáticos quanto buscar inspiração em sistemas biológicos. Como o ser vivo contém as \"respostas\" em suas estruturas neurais de como desempenhar o sentido da visão, é coerente a investigação deste para elaboração de projetos em visão cibernética. O invertebrado terrestre de melhor visão, a aranha saltadora (Salticidae), é capaz de perceber e diferenciar formas, tamanhos e cores dos estímulos visuais, bem como o movimento destes em termos de velocidade e orientação. Nessa dissertação busca-se caracterizar e quantificar essa percepção por meio de uma metodologia para aquisição e análise de sinais biológicos, considerando tanto uma instrumentação para fisiologia não-invasiva quanto respostas das aranhas a estímulos visuais. Trata-se de uma nova abordagem com características melhoradas no que se refere a consumo de tempo e objetividade na realização de experimentos psicofísicos, o que vem a complementar os estudos comportamentais por observação humana realizados por Forster [Forster, L.M., (1985), Target discrimination in jumping spider (Araneae: Salticidae), In: Neurobiology of Arachnids (ed. by F.G.Barth), 249-272, Springer-Verlag]. Projetou-se um programa em Delphi® para gerenciamento dos experimentos por computador, o qual controla as estimulações, apresentando imagens, enquanto medidas de micromovimentos do corpo e/ou apêndices são capturadas, através de um aparato que se assemelha a um \"estetoscópio para invertebrados\", pois capta batimentos cardíacos (micromovimentos específicos). Essas medidas são gravadas para processamento por rotinas desenvolvidas em Matlab (filtragens, correlações entre estímulos e sinais captados, visualizações do sinal no domínio do tempo e freqüência, histogramas de ciclos de batimento, etc.), procurando as relacionar à percepção de padrões da aranha. A abordagem psicofísica da corrente dissertação é original e representativa uma vez que o estudo do comportamento visual da Salticidae restringiu-se, principalmente, a métodos observacionais. Confirmou-se a sensibilidade da aranha saltadora aos movimentos de estímulos apresentados bem como o reconhecimento de padrões bidimensionais, verificando-se uma variação de freqüência cardíaca não caracterizada meramente em termos de aumento e diminuiçãoItem Música no áudio digital: descrição psicofísica e caixa de ferramentas(2013-04-22) Fabbri, RenatoA representação dos elementos básicos da música - tais como notas, ornamentos e estruturas intervalares - em termos do som discretizado é bastante utilizada em software e rotinas para criação musical e tratamento sonoro. Não há, entretanto, uma abordagem concisa que relacione estes elementos às amostras sonoras. Nesta dissertação, cada elemento musical é descrito por equações que resultam diretamente nas sequências temporais do som em sua representação discretizada. O elemento fundamental, a nota musical básica com duração, volume, altura e timbre, é relacionado quantitativamente às características do sinal digital. As variações internas, como tremolos, vibratos e flutuações espectrais, também são contempladas, o que permite sintetizar notas com inspiração nos instrumentos musicais reais além de sonoridades novas. A partir desta representação das notas, dispomos de recursos para a geração de estruturas musicais, como a métrica rítmica, os intervalos de altura e os ciclos. As equações deram origem a uma caixa de ferramentas computacionais: scripts que realizam cada equação e geram exemplos sonoros simples. Nomeamos MASSA, Música e Áudio em Sequências e Séries Amostrais, este ferramental e sua eficácia foi comprovada com a síntese de pequenas peças usando notas básicas, notas incrementadas e notas em música. É possível, também, sintetizar álbuns inteiros através de colagens dos scripts e parametrização especificada pelo usuário. Com o paradigma de implementação em código aberto, a (caixa de ferramentas) MASSA pode ser expandida em processos de co-autoria e usada livremente por músicos, engenheiros e outros interessados. De fato, o sistema já foi empregado por usuários externos para a produção de músicas, apresentações artísticas, experimentos psico-acústicos e a difusão da linguagem computacional através do apelo lúdico dos artefatos audiovisuais.Item Avalanches e redes complexas no modelo Kinouchi-Copelli(2012-10-25) Valencia, Camilo AkimushkinA capacidade de um sistema sensorial detectar estímulos eficientemente é tradicionalmente dimensionada pela faixa dinâmica, que é simplesmente uma medida da extensão do intervalo de intensidades de estímulo para as quais a rede é suficientemente sensível. Muitas vezes, sistemas biológicos exibem largas faixas dinâmicas, que abrangem diversas ordens de magnitude. A compreensão desse fenômeno não é trivial, haja vista que todos os neurônios apresentam janelas de sensibilidade muito estreitas. Tentativas de explicação baseadas em argumentos de recrutamento sequencial dos neurônios sensoriais, com efeitos essencialmente aditivos, simplesmente não são realísticas, haja vista que seria preciso que os limiares de ativação das unidades também apresentassem um escalonamento por várias ordens de magnitude, para cobrir a faixa dinâmica empiricamente observada em nível macroscópico. Notavelmente, o modelo Kinouchi-Copelli (KC), que carrega o nome de seus idealizadores, mostrou que aquele comportamento pode ser um efeito coletivo (não aditivo) do conjunto de neurônios sensoriais. O modelo KC é uma rede de unidades excitáveis com dinâmicas estocásticas e acoplados segundo uma topologia de grafo aleatório. Kinouchi e Copelli mostraram que a taxa espontânea de disparo dos neurônios (ou atividade média) sinaliza uma transição de fase fora do equilíbrio do tipo ordem-desordem, e que exatamente no ponto crítico desta transição (em termos de um parâmetro ligado às características estruturais da rede) a sensibilidade a estímulos externos é máxima, ou seja, a faixa dinâmica exibe uma otimização crítica. Neste trabalho, investigamos como o ponto crítico depende da topologia, utilizando os modelos mais comuns das chamadas redes complexas. Além disso, estudamos computacionalmente os padrões de atividade (avalanches neuronais) exibidos pelo modelo, com especial atenção às mudanças qualitativas de comportamento devido às mudanças de topologia. Comentaremos também a relação desses resultados com experimentos recentes de monitoramento de dinâmicas neurais.Item Investigação e modelagem da percepção de saliências em formas bidimensionais(2008-06-20) Portezani, Carlos HenriqueEsta dissertação é o resultado de uma pesquisa na área de psicofísica para obtenção de uma modelagem da percepção visual de saliências em formas bidimensionais. Para que este objetivo fosse atingido, foi desenvolvido um experimento psicofísico executado através de um programa computacional, que apresenta aos indivíduos imagens de formas (ou contornos) bidimensionais com diversas características e saliências. O experimento é realizado em duas etapas, ambas com 16 indivíduos, e assim divididas devido as características das formas utilizadas. A primeira etapa é constituída de 30 imagens que apresentam formas mais prováveis de serem encontradas diariamente, além de apresentarem uma maior simetria e alongamento do que as 25 imagens que compõem a segunda etapa. Os resultados do experimento, ou seja, a freqüência de escolha das regiões das imagens pelos indivíduos, foram organizados através de histogramas polares para cada uma das 55 imagens, sendo este gerados por computador através de um programa por nós desenvolvido. As conclusões obtidas, quando efetuou-se uma comparação das regiões escolhidas pelos indivíduos com os conceitos sobre percepção de formas (basicamente a regra da \"boafigura\" dosprincípios de Gestalt), foram que as regiões escolhidas com mais freqüência não são necessariamente as \"boas regiões\". A fim de obtermos modelos da percepção de saliências de formas bidimensionais, ou seja, modelos que determinem as regiões escolhidas pelos indivíduos durante a realização do experimento psicofísico, foram desenvolvidos dois métodos de modelagem, sendo um relacionado com campos vetoriais e o outro com a entropia da curvatura das imagens apresentadas como estímulos aos indivíduos. Os resultados dos dois modelos foram comparados com os resultados práticos obtidos através do experimento psicofísico, a fim de obtermos uma análise da validade dos modelos. Através desta comparação foi possível concluir que, apesar dos modelos apresentarem uma representação quantitativa de algumas das etapas do processo percepção de saliências, outros valores de suas variáveis devem ser testados para que o processo de modelagem torne-se mais próximo do ideal.