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Aplicações de reservoir computing em processamento de sinais.

Duarte, Andre Lucas De Oliveira

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica 2023-07-14

Acesso online

  • Título:
    Aplicações de reservoir computing em processamento de sinais.
  • Autor: Duarte, Andre Lucas De Oliveira
  • Orientador: Eisencraft, Marcio
  • Assuntos: Caos (Sistemas Dinâmicos); Redes Neurais; Processamento Digital De Sinais; Recurrent Neural Networks; Music; Machine Learning; Echo State Networks; Dynamical Systems; Chaos-Based Communication Systems; Chaos; Signal Processing
  • Notas: Dissertação (Mestrado)
  • Notas Locais: Programa Engenharia Elétrica
  • Descrição: Neste trabalho, investiga-se o desempenho do reservoir computing, por meio das echo state networks (ESNs), em problemas de processamento de sinais. Após uma breve revisão da literatura, exploram-se três aplicações. Inicia-se com o uso de uma ESN para mitigação de ruído branco sobre um sinal caótico. Apesar de simples, o problema de denoising é de interesse fundamental e surge nas mais diversas áreas de processamento de sinais. Em seguida, integra-se uma ESN como o receptor de um sistema de comunicação baseado em caos sujeito a condições não ideais. Estudam-se isoladamente os efeitos introduzidos por ruído branco e filtragem do canal antes de investigar ambos simultaneamente. Por fim, submete-se uma ESN ao problema de predição de sinais musicais. Isto é, dado uma nota, estimar qual seria a seguinte numa peça musical. Dessa forma, tangencia-se a questão de se uma rede neural é capaz de emular a criatividade humana. Nos dois primeiros estudos, emprega-se o mapa tenda inclinada para geração dos sinais caóticos por este possuir um único parâmetro que influencia diretamente em suas características espectrais de forma bem conhecida. O método de filtragem linear de Wiener é usado para comparação com os desempenhos obtidos por meio do uso de ESNs. No último problema abordado, empregam-se sinais contendo informações musicais oriundas de obras clássicas, salvas em arquivos no formato musical instrument digital interface (MIDI). Os resultados das simulações indicam que a escolha do mapa e de seus parâmetros, do tipo de codificação no caso da segunda aplicação, bem como dos parâmetros da ESN influenciam diretamente os desempenhos obtidos. Sobretudo, constata-se que o uso de ESN nas duas primeiras aplicações estudadas fornece desempenhos superiores aqueles obtidos usando-se o filtro de Wiener, o método de filtragem linear ótimo.
  • DOI: 10.11606/D.3.2023.tde-28092023-080550
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
  • Data de criação/publicação: 2023-07-14
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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