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dc.creatorMamann, Lucas Vilela Sanches de-
dc.date.accessioned2023-10-06T21:25:20Z-
dc.date.available2023-10-06T21:25:20Z-
dc.date.issued2023-07-07-
dc.identifier.citationMAMANN, Lucas Vilela Sanches de. Aprendizado offline e online de redes neurais no contexto de casas inteligentes e de computação em névoa. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32646-
dc.description.abstractAs smart applications based on Artificial Neural Networks (ANNs) become highly popular, particularly the models comprising deep learning, some drawbacks of traditional cloud-based deployment emerge. Issues like high monetary cost, for storing and running applications, low privacy on data and models, and high latency experienced by cloud-based neural networks might make their use difficult, leading to poor user experiences. Fog computing appears therefore as an interesting alternative. This work explores, in the context of smart homes, a fog topology as an alternative to online learning and ANN-based models running offline. The work proposes using different shallow components to form deeper models; it also adopts a traditional deep recursive approach to deal with temporal aspects of data. Experiments involving offline learning compare their performance on eight different classification problems which consist of activities performed by a user in each one out of eight rooms in the smart home addressed as the case study. Results show that the hybridization of an auto-encoder with classifiers based on multi-layer perceptrons can detect rare activities and provide good results for almost all rooms, particularly when encompassing suitable neural structure sizes in the pipelines. However, it is worth mentioning that the traditional multilayer model is quite competitive. In the online context, although the performance of the best approach decreases, as expected, some relevant insights result from experiments, especially that fog computing provides results not too far from cloud systems, yet demanding fewer resources. The proposal based on fog computing and online learning appears therefore as an alternative when dealing with streaming data on restricted environments in terms of computation resources or time.pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectRedes neurais (Computação)pt_BR
dc.subjectAprendizado profundo (aprendizado do computador)pt_BR
dc.subjectAutomação residencialpt_BR
dc.subjectInternet das coisaspt_BR
dc.subjectComputação em nuvempt_BR
dc.subjectNeural networks (Computer science)pt_BR
dc.subjectDeep learning (Machine learning)pt_BR
dc.subjectHome automationpt_BR
dc.subjectInternet of thingspt_BR
dc.subjectCloud computingpt_BR
dc.titleAprendizado offline e online de redes neurais no contexto de casas inteligentes e de computação em névoapt_BR
dc.title.alternativeOffline and online neural network learning in the context of smart homes and fog computingpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoÀ medida que aplicações de sistemas inteligentes baseados em Redes Neurais Artificiais (RNA), e em particular os modelos baseados em aprendizado profundo, se tornam altamente populares, surgem algumas desvantagens da implementação tradicional baseada em computação na nuvem. Questões como alto custo monetário para armazenar e executar aplicativos, baixa privacidade em dados e modelos, e alta latência que afeta estes modelos executados na nuvem podem dificultar seu uso, levando a experiências insatisfatórias por parte de seus usuários. A computação em névoa aparece então como uma possibilidade interessante. Este trabalho explora, no contexto de casas inteligentes, uma topologia de névoa como alternativa aos métodos de aprendizado online e modelos baseados em RNA executados offline. O trabalho propõe o uso de diferentes componentes rasos para formar modelos mais profundos e a utilização de um modelo recorrente profundo tradicional para tratar os dados de forma temporal. Nos experimentos envolvendo aprendizado offline, comparam-se seus desempenhos na resolução de oito problemas de classificação distintos. Os problemas dizem respeito às atividades realizadas por um morador, em cada um dos oito cômodos de uma casa inteligente usada como estudo de caso. Os resultados mostram que a hibridização de um modelo de autoencoder com classificadores baseados em redes neurais de múltiplas camadas é capaz de detectar atividades raras e fornecer bons resultados para quase todos os cômodos, especialmente quando abrangendo pipelines de dimensões adequadas. No entanto, vale mencionar que o modelo tradicional de múltiplas camadas é bastante competitivo. No contexto online, embora o desempenho do melhor modelo diminua, como esperado, algumas observações relevantes resultam dos experimentos, principalmente o fato de que a computação em névoa fornece resultados não muito distantes dos sistemas em nuvem, mas demandando menos recursos. A proposta online baseada em névoa surge, portanto, como uma alternativa para operação em ambientes com restrição de recursos computacionais ou tempo de processamento, como ocorre em dados streaming.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-6303-8215pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2750479052402377pt_BR
dc.contributor.advisor1Delgado, Myriam Regattieri de Biase da Silva-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-2791-174Xpt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4166922845507601pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Pigatto, Daniel Fernando-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-8528-7407pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4624030380501998pt_BR
dc.contributor.referee1Vendramin, Ana Cristina Barreiras Kochem-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1234-0884pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3005557336605080pt_BR
dc.contributor.referee2Fontes, João Vitor de Carvalho-
dc.contributor.referee2IDhttp://orcid.org/0000-0002-2196-690Xpt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9473668144091435pt_BR
dc.contributor.referee3Delgado, Myriam Regattieri de Biase da Silva-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-2791-174Xpt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/4166922845507601pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
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