Contributions to the study of time series and images with the entropy-complexity plane

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Eduarda Tatiane Caetano Chagas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais; Brasil; ICX - DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO; Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação; UFMG
• Palavras-chave em Português: Bandt-Pompe Symbolization; Ordinal Patterns; Complexity- entropy Plane; Information theory; Computação – Teses; Teoria da informação – Teses; Entropia (Teoria da informação) – Teses; Estatística não paramétrica – Teses; Análise de séries temporais – Teses
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/40042; https://orcid.org/ 0000-0001-9647-0506

Nos últimos anos observamos um crescimento expressivo no número de aplicações inteligentes envolvendo análise, mineração e classificação de dados. Com o aumentoda complexidade das investigações a necessidade de abordagens simples, rápidas e com baixo custo computacional tornou-se fundamental. No contexto de análise não paramétrica de séries temporais, o uso da metodologia de simbolização de Bandt-Pompe tornou-se relevante. Tendo como base o uso de padrões ordinais formados por meio dos elementos da série analisada, quando unido ao uso de descritores causais da teo ria da informação mostrou-se apresentar um alto poder de caracterização da dinâmica geradora do processo subjacente aos dados. Dentre os descritores, dois destes por apresentarem definições complementaresaaa recebendo um grande destaque na literatura: a entropia de Shannon, que neste contexto mensura o grau de desordem da distribuição dos padrões ordinais e a complex idade estatística, que por outro lado, representa o grau de dependência estrutural entre os elementos da sequência. Em conjunto, tais features formam o plano Complexidade Entropia, cujo o presente trabalho possui como objetivo evidenciar as suas principais lacunas, são elas: (i) a ausência de métodos para construção de regiões de confiança e (ii) a ambiguidade na formação dos símbolos provocada pela ausência de informações da amplitude de seus elementos. Visando apresentar métodos alternativos para os problemas relatados, propomos duas soluções: uma modificação no grafo de transição de padrões ordinais, o Weighted Amplitude Transition Graph, que realiza o cálculo do peso de suas arestas usando informações de variação de amplitude entre os símbolos, e o HC-PCA, um método de geração de regiões de confiança empíricas sobre o plano. Para validar nossas propostas, aplicações no contexto de sensoriamento remoto e análise de sequências de ruídos brancos foram desenvolvidas.