CORAL: machine learning e matrizes de rotação aplicados a resolução de sistemas multivariados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Torquato, Igor Ferreira
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/16054
Resumo: CORAL (Curve ResOlution for dAta anaLysis) is a Python-based library of chemometric tools for multivariate spectral decomposition of large datasets, especially those where the techniques involved obey Beer's law or a form of linear data combination. . Researchers can use it in the Jupyter environment to address challenges related to the large number of spectra generated by rapid data acquisition during time-resolved catalytic reaction studies. In addition to allowing the establishment of a unique experimental notebook for controlling the beamlines of the fourth generation particle accelerator, Sirius, and analyzing data in Jupyter. Despite being versatile, multivariate techniques, such as MCR-ALS (Multivariate Curve Resolution with Alternating Least Squares) and PCA (Principal Component Analysis), present problems inherent to spectral decomposition, since in each decomposition there are multiple responses. that satisfy the system of matrix equations the variability of responses is known as Rotational Ambiguity (ARs). In this aspect, the study of ARs can reveal important information about the studied system, such as the error associated with each pure compound found by the multivariate methods. The present project intends to present the developments of CORAL, complement the studies of ARs and evaluate how the constraints (constraints) affect the spectral decomposition responses, applying the study of plausible solution areas and transformation matrices to observe the evolution of solution spaces for a dataset with two components. Thus, the objective of this project is to add a new tool to CORAL so that its users can enjoy a more complete analysis of the data sets, in order to guarantee the choice of the best solutions. Furthermore, preliminary analyzes suggest that the method can be used as an estimate of the error associated with rotational ambiguity and the spectra and concentrations can be an initial estimate of the MCR-ALS.
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Researchers can use it in the Jupyter environment to address challenges related to the large number of spectra generated by rapid data acquisition during time-resolved catalytic reaction studies. In addition to allowing the establishment of a unique experimental notebook for controlling the beamlines of the fourth generation particle accelerator, Sirius, and analyzing data in Jupyter. Despite being versatile, multivariate techniques, such as MCR-ALS (Multivariate Curve Resolution with Alternating Least Squares) and PCA (Principal Component Analysis), present problems inherent to spectral decomposition, since in each decomposition there are multiple responses. that satisfy the system of matrix equations the variability of responses is known as Rotational Ambiguity (ARs). In this aspect, the study of ARs can reveal important information about the studied system, such as the error associated with each pure compound found by the multivariate methods. The present project intends to present the developments of CORAL, complement the studies of ARs and evaluate how the constraints (constraints) affect the spectral decomposition responses, applying the study of plausible solution areas and transformation matrices to observe the evolution of solution spaces for a dataset with two components. Thus, the objective of this project is to add a new tool to CORAL so that its users can enjoy a more complete analysis of the data sets, in order to guarantee the choice of the best solutions. Furthermore, preliminary analyzes suggest that the method can be used as an estimate of the error associated with rotational ambiguity and the spectra and concentrations can be an initial estimate of the MCR-ALS.O CORAL (Curve ResOlution for dAta anaLysis) é uma biblioteca de ferramentas quimiométricas baseada em Python para decomposição espectral multivariada de grandes conjuntos de dados, especialmente aqueles em que as t´técnicas envolvidas obedecem a lei de Beer ou uma forma de combinação linear de dados. Os pesquisadores podem usá-la no ambiente Jupyter para enfrentar os desafios relacionados ao grande número de espectros gerados pela rápida aquisição de dados durante estudos de reações catalíticas com resolução temporal. Além de permitir o estabelecimento de um caderno experimental único de controle das linhas de luz do acelerador de partículas de quarta geração, o Sirius, e análise de dados em Jupyter. Apesar de versáteis, as técnicas multivariadas, como MCR-ALS (do inglês, Multivariate Curve Resolution with Alternating Least Squares) e PCA (do inglês, Principal Component Analysis), apresentam problemas intrínsecos à decomposição espectral, pois, em cada decomposição há múltiplas respostas que satisfazem o sistema de equações matriciais a variabilidade de respostas é conhecida como Ambiguidade Rotacional (ARs). Nesse aspecto, o estudo das ARs pode revelar informações importantes do sistema estudado, como o erro associado a cada composto puro encontrado pelos métodos multivariados. O presente projeto pretende apresentar os desenvolvimentos do CORAL, complementar os estudos de ARs e avaliar como as restrições (constraints) afetam as respostas da decomposição espectral, aplicando o estudo de áreas de soluções plausíveis e matrizes de transformação para observar a evolução dos espaços de solução para um conjunto de dados com duas componentes. Dessa forma, o objetivo deste projeto é agregar uma nova ferramenta ao CORAL para que os usuários deste possam desfrutar de uma análise mais completa acerca dos conjuntos de dados, de modo a garantir a escolha das melhores soluções. Além disso, análises preliminares sugerem que o método pode ser utilizado como uma estimativa do erro associado à ambiguidade rotacional e os espectros e concentrações podem ser uma estimativa inicial do MCR-ALS.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Física - EFiUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCombinação linearAmbiguidade rotacionalCORALMCR-ALSPCAJupyterCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICACORAL: machine learning e matrizes de rotação aplicados a resolução de sistemas multivariadosCORAL: machine learning and rotation matrices applied to solving multivariate systemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis600cacf7288-345b-4ead-a967-38d47613f5eereponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTrabalho_Final_de_Curso_Igor.pdfTrabalho_Final_de_Curso_Igor.pdfapplication/pdf2257084https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/991ee441-2c06-43ab-bc02-1523cd6b8952/download440a0f712d816a084157dfe8e237ddcaMD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/e4d564fa-5135-4fc8-9c8f-297f8b7882f9/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52falseAnonymousREADTEXTTrabalho_Final_de_Curso_Igor.pdf.txtTrabalho_Final_de_Curso_Igor.pdf.txtExtracted texttext/plain106648https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/73559ebe-cbde-4bba-ab60-6606c958360e/downloade0573d9516fd3816db54d651293d64b6MD55falseAnonymousREADTHUMBNAILTrabalho_Final_de_Curso_Igor.pdf.jpgTrabalho_Final_de_Curso_Igor.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6210https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/80e6d817-3dd2-4fcc-852f-bcf082010a13/download0f4c981aa12ef39e592795c28e33c49eMD56falseAnonymousREAD20.500.14289/160542025-02-05 21:18:27.487http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/16054https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T00:18:27Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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