Integração de séries temporais fuzzy, representação por imagens e aprendizado federado na classificação de séries temporais.

dc.creatorFelipe Augusto Rocha da Silva
dc.date.accessioned2025-10-31T17:57:36Z
dc.date.accessioned2025-11-14T15:34:07Z
dc.date.available2025-10-31T17:57:36Z
dc.date.issued2025-08-18
dc.description.abstractWith the growth of data across various application domains, numerous studies and algorithms have been developed to provide increasingly comprehensive, fast, and accurate solutions. A significant portion of this data is collected over time, exhibiting a dependency on the order of measurements. Such data, known as time series, play a crucial role in several applications, making their analysis a topic of substantial importance. Among the tasks associated with time series, classification stands out, and several methods have been proposed over the years, particularly in recent decades. Given the large volume of data typically involved, many of these methods seek approaches that enhance both the efficiency and accuracy of the analysis. With advances in computational resources, artificial intelligence techniques such as artificial neural networks and fuzzy logic have proven especially effective for forecasting, classification, and control tasks. This research investigates and proposes new methodologies for time series classification, emphasizing the integration of fuzzy time series approaches, image-based representations, and federated learning. The first contribution involves applying similarity measures directly to fuzzified time series, aiming to reduce noise and highlight relevant patterns. The second approach introduces three distinct strategies for transforming both raw and fuzzified time series into images, enabling subsequent classification via Convolutional Neural Networks (CNNs). The third contribution, also based on image representations, explores the use of Federated Learning (FL) for distributed classification while preserving data privacy, demonstrating the adaptability of the proposed methods in decentralized environments. The fourth contribution, also based on Federated Learning and on the image representation of time series, applies multitask classification for the generation of a global model and the classification of time series. The results obtained highlight the competitiveness of the proposed approaches in comparison with reference methods, expanding the potential for applying and studying fuzzy time series, visual representations, and privacy-constrained scenarios. This work, therefore, contributes to the advancement of time series classification techniques from multiple methodological and practical perspectives.
dc.description.sponsorshipFundep - Fundação de Desenvolvimento da Pesquisa
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/85431
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectAnálise de séries temporais
dc.subjectRedes neurais convolucionais
dc.subject.otherClassificação de séries temporais
dc.subject.otherSéries Temporais Fuzzy
dc.subject.otherRedes Neurais Convolucionais
dc.subject.otherRepresentação em imagens
dc.subject.otherAprendizado Federado
dc.titleIntegração de séries temporais fuzzy, representação por imagens e aprendizado federado na classificação de séries temporais.
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Ricardo Poley Martins Ferreira
local.contributor.advisor1Frederico Gadelha Guimarães
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2472681535872194
local.contributor.referee1Diego Furtado Silva
local.contributor.referee1Petrônio Cândido de Lima e Silva
local.contributor.referee1Heitor Soares Ramos Filho
local.contributor.referee1Cristiano Leite de Castro
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9388930539737987
local.description.resumoCom o crescimento da quantidade de dados em diversas áreas de aplicação, inúmeros estudos e algoritmos têm sido desenvolvidos com o objetivo de oferecer soluções cada vez mais abrangentes, rápidas e precisas. Uma parcela significativa desses dados é obtida ao longo do tempo, o que caracteriza uma dependência em relação à ordem das medições. Esses dados, conhecidos como séries temporais, são de grande relevância em várias aplicações, tornando sua análise um tema de grande importância. Dentre as tarefas associadas às séries temporais, destaca-se a classificação, para a qual diversos métodos vêm sendo propostos, especialmente nas últimas décadas. Diante do grande volume de dados envolvido, muitos desses métodos buscam abordagens que visam maior eficiência e assertividade na análise. Com o avanço dos recursos computacionais, técnicas de inteligência artificial como redes neurais artificiais e lógica fuzzy têm se mostrado particularmente eficazes em tarefas de previsão, classificação e controle. Este trabalho investiga e propõe novas metodologias para a classificação de séries temporais, com ênfase na integração de abordagens baseadas em séries temporais fuzzy, representação em imagens e aprendizado federado. A primeira contribuição consiste na aplicação de medidas de similaridade diretamente sobre séries temporais fuzzificadas, visando à redução de ruídos e à valorização de padrões relevantes. A segunda abordagem propõe três estratégias distintas de transformação das séries temporais brutas e fuzzificadas em imagens, possibilitando a posterior classificação por meio de Redes Neurais Convolucionais (CNNs). A terceira contribuição, baseada na representação das séries em imagens, explora o uso de Aprendizado Federado (Federated Learning FL) para a classificação distribuída, com preservação da privacidade dos dados, demonstrando a adaptabilidade das metodologias propostas em ambientes descentralizados. A quarta contribuição, também baseada em FL e na representação das séries em imagens, aplica classificação multitarefa para a geração de um modelo global e classificação das séries temporais. Os resultados obtidos evidenciam a competitividade das abordagens frente a métodos de referência (Benchmark), ampliando as possibilidades de aplicação e estudo de séries temporais fuzzy, representações visuais e cenários com restrições de privacidade. Este trabalho contribui, assim, para o avanço das técnicas de classificação de séries temporais sob múltiplas perspectivas metodológicas e práticas.
local.identifier.orcid0000-0003-4567-8504
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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