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Modelagem Fuzzy Incremental para Previsão Climática

Authors:

Abstract

Previsões de temperatura são importantes em muitas áreas e provêm fundamentos para vários empreendimentos humanos. Por exemplo, a agricultura é extremamente sensível à mudanças climáticas. Previsões dão suporte à produtores para que tomem decisões com relação a atividades e proteção de propriedade. Este artigo apresenta a aplicação de um método de inteligência computacional baseado em nuvens chamado Método Evolutivo Tipicidade e Excentricidade (TEDA) para prever temperatura média mensal em diferentes regiões. Valores passados de temperatura máxima, mínima e média mensal, nebulosidade, precipitação e umidade do ar são considerados. Um método não-paramétrico baseado em correlação é proposto para selecionar as características mais importantes para uma previsão mais eficiente. As bases de dados foram obtidas de estações meteorológicas das cidades de São Paulo, Manaus e Porto Alegre. Os resultados da previsão TEDA são comparados com resultados gerados por outros métodos de inteligência computacional. TEDA proveu previsões ligeiramente mais precisas ao preço de um maior custo computacional.
XLVI Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA 2017
Hotel Ritz Lagoa da Anta - Maceió - AL
30 de julho a 03 de agosto de 2017
MODELAGEM FUZZY INCREMENTAL PARA PREVISÃO CLIMÁTICA
VANIA C. MOTA1, EDUARDO A. SOARES2, DANIEL F. LEITE3
1Matemática, Mestre em Estatística e Experimentação Agropecuária, Doutoranda em Engenharia Agrícola, Depto. de
Engenharia, Universidade Federal de Lavras (UFLA). Lavras, MG. Fone: (35)984622727. E-mail: vaniamota33@gmail.com
2Sistemas de Informação, Mestrando em Engenharia de Sistemas e Automação, Depto. de Engenharia, Universidade Federal
de Lavras (UFLA). Lavras, MG.
3Engenheiro de Controle e Automação, Professor Adjunto, Depto. de Engenharia, Universidade Federal de Lavras (UFLA).
Lavras, MG.
RESUMO: Previsões de temperatura são importantes em muitas áreas e provêm fundamentos
para vários empreendimentos humanos. Por exemplo, a agricultura é extremamente sensível à
mudanças climáticas. Previsões dão suporte à produtores para que tomem decisões com
relação a atividades e proteção de propriedade. Este artigo apresenta a aplicação de um
método de inteligência computacional baseado em nuvens chamado todo Evolutivo
Tipicidade e Excentricidade (TEDA) para prever temperatura média mensal em diferentes
regiões. Valores passados de temperatura máxima, mínima e média mensal, nebulosidade,
precipitação e umidade do ar são considerados. Um método não-paramétrico baseado em
correlação é proposto para selecionar as características mais importantes para uma previsão
mais eficiente. As bases de dados foram obtidas de estações meteorológicas das cidades de
São Paulo, Manaus e Porto Alegre. Os resultados da previsão TEDA são comparados com
resultados gerados por outros métodos de inteligência computacional. TEDA proveu
previsões ligeiramente mais precisas ao preço de um maior custo computacional.
PALAVRAS-CHAVE: Previsão Climática, Sistema Evolutivo, Modelagem Fuzzy.
INCREMENTAL FUZZY MODELING FOR WEATHER PREDICTION
ABSTRACT: Weather prediction is meaningful in different areas and may provide basis for
many human endeavors. For example, agriculture is extremely sensitive to climate change.
Predictions support producers to make decisions regarding activities and property protection.
This paper concerns the application of a cloud-based computational intelligence method,
namely, a typicality and eccentricity-based method for data analysis (TEDA), to predict mean
monthly temperature in different regions. Past values of maximum, minimum and mean
monthly temperature, cloudiness, rainfall and humidity are considered. A non-parametric
correlation based method is proposed to rank and select the most relevant features for a more
accurate prediction. The datasets were obtained from weather stations located in main cities
such as Sao Paulo, Manaus, and Porto Alegre. TEDA prediction results are compared with
results provided by other computational intelligence methods. TEDA provided slightly more
accurate predictions at the price of a higher computational cost.
KEYWORDS: Weather Prediction, Evolving System, Fuzzy Modeling.
INTRODUÇÃO
Uma tarefa complicada e de grande importância em uma variedade de domínios do
conhecimento diz respeito ao desenvolvimento de preditores de valores futuros de séries
temporais. No caso de series temporais climáticas, comportamento não-linear e não-
estacionário induzido por uma série de fatores atmosféricos tornam o problema ainda mais
difícil de resolver (VASQUEZ, 2002; LEITE et al., 2012; LEITE & GOMIDE, 2011).
Previsão do tempo é útil em diferentes áreas e pode fornecer base para muitos
empreendimentos humanos. Por exemplo, a agricultura é extremamente sensível às alterações
climáticas. Previsões dão suporte à produtores para que tomem decisões com relação a
atividades e proteção de propriedade. Áreas como energia, transporte, aviação e planejamento
de inventário, por exemplo, também podem claramente tomar proveito de previsões
meteorológicas. Qualquer sistema sensível ao estado da atmosfera pode se beneficiar de
previsões (VASQUEZ, 2002; LEITE et al., 2012).
Existe uma variedade de frentes de pesquisa e propostas de métodos voltados para as
tarefas de modelagem e previsão de séries temporais. São exemplos os métodos e modelos
provenientes da estatística. Tradicionalmente, estes métodos são baseados em modelagem de
tendências, médias móveis, e em certos padrões gráficos. A maioria dos métodos trata-se de
abordagens lineares, tais como a abordagem Box-Jenkins, Regressão Linear, Filtro de
Kalman, entre outros.
Em anos recentes, métodos de modelagem baseados em inteligência computacional
têm sido empregados em previsão de séries temporais. São exemplos as Redes Neurais
Wavelet, Redes Neurais Feedforward em geral, Sistemas Fuzzy, Fuzzy-Genéticos e Neuro-
Fuzzy. Estes métodos apresentam algumas vantagens com relação aos métodos estatísticos
tradicionais visto que são métodos de natureza não-linear e, consequentemente, são capazes
de aproximar comportamentos dinâmicos complexos com mais facilidade (ANDRADE et. al.,
2010; LEITE et al., 2011; LEITE et al., 2012; BUENO et al., 2015).
Com o aumento do número de dispositivos capazes de coletar dados continuamente -
incluindo variáveis que afetam o clima - um grande número de dados tem sido produzido.
Uma maneira de lidar com esses grandes volumes de dados é através do uso de uma classe de
métodos computacionais conhecidos como métodos de aprendizagem incremental ou sistemas
inteligentes evolutivos (KASABOV, 2007; ANGELOV & FILEV, 2010; LEITE et al., 2015).
A abordagem evolutiva é uma forma eficaz de tratamento de fluxos de dados devido à sua
capacidade de adaptar modelos à diferentes situações e proporcionar uma resposta rápida às
alterações, isto é, às mudanças de conceito (LUGHOFER & ANGELOV, 2011; LEITE et al.,
2016).
Apesar da existência de um grande número de modelos de previsão em várias áreas do
conhecimento, ainda existe um esforço científico grande na direção do desenvolvimento de
melhores esquemas de previsão (LEITE, 2012; BUENO, 2015). O presente trabalho tem
como objetivo apresentar a aplicação de um método de inteligência computacional baseado
em nuvens chamado Método Evolutivo Tipicidade e Excentricidade (TEDA) para prever
temperatura média mensal em diferentes regiões.
MATERIAL E MÉTODOS
Experimentos com dados reais das estações meteorológicas de São Paulo, Manaus e
Porto Alegre foram estudados para ilustrar a utilidade da abordagem de seleção de
características e previsão de temperatura propostas. Foram considerados para análise seis
características, temperatura média (x1), temperatura mínima (x2) e temperatura máxima (x3);
nebulosidade (x4), precipitação (x5) e umidade (x6); e dados mensais de janeiro de 1990 a
dezembro de 2015 - 312 amostras de dados. Os dados das estações meteorológicas em
questão estão disponíveis em inmet.gov.br.
Este artigo considera o método de seleção de características baseado na correlação de
Spearman conforme (SOARES et al., 2017) combinado com o modelo preditor TEDA, vide
(KANGIN & ANGELOV, 2016). As nuvens são tipos de agrupamento locais baseados em
métricas de similaridade entre amostras de dados. As nuvens não possuem forma geométrica
específica no espaço de dados.
A aprendizagem e desenvolvimento do modelo preditor baseia-se na proximidade e
densidade de amostras no espaço dos dados. Mais especificamente, a excentricidade depende
do quão distinta é uma amostra com relação à outras amostras e do conhecimento atual sobre
o sistema. Por outro lado, a tipicidade é baseada na semelhança de uma amostra com o
conjunto de amostras inteiro. O TEDA não requer informações a priori sobre os dados e
parâmetros pré-definidos. O seu objetivo é prever a temperatura média mensal (previsão um
passo à frente) em cidades com diferentes padrões climáticos.
Inicialmente foi aplicado o algoritmo TEDA para predição (TEDA Predict)
(BEZERRA, et al., 2015; ANGELOV et al. 2013; BEZERRA, et al., 2016), e os métodos
evolutivos eTS (ANGELOV & ZHOU, 2006) e xTS (ANGELOV & ZHOU, 2006) - método
Fuzzy Takagi-Sugeno Estendido. Estes métodos são comparados em termos de precisão e
tempo de processamento considerando uma compactação similar dos modelos.
O método de correlação de Spearman é um método simples, porém rápido e não-
paramétrico. Foi definido em princípio, uma janela deslizante de tamanho 24 (24 meses
anteriores).
Para o estudo, determinou-se as variáveis de entrada e saída para gerar o sistema de
inferência TEDA que modela o comportamento dos dados. Os dados foram normalizados
entre 0 e 1. Portanto, as variáveis de entrada dos modelos preditores são:
......... (1)
A saída dos preditores evolutivos é a temperatura média estimada para o próximo mês,
ou seja:
. (2)
Após a disponibilização do valor de temperatura média do mês seguinte, pode-se
calcular o erro entre a saída estimada e o valor verdadeiro da saída. Assim o desempenho do
modelo TEDA e demais modelos é calculado a partir da raiz do erro quadrado médio
(RMSE), que é representada pela seguinte expressão:
(3)
em que, é o número de interações. Foi também determinado o índice de erro não
dimensional (NDE) conforme:
, (4)
em que, significa desvio padrão. O índice NDE é útil para comparar a precisão de um
mesmo preditor para diferentes séries. Valores menores dos índices indicam melhores
resultados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Simulações computacionais foram realizadas para avaliar a utilidade e a precisão dos
preditores evolutivos combinados com o método proposto de seleção de variáveis baseado na
correlação de Spearman. A Tabela 1 resume os resultados obtidos pelo preditor TEDA , eTS e
xTS para a estação meteorológica de São Paulo considerando diferentes quantidades de
variáveis de entrada. Os parâmetros iniciais dos algoritmos de aprendizagem foram forçados
para que o número de modelos locais dos preditores TEDA, eTS e xTS (nuvens ou clusters)
fossem semelhantes.
TABELA 1. Previsão: Estação meteorológica de São Paulo.
#Número de variáveis de entrada
Preditor TEDA
144
120
96
48
24
RMSE
0,0329
0,0369
3,09
0,0357
0,0438
NDE
0,2854
0,3208
0,3513
0,3104
0,3808
Tempo (s)
3,75
2,80
3,09
2,82
2,75
# Nuvens
10
10
10
10
10
#Número de variáveis de entrada
eTS
144
120
96
48
24
RMSE
0,0479
0,0669
0,0704
0,0697
0,0658
NDE
0,4154
0,5802
0,6106 1
0,6045
0,5707
Tempo (s)
1,95
1,76
1,69
1,82
1,21
# Regras
6
6
6
6
6
#Número de variáveis de entrada
xTS
144
120
96
48
24
RMSE
0,0550
0,0642
0,0696
0,0784
0,0762
NDE
0,4770
0,5568
0,6036 1
0,6800
0,6609
Tempo (s)
1,49
1,52
1,56
1,58
1,41
# Regras
5
5
5
5
5
Pode-se observar na Tabela 1 que em geral, os preditores evolutivos são mais precisos
se todas as 144 características forem consideradas. Informações são perdidas quando certas
variáveis são eliminadas. No entanto, um grande número de variáveis pode ser
desconsiderado sem perda significativa de precisão. Por exemplo, o valor RMSE do método
TEDA aumenta de 0,0329 para 0,0357 utilizando um terço da dimensão original do espaço de
entrada. O número de termos antecedentes das regras TEDA, a compacidade do modelo
resultante e o tempo de processamento são melhorados em detrimento de uma perda marginal
na precisão da previsão.
De acordo com os índices RMSE e NDE, o preditor TEDA é ligeiramente mais preciso
em comparação com eTS e xTS. O eTS usando 24 características é o mais pido dos
métodos. A Figura 1 ilustra a previsão TEDA de um passo para São Paulo.
FIGURA 1. Previsão de temperatura de um passo para São Paulo usando TEDA.
Os resultados de previsão obtidos utilizando os dados de Manaus são mostrados na
Tabela 2.
TABELA 2. Previsão: Estação meteorológica de Manaus.
# Número de variáveis de entrada
Preditor TEDA
144
120
96
48
24
RMSE
0,0373
0,0524
0,0706
0,0495
0,0452
NDE
0,3243
0,4556
0,6139
0,4304
0,3930
Tempo (s)
3,47
3,23
3,17
2,98
2,96
# Nuvens
10
10
10
10
10
# Número de variáveis de entrada
eTS
144
120
96
48
24
RMSE
0,0576
0,0724
0,0732
0,0695
0,0652
NDE
0,5009
0,6296
0,6365
0,6043
0,5669
Tempo (s)
1,.97
1,83
1,80
1,75
1,41
# Regras
5
5
5
5
5
# Número de variáveis de entrada
xTS
144
120
96
48
24
RMSE
0,0449
0,0589
0,0614
0,0749
0,0642
NDE
0,3904
0,5122
0,5339
0,6513
0,5583
Tempo (s)
1,69
1,62
1,54
1,68
1,32
# Regras
7
7
7
7
7
O preditor TEDA forneceu os melhores índices de erro usando todas as características
originais. No caso desta série temporal, quando os primeiros conjuntos de variáveis foram
eliminados, uma rápida queda no desempenho foi observada. No entanto, essa tendência não é
monotônica, ou seja, usando apenas 24 variáveis, TEDA forneceu resultados melhores em
comparação com todas as configurações eTS e xTS, e melhores resultados em comparação
com si mesmo quando consideradas de 48 a 120 variáveis de entrada. O método xTS usando
24 características foi o mais rápido para Manaus.
A Figura 2 mostra a melhor previsão de um passo para a cidade de Manaus dada por
TEDA usando 144 características. É importante notar na figura que uma mudança de conceito
é visível após k = 200; a temperatura gradualmente aumenta. Um método não-evolutivo não
poderia ser capaz de seguir tal mudança. Além disso, a partir da Fig. 2, observamos que o erro
de previsão representado pela curva azul é maior nos picos e depressões da componente
sazonal da série temporal. Nenhum dos métodos evolutivos inteligentes considerados neste
artigo têm procedimentos algorítmicos específicos para tratar ou contornar esse problema.
FIGURA 2. Previsão de temperatura de um passo para Manaus usando TEDA.
Segundo DIAS & DIAS (2007), as alterações previstas na sazonalidade da temperatura
e da precipitação podem ter impactos na biodiversidade e nas atividades agrícolas. De acordo
com o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), as atividades antrópicas
foram a principal causa do aquecimento global e mudanças climáticas globais relacionadas
com padrões de precipitação e temperatura do ar (NOBRE, 2007). Assim, o clima pode ser
considerado um dos fatores preponderantes para a ecologia e para a socioeconomia de
determinada região (VIANELLO & ALVES, 1991).
Os resultados para a cidade de Porto Alegre são apresentados na Tabela 3. Novamente,
o preditor TEDA superou eTS e xTS em relação aos índices RMSE e NDE. O eTS foi o mais
rápido dos métodos. É interessante notar neste experimento que o uso de apenas 24
características no desenvolvimento do preditor TEDA foi suficiente para alcançar a maior
precisão. Em outras palavras, o método de seleção de variáveis baseado em correlação
proposto desempenhou um papel chave na redução de sobreposição de dados ao eliminar
variáveis que poderiam confundir os preditores. A interpretação do modelo e a velocidade de
processamento são claramente melhoradas com regras TEDA baseadas em nuvens mais
compactas.
Ressalta-se que métodos de previsão de condições climáticas no contexto agrário, ou
mesmo no cotidiano das pessoas, têm papel relevante em diversas atividades econômicas.
Previsões de temperatura e precipitação auxiliam no planejamento do plantio e colheita da
lavoura e prevenção de geadas, granizo e secas. Logo, são peça fundamental numa agricultura
competitiva. Tem-se observado que o estudo dessas variáveis, auxiliam no combate e
tentativa de redução da mudanças climáticas globais (NOBRE, 2001). De modo geral, entre
essas mudanças, as mais significativas foram: o aumento de temperatura, as modificações nos
padrões de chuvas e alterações na distribuição de extremos climáticos (MOTA, 2008).
TABELA 3. Previsão: Estação meteorológica de Porto Alegre.
# Número de variáveis de entrada
Preditor TEDA
144
120
96
48
24
RMSE
0,0410
0,0678
0,0764 0
0,0616
0,0332
NDE
0,3565
0,5895
0,6643
0,5356
0,2887
Tempo (s)
3,48
3,69
2,73
3,08
2.69
# Nuvens
10
10
10
10
10
# Número de variáveis de entrada
eTS
144
120
96
48
24
RMSE
0,0597
0,0718
0,0793
0,0632
0,0621
NDE
0,5191
0,6243
0,6896
0,.5496
0,5400
Tempo (s)
1,82
1,71
1,68
1,37
1,13
# Regras
6
6
6
6
6
# Número de variáveis de entrada
xTS
144
120
96
48
24
RMSE
0,0501
0,0562
0,0617
0,.0677
0,0594
NDE
0,4357
0,4887
0,5365
0,5887
0,5165
Tempo (s)
1,2
1,57
1,58
1,81
1,54
# Regras
5
5
5
5
5
Em geral, os experimentos mostraram que o modelo TEDA é eficiente para prever
séries temporais climáticas. As precisões de predição foram maiores do que àquelas dos
modelos eTS e xTS para os dados considerados neste artigo. O número de cálculos algébricos
necessários no algoritmo TEDA é maior e, portanto, o método tende a ser mais lento do que
outros métodos evolutivos. No entanto, o tempo de processamento não é uma restrição em
problemas de previsão mensal, diária e até mesmo horária; mas pode ser um problema crítico
em aplicações de fluxo de dados de frequência mais alta.
CONCLUSÕES
Neste artigo, foi aplicado um método de inteligência evolutiva baseada em tipicidade e
excentricidade (TEDA) para previsão de séries temporais de diferentes cidades localizadas no
Brasil. Valores de temperatura máxima, mínima e média mensal, bem como valores anteriores
de variáveis exógenas como nebulosidade, precipitação e umidade foram considerados nas
análises. Essas variáveis são fundamentais na tomada de decisão relacionada a agricultura,
como no planejamento do plantio e colheita da lavoura e prevenção de geadas, granizo e
secas. Em particular, assumiu-se uma janela de tempo de 24 meses. Foi proposto um método
de classificação e de seleção de características baseado em correlação de Spearman para
identificar os melhores conjuntos de variáveis e atrasos de tempo a serem utilizados para o
desenvolvimento dos preditores.
O método de seleção apresentou bons resultados no sentido que reduziu a complexidade
computacional global e acelerou as etapas de processamento. Curiosamente, para a estação
meteorológica de Porto Alegre, o uso de apenas um sexto das características originais foi
suficiente para fornecer o melhor preditor TEDA. As variáveis adicionais confundiram o
processo de aprendizagem. TEDA apresentou melhor desempenho em comparação com os
métodos eTS e xTS considerando as estações São Paulo, Manaus e Porto Alegre, e os índices
de erro RMSE e NDE. Estes últimos métodos, eTS e xTS, foram mais rápidos para aprender a
partir do fluxo de dados. Em geral, o uso dessa modelagem é interessante para o caso de
previsão no contexto agrário, sendo relevante para produtores e para a população em suas
atividades econômicas.
Trabalhos futuros irão discutir sobre novos parâmetros associados às nuvens, como
especificidade da informação, entropia e cardinalidade, e sobre o uso dessas variáveis para
otimizar a estrutura do modelo durante a aprendizagem online. Previsão intervalar de séries
climáticas também é uma questão de investigação futura.
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Article
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Fault detection in industrial processes is a field of application that has gaining considerable attention in the past few years, resulting in a large variety of techniques and methodologies designed to solve that problem. However, many of the approaches presented in literature require relevant amounts of prior knowledge about the process, such as mathematical models, data distribution and pre-defined parameters. In this paper, we propose the application of TEDA - Typicality and Eccentricity Data Analytics - , a fully autonomous algorithm, to the problem of fault detection in industrial processes. In order to perform fault detection, TEDA analyzes the density of each read data sample, which is calculated based on the distance between that sample and all the others read so far. TEDA is an online algorithm that learns autonomously and does not require any previous knowledge about the process nor any user-defined parameters. Moreover, it requires minimum computational effort, enabling its use for real-time applications. The efficiency of the proposed approach is demonstrated with two different real world industrial plant data streams that provide “normal” and “faulty” data. The results shown in this paper are very encouraging when compared with traditional fault detection approaches.
Conference Paper
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This paper presents the implementation of a first order self-evolving cloud-based controller for the liquid level of a two-tank pilot plant. The controller is based on the AnYa type fuzzy rule-based system (FRB), which has a parameter-free antecedent part, and can learn autonomously on-line with each new input data collected and output generated, with no prior knowledge of the system or off-line training. Two types of controllers are considered: a PD-type controller, with simulated and real results; and a MRC-type controller, with simulated results. Regarding the practical implementation, a real continuous process didactic plant was used as a representation of a real industrial environment through the OLE for Process Control (OPC) communication protocol. It has been demonstrated the possibility of building autonomously and in an unsupervised manner a controller capable of developing and adapting itself in a real-time industrial automation application.
Conference Paper
Evolving intelligent systems are useful for processing online data streams. This paper presents an evolving granular neuro-fuzzy modeling framework and an application example on the modeling of the Rossler chaos. The evolving Granular Neural Network (eGNN) is able to deal with new events of nonstationary environments using fuzzy information granules and different types of aggregation neurons. An incre-mental learning algorithm builds the network topology from spatio-temporal features of a data stream. The goal is to obtain more abstract representations of large amounts of data, and thereafter provide accurate one-step predictions and insights about the phenomenon that generates the data. Results suggest that eGNN learns successfully from a data stream generated by the Rossler nonlinear equations. Additionally, eGNN has shown to be competitive with state-of-the-art data-driven modeling approaches.
Article
In this paper we introduce a classifier named TEDAClass (Typicality and Eccentricity based Data Analytics Classifier) which is based on the recently proposed AnYa type fuzzy rule based system. Specifically, the rules of the proposed classifier are defined according to the recently proposed TEDA framework. This novel and efficient systematic methodology for data analysis is a promising addition to the traditional probability as well as to the fuzzy logic. It is centred at non-parametric density estimation derived from the data sample. In addition, the proposed framework is computationally cheap and provides fast and exact per-point processing of the data set/stream. The algorithm is demonstrated to be suitable for different classification tasks. Throughout the paper we give evidence of its applicability to a wide range of practical problems. Furthermore, the algorithm can be easily adapted to different classical data analytics problems, such as clustering, regression, prediction, and outlier detection. Finally, it is very important to remark that the proposed algorithm can work ”from scratch” and evolve its structure during the learning process.
Conference Paper
Weather modeling and prediction has been quite a challenge over the years. Predictions based on climatic models whose dynamical behavior is nonlinear, nonstationary, and based on high order difference equations is a tough task and usually requires a demanding and non-intuitive tuning expertise. This paper suggests an ensemble of evolving fuzzy models for multivariate time series prediction. The proposed ensemble approach is able to model the weather dynamics from data streams concerning variables such as wet bulb temperature, atmospheric pressure, maximum temperature, and relative humidity of the air. The purpose is to predict rainfalls 5 days ahead while providing a linguistic description of the reasoning used to give the predictions. Empirical results show that the ensemble-based fuzzy evolving modeling approach outperforms other evolving approaches in terms of accurate predictions.
Article
Unknown nonstationary processes require modeling and control design to be done in real time using streams of data collected from the process. The purpose is to stabilize the closed-loop system under changes of the operating conditions and process parameters. This paper introduces a model-based evolving granular fuzzy control approach as a step toward the development of a general framework for online modeling and control of unknown nonstationary processes with no human intervention. An incremental learning algorithm is introduced to develop and adapt the structure and parameters of the process model and controller based on information extracted from uncertain data streams. State feedback control laws and closedloop stability are obtained from the solution of relaxed linear matrix inequalities derived from a fuzzy Lyapunov function. Bounded control inputs are also taken into account in the control system design. We explain the role of fuzzy granular data and the use of parallel distributed compensation. Fuzzy granular computation provides a way to handle data uncertainty and facilitates incorporation of domain knowledge. Although the evolving granular approach is oriented to control systems whose dynamics is complex and unknown, for expositional clarity, we consider online modeling and stabilization of the well-known Lorenz chaos as an illustrative example.