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dc.creatorMatos, Israel Nascimento-
dc.date.accessioned2024-04-18T20:28:04Z-
dc.date.available2024-04-18-
dc.date.available2024-04-18T20:28:04Z-
dc.date.issued2024-01-31-
dc.identifier.citationMATOS, Israel Nascimento. Reconstituição temporal de dados na internet das coisas usando redes neurais: uma comparação com métodos clássicos de interpolação. 2024. 122 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) Instituto de Computação, Universidade Federal da Bahia, Salvador(BA), 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufba.br/handle/ri/39284-
dc.description.abstractCurrently, we live in the era of Big Data, in which cutting-edge scientific instruments, networks, social media, as well as Internet of Things (IoT) devices generate and transmit enormous amounts of data daily through the internet. In the context of IoT, a new paradigm emerges to mitigate the overload in sending such data to the cloud. Thus, in contrast to cloud computing, fog computing is increasingly being adopted, with most of the data processing and storage being performed at the network edge by gateways. In this scenario, in environments where sensors collect information every second, for example, instead of sending each measurement to the cloud, the gateway adopts a data aggregation strategy before transmitting them. However, since various applications require data as originally measured by the devices, and considering that the cloud has greater capacity to serve a larger number of clients compared to gateways, the ideal scenario implies the cloud's ability to reconstruct the data history and provide it to these applications. This work proposes to investigate the capacity of the perceptron neural network to reconstruct sensor data history through interpolation from the aggregated values sent to the cloud. Since IoT devices are resource-constrained, the study also compares the perceptron neural network developed with classical interpolation algorithms to evaluate the efficiency and effectiveness between the methods. To achieve this goal, two neural networks were developed: the first at the network edge, which learns the behavior of sensor data over time, while the second neural network located in the cloud performs interpolation based on the aggregated data sent and the model generated by the edge neural network. The results obtained indicate that even a relatively simple neural network architecture like the perceptron can perform IoT data interpolation with a considerable margin of accuracy. When compared to classical interpolation algorithms, considering criteria such as time and Mean Squared Error (MSE), the perceptron network proves to be statistically as effective as classical methods but less efficient in interpolation time. In summary, this study contributes to understanding the possibilities and limitations of applying neural networks in the temporal reconstruction of IoT data and highlights the need to evaluate the same comparison with the use of other neural network architectures, such as Long Short-Term Memory (LSTM) neural networks.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia (FAPESB)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal da Bahiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectInternet das coisaspt_BR
dc.subjectComputação em névoapt_BR
dc.subjectRedes neurais perceptronpt_BR
dc.subjectAgregação de dadospt_BR
dc.subjectCompressão de dadospt_BR
dc.subjectInterpolaçãopt_BR
dc.subjectSéries temporaispt_BR
dc.subject.otherInternet of thingspt_BR
dc.subject.otherFog computingpt_BR
dc.subject.otherPerceptron neural networkspt_BR
dc.subject.otherData aggregationpt_BR
dc.subject.otherData compressionpt_BR
dc.subject.otherInterpolationpt_BR
dc.subject.otherTime seriespt_BR
dc.titleReconstituição temporal de dados na internet das coisas usando redes neurais: uma comparação com métodos clássicos de interpolaçãopt_BR
dc.title.alternativeTemporal data reconstruction in the internet of things using neural networks: a comparison with classical interpolation methodspt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação (PGCOMP) pt_BR
dc.publisher.initialsUFBApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.contributor.advisor1Prazeres, Cássio Vinicius Serafim-
dc.contributor.advisor1ID0000-0003-0197-0909pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5075736089100544pt_BR
dc.contributor.referee1Prazeres, Cassio Vinícius Serafim-
dc.contributor.referee1ID0000-0003-0197-0909pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5075736089100544pt_BR
dc.contributor.referee2Santana, Cleber Jorge Lira de-
dc.contributor.referee2ID0000-0002-6089-4187pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4293687336599116pt_BR
dc.contributor.referee3Rios, Ricardo Araújo-
dc.contributor.referee3ID0000-0003-1449-4745pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0427387583450747pt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0002-4287-6399pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9717439341819365pt_BR
dc.description.resumoAtualmente, vive-se na era do Big Data, na qual instrumentos científicos ultramodernos, redes e mídias sociais, bem como dispositivos da Internet das Coisas (IoT) geram e transmitem diariamente pela Internet enormes quantidades de dados. No contexto da IoT, emerge um novo paradigma para mitigar a sobrecarga no envio de tantos dados à nuvem. Assim, em contraste com a computação em nuvem, vem sendo cada vez mais adotado a computação em névoa, com a maior parte do processamento e armazenamento de dados realizado na borda da rede por gateways. Nesse cenário, em ambientes nos quais os sensores coletam informações a cada segundo, por exemplo, em vez de se enviar cada uma das medidas para nuvem, o gateway adota uma estratégia de agregação de dados antes de transmiti-los. No entanto, dado que diversas aplicações requerem os dados conforme originalmente medidos pelos dispositivos, e considerando que a nuvem possui maior capacidade para atender um maior número de clientes em comparação aos gateways, o cenário ideal implica na capacidade da nuvem de reconstituir o histórico dos dados e fornecê-los a essas aplicações. Este trabalho propõe investigar a capacidade da rede neural perceptron de reconstituir o histórico dos dados dos sensores por meio de interpolação, a partir dos valores agregados enviados à nuvem. Uma vez que os dispositivos da IoT são limitados em recursos, o estudo também compara a rede neural perceptron desenvolvida com os algoritmos clássicos de interpolação, a fim de avaliar a eficiência e a eficácia entre os métodos. Para atingir esse objetivo, duas redes neurais foram desenvolvidas, a primeira na borda da rede, que aprende o comportamento dos dados dos sensores no tempo, enquanto a segunda rede neural localizada na nuvem realiza a interpolação a partir dos dados agregados enviados e do modelo gerado pela rede neural da borda. Os resultados obtidos indicam que mesmo uma arquitetura relativamente simples de rede neural como a perceptron pode realizar a interpolação dos dados IoT com uma considerável margem de precisão. Quando comparada com os algoritmos clássicos de interpolação, analisando critérios como Tempo e o EQM (Erro Quadrático Médio), a rede perceptron demonstra-se estatisticamente tão eficaz quanto os métodos clássicos, mas menos eficiente no tempo de interpolação. Em síntese, este estudo contribui para a compreensão das possibilidades e limitações da aplicação de redes neurais na reconstituição temporal de dados da IoT e aponta a necessidade de avaliar a mesma comparação com o uso de outras arquiteturas de redes neurais, como por exemplo, a rede neural Long Short-Term Memory (LSTM).pt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Computação - ICpt_BR
dc.type.degreeMestrado Acadêmicopt_BR
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