Dynamical system modeling with probabilistic finite state automata

• Main Author: FRANCH, Daniel Kudlowiez
• Other Authors: http://lattes.cnpq.br/5487403470787929
• Language: English
• Published: Universidade Federal de Pernambuco 2018
• Subjects: Engenharia Elétrica; Clustering; Dynamical systems; Graph minimization; Synchronization word; Probabilistic finite state automata
• Online Access: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/25448

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima ([e-mail]) on 2018-08-02T22:51:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Daniel Kudlowiez Franch.pdf: 1140156 bytes, checksum: c02b1b4ca33f8165be5960ba5a212730 (MD5) === Approved for entry into archive by Alice Araujo ([e-mail]) on 2018-08-07T21:11:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Daniel Kudlowiez Franch.pdf: 1140156 bytes, checksum: c02b1b4ca33f8165be5960ba5a212730 (MD5) === Made available in DSpace on 2018-08-07T21:11:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Daniel Kudlowiez Franch.pdf: 1140156 bytes, checksum: c02b1b4ca33f8165be5960ba5a212730 (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 === FACEPE === Discrete dynamical systems are widely used in a variety of scientific and engineering applications, such as electrical circuits, machine learning, meteorology and neurobiology. Modeling these systems involves performing statistical analysis of the system output to estimate the parameters of a model so it can behave similarly to the original system. These models can be used for simulation, performance analysis, fault detection, among other applications. The current work presents two new algorithms to model discrete dynamical systems from two categories (synchronizable and non-synchronizable) using Probabilistic Finite State Automata (PFSA) by analyzing discrete symbolic sequences generated by the original system and applying statistical methods and inference, machine learning algorithms and graph minimization techniques to obtain compact, precise and efficient PFSA models. Their performance and time complexity are compared with other algorithms present in literature that aim to achieve the same goal by applying the algorithms to a series of common examples. === Sistemas dinâmicos discretos são amplamente usados em uma variedade de aplicações cientifícas e de engenharia, por exemplo, circuitos elétricos, aprendizado de máquina, meteorologia e neurobiologia. O modelamento destes sistemas envolve realizar uma análise estatística de sequências de saída do sistema para estimar parâmetros de um modelo para que este se comporte de maneira similar ao sistema original. Esses modelos podem ser usados para simulação, referência ou detecção de falhas. Este trabalho apresenta dois novos algoritmos para modelar sistemas dinâmicos discretos de duas categorias (sincronizáveis e não-sincronizáveis) por meio de Autômatos Finitos Probabilísticos (PFSA, Probabilistic Finite State Automata) analisando sequências geradas pelo sistema original e aplicando métodos estatísticos, algoritmos de aprendizado de máquina e técnicas de minimização de grafos para obter modelos PFSA compactos e eficientes. Sua performance e complexidade temporal são comparadas com algoritmos presentes na literatura que buscam atingir o mesmo objetivo aplicando os algoritmos a uma série de exemplos.