SMART SPR: identificação e análise das respostas fornecidas por sensores baseados em ressonância de plasmons de superfície
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU) |
Texto Completo: | https://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/5545 |
Resumo: | Sensors based on Surface Plasmon Resonance (SPR) allow the evaluation of refractive index shifts, with the objective of detecting molecular interactions in food safety, environmental protection, detection of different chemical, biochemical and organic compounds, among several other applications. The reliability of the information transmitted by an SPR sensor must be guaranteed, given that wrong information can cause consequences, such as, misinterpretations and manipulations of molecular bonds. To improve and attest to the quality of the responses provided in the SPR-based sensor, this work investigates the use of different machine learning techniques and descriptors in acquired sensorgrams. More specifically, this work seeks to identify patterns and anomalies in their behavior in the SPR responses and to analyze the impact of these learning techniques on the quality of the sensor. The results obtained through the statistical analysis allowed to conclude that the sensorgram temporal descriptor obtained a better performance with the classification and that the use of linear regression made it possible to analyze the areas of interest in the sensorgram with satisfactory results, thus creating an SPR sensor with a intelligent response. This work also resulted in the creation of a graphical interface for the classification of sensorgrams. That way, the scientific contribution is the application of machine learning techniques that allowed to identify, analyze and classify the responses of the sensorgram |
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SMART SPR: identificação e análise das respostas fornecidas por sensores baseados em ressonância de plasmons de superfícieSensor ópticoRessonância de plasmons de superfície (RPS)Aprendizagem de máquinaSensor inteligenteOptical sensorSurface plasmon resonance (SPR)Machine learning (ML)Smart sensorCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOSensors based on Surface Plasmon Resonance (SPR) allow the evaluation of refractive index shifts, with the objective of detecting molecular interactions in food safety, environmental protection, detection of different chemical, biochemical and organic compounds, among several other applications. The reliability of the information transmitted by an SPR sensor must be guaranteed, given that wrong information can cause consequences, such as, misinterpretations and manipulations of molecular bonds. To improve and attest to the quality of the responses provided in the SPR-based sensor, this work investigates the use of different machine learning techniques and descriptors in acquired sensorgrams. More specifically, this work seeks to identify patterns and anomalies in their behavior in the SPR responses and to analyze the impact of these learning techniques on the quality of the sensor. The results obtained through the statistical analysis allowed to conclude that the sensorgram temporal descriptor obtained a better performance with the classification and that the use of linear regression made it possible to analyze the areas of interest in the sensorgram with satisfactory results, thus creating an SPR sensor with a intelligent response. This work also resulted in the creation of a graphical interface for the classification of sensorgrams. That way, the scientific contribution is the application of machine learning techniques that allowed to identify, analyze and classify the responses of the sensorgramOs sensores baseados em Ressonância de Plasmons de Superfície (RPS) permitem avaliar mudanças de índice de refração, com objetivo de detectar interações moleculares em segurança alimentar, proteção ambiental, detecção de diferentes compostos químicos, bioquímicos e orgânicos entre diversas outras aplicações. A confiabilidade nas informações repassadas por um sensor RPS deve ser garantida, diante que informações erradas podem ocasionar consequências, tais como, más interpretações e manipulações das ligações moleculares. Para melhorar e atestar a qualidade nas respostas fornecidas no sensor baseado na RPS, este trabalho investiga o uso de diferentes técnicas de aprendizagem de máquina e de descritores em sensorgramas adquiridos. De forma mais específica, este trabalho busca identificar padrões e anomalias no seu comportamento nas respostas RPS e analisar o impacto dessas técnicas de aprendizagem na qualidade do sensor. Os resultados obtidos por meio da análise estatística permitiu concluir que o descritor temporal de sensorgrama obteve um melhor desempenho com a classificação e que o uso da regressão linear possibilitou analisar as áreas de interesses no sensorgrama com resultados satisfatórios, criando assim, um sensor RPS com resposta inteligente. Este trabalho obteve como resultado também a criação de uma interface gráfica para a classificação de sensorgramas. Dessa forma, como contribuição cientifica tem-se aplicação de técnicas de aprendizagem de máquina que permitiram identificar, analisar e classificar as respostas do sensorgramaCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal Rural do Semi-ÁridoBrasilCentro de Ciências Sociais Aplicadas e Humanas - CCSAHUFERSAPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoSouza, Leandro Carlos de01276137494http://lattes.cnpq.br/7894153744845649Oliveira, Leiva Casemiro01626591300http://lattes.cnpq.br/1292601001838768Costa, Marcus Vinicius Silverio02599398380http://lattes.cnpq.br/9147299200917284Lima, Antonio Marcus Nogueira29158761420http://lattes.cnpq.br/2237395961717699Gomes, Júlio Cartier Maia2020-09-30T10:36:31Z2020-09-292020-09-30T10:36:31Z2020-06-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfGomes (2020) (GOMES, 2020)https://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/5545porGOMES, Julio Cartier Maia. SMART SPR: identificação e análise das respostas fornecidas por sensores baseados em ressonância de plasmons de superfície. 2020. 119 f. Dissertação (Mestrado em Posensino), Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2020.CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU)instname:Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)instacron:UFERSA2023-10-30T20:27:21Zoai:repositorio.ufersa.edu.br:prefix/5545Repositório Institucionalhttps://repositorio.ufersa.edu.br/PUBhttps://repositorio.ufersa.edu.br/server/oai/requestrepositorio@ufersa.edu.br || admrepositorio@ufersa.edu.bropendoar:2023-10-30T20:27:21Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU) - Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)false |
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