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dc.creatorMundim Filho, Anagê Calixto-
dc.date.accessioned2026-03-05T14:41:54Z-
dc.date.available2026-03-05T14:41:54Z-
dc.date.issued2025-09-25-
dc.identifier.citationMUNDIM FILHO, Anagê Calixto. Redes complexas para classificação de alto nível de assinaturas vibracionais moleculares. 2025. 99 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.599.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48491-
dc.description.abstractAttenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy is a promising technique for rapid and non-invasive diagnostics, yet its clinical application is often constrained by significant analytical challenges. The high dimensionality, complexity, and spectral overlap inherent in real-world data make it difficult to distinguish between different pathological conditions, a task where both conventional classifiers and deep learning models have shown limitations. To address these challenges, we propose ATLA (ATR-FTIR Topological Learning Analysis), a novel framework that integrates topological, structural, and physical information for enhanced spectral classification. Our methodology leverages the feature extraction capabilities of Complex Networks in synergy with traditional classifiers (Support Vector Machines and Linear Discriminant Analysis) and a state-of-the-art deep learning architecture (Convolutional Neural Network-BiLSTM). We assessed ATLA's performance on challenging real-world ATR-FTIR datasets for the diagnosis of COVID-19, Hepatitis B and D, and Chagas Disease. Our findings indicate that ATLA significantly improves predictive outcomes across key metrics, including accuracy, precision, sensitivity, specificity, and F1-score. Beyond predictive power, ATLA also enhances model interpretability by using SHAP (SHapley Additive exPlanations) to highlight the most relevant spectral bands and topological features driving the classification. Ultimately, ATLA emerges as a robust and effective approach, poised to elevate spectral diagnostics to a new level of accuracy and interpretability.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectClassificação Híbridapt_BR
dc.subjectHybrid Classificationpt_BR
dc.subjectRedes Complexaspt_BR
dc.subjectComplex Networkspt_BR
dc.subjectAprendizado Profundopt_BR
dc.subjectDeep Learningpt_BR
dc.subjectAprendizado de Máquinapt_BR
dc.subjectMachine Learningpt_BR
dc.subjectClassificação de dadospt_BR
dc.subjectData Classificationpt_BR
dc.subjectEspectroscopia ATR-FTIRpt_BR
dc.subjectATR-FTIR Spectroscopypt_BR
dc.subjectDiagnóstico Biomédicopt_BR
dc.subjectBiomedical Diagnosispt_BR
dc.subjectInterpretabilidadept_BR
dc.subjectInterpretabilitypt_BR
dc.subjectSHAPpt_BR
dc.subjectSHAPpt_BR
dc.titleRedes complexas para classificação de alto nível de assinaturas vibracionais molecularespt_BR
dc.title.alternativeComplex networks for high-level classification of molecular vibrational signaturespt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisor1Carneiro, Murillo Guimarães-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8158868389973535pt_BR
dc.contributor.referee1Garcia, Luís Paulo Faina-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1607852138156562pt_BR
dc.contributor.referee2Travençolo, Bruno Augusto Nassif-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2590427557264952pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6991363525032822pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoA espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier por Refletância Total Atenuada (ATR-FTIR) tem se destacado como uma técnica promissora para diagnósticos rápidos, precisos e não invasivos de diversas condições patológicas. No entanto, a análise de seus dados espectrais ainda enfrenta desafios significativos devido à alta complexidade, dimensionalidade e sobreposição de grupos alvo e controle em aplicações reais, o que dificulta a distinção entre diferentes condições clínicas. Métodos tradicionais de classificação e até mesmo modelos de aprendizado profundo têm se mostrado limitados diante dessas dificuldades. Neste contexto, apresentamos o ATLA (ATR-FTIR Topological Learning Analysis), uma técnica inovadora de classificação espectral que integra informações topológicas, estruturais e físicas dos dados. Nosso método combina as avançadas capacidades topológicas das medidas de Redes Complexas com algoritmos de classificação tradicionais (Máquinas de Vetores de Suporte e Análise Discriminante Linear) e de aprendizado profundo moderno (Redes Neurais Convolucionais-BiLSTM). A eficácia do ATLA foi avaliada em bases de dados reais de espectros ATR-FTIR para detecção de pacientes com COVID-19, Hepatite Delta B e D e Doença de Chagas, todas com características espectrais desafiadoras. Os resultados mostraram que o ATLA contribuí na melhoria de desempenho preditivo dos modelos de aprendizado de máquina em termos de métricas como acurácia, precisão, sensibilidade, especificidade e F1-score. Além disso, o ATLA também pode oferecer maior interpretabilidade ao destacar as bandas e atributos topológicos mais relevantes para a classificação através de explicações SHAP (SHapley Additive exPlanations). Em síntese, a técnica ATLA se coloca como uma abordagem promissora e eficaz para elevar o diagnóstico espectral a um novo patamar de precisão e interpretabilidade.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computaçãopt_BR
dc.sizeorduration99pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.embargo.termsEmbargo por conta de submissão à periódicos e revistas.pt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.599pt_BR
dc.orcid.putcode207562317-
dc.crossref.doibatchidf70dac34-7bc7-4aad-ae02-e60b5526cae6-
dc.subject.autorizadoComputaçãopt_BR
dc.subject.autorizadoInteligência artificialpt_BR
dc.subject.autorizadoAlgorítmos computacionaispt_BR
dc.description.embargo2027-02-25pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.pt_BR
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação

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