Abordagens robustas para problemas inversos baseados nas estatísticas generalizadas de Rényi, Tsallis e de Kaniadakis
dc.contributor.advisor | Lima, Gustavo Zampier dos Santos | |
dc.contributor.advisor-co1 | Silva, Sérgio Luiz Eduardo Ferreira da | |
dc.contributor.advisor-co1ID | https://orcid.org/0000-0002-6384-5049 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5763232349330792 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-4462-0522 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/6484225572798302 | pt_BR |
dc.contributor.author | Lima, João Victor Tomaz de | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/4421727165672039 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Araújo, João Medeiros de | |
dc.contributor.referees1ID | https://orcid.org/0000-0001-8462-4280 | pt_BR |
dc.contributor.referees1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3061734732654188 | pt_BR |
dc.contributor.referees2 | Lopes, Sergio R. | |
dc.date.accessioned | 2022-05-05T22:48:23Z | |
dc.date.available | 2022-05-05T22:48:23Z | |
dc.date.issued | 2022-03-18 | |
dc.description.abstract | In general, inverse problems can be faced as a task of optimizing a functional that promotes the fit between the experimental data and the data calculated from a physical model. Commonly, the objective function known as "least squares function" — which is based on Gaussian statistics — is used for this task, however this approach presents serious difficulties in a context in which the noises dont obey the Gaussian statistics. The type of non-Gaussian noise that we investigated in this work are the outliers, which are characterized as discrepant measures that contaminate the sample and make it difficult to interpretation of the experimental data. In this dissertation we approach the generalization of the inverse problem through the generalization of Gaussian statistics in the context of Rényi, Tsallis and Kaniadakis statistics. In this sense, we discuss the error distributions in the non-Gaussian context and the generalized objective functions that derive from these statistics and evaluate their robustness through the so-called Influence Function (objective function gradient). We exemplify the robustness of generalized methodologies using numerical experiments. In particular, we use the inverse problem generalization in a seismic inversion problem with high contamination from outliers. Our results show that the generalized inverse problem is resistant to outliers. Furthermore, we identified that the best data inversion performance occurs when the entropic index of each generalized statistic is associated with objective functions proportional to the inverse of the error amplitude. We argue that at such a limit the three approaches are resistant to outliers and are also equivalent. Furthermore, this approach suggests a lower computational cost for the inversion process due to the reduction of numerical simulations to be performed and the rapid convergence of the optimization process. | pt_BR |
dc.description.resumo | De modo geral, os problemas inversos podem ser enfrentados como a tarefa de otimizar um funcional que promove o ajuste entre os dados experimentais e os dados calculados a partir de um modelo físico. Comumente, se emprega a função objetivo conhecida como "função de mínimos quadrados" — que se baseia na estatística Gaussiana — para esta tarefa, todavia esta abordagem apresenta sérias dificuldades em contexto em que os ruídos não obedecem a estatística Gaussiana. O tipo de ruído não Gaussiano que investigamos neste trabalho são os outliers, os quais são caracterizados como medidas discrepantes que contaminam a amostra e dificultam a leitura dos dados experimentais. Nesta dissertação abordamos a generalização do problema inverso por meio da generalização da estatística Gaussiana no contexto das estatísticas de Rényi, Tsallis e de Kaniadakis. Nesse sentido, discutimos a distribuições dos erros no contexto não gaussiano e as funções objetivos generalizadas que derivam destas estatísticas e avaliamos a robustez delas por meio da denominada Função de Influência (gradiente da função objetivo). Exemplificamos a robustez das metodologias generalizadas usando experimentos numéricos. Em particular, usamos a generalização do problema inverso em um problema de inversão sísmica com elevadas contaminações de outliers. Os nossos resultados apontam que o problema inverso generalizado é resistente a outliers. Além disso, identificamos que o melhor desempenho de inversão de dados ocorre quando o índice entrópico de cada estatística generalizada está associado a funções objetivo proporcionais ao inverso da amplitude do erro. Argumentamos que em tal limite as três abordagens são resistentes a outliers e também são equivalentes. Além disso, esta abordagem sugere um menor custo computacional para o processo de inversão devido à redução de simulações numéricas a serem realizadas e à rápida convergência do processo de otimização. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Petróleo Brasileiro S.A | pt_BR |
dc.identifier.citation | LIMA, João Victor Tomaz de. Abordagens robustas para problemas inversos baseados nas estatísticas generalizadas de Rényi, Tsallis e de Kaniadakis. 2022. 79f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47117 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Física | pt_BR |
dc.subject | Problemas inversos | pt_BR |
dc.subject | Estatísticas robustas | pt_BR |
dc.subject | Estatísticas generalizadas | pt_BR |
dc.subject | Leis de erro | pt_BR |
dc.subject | Inversão sísmica | pt_BR |
dc.subject | Função de influência | pt_BR |
dc.title | Abordagens robustas para problemas inversos baseados nas estatísticas generalizadas de Rényi, Tsallis e de Kaniadakis | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
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