MobDeep: um arcabouço para geração de dados de mobilidade urbana utilizando aprendizado profundo

bibo.pageEnd139
dc.contributor.advisor1Mota, Vinícius Fernandes Soares
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-8341-8183
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9305955394665920
dc.contributor.authorRibeiro, Iran Freitas
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000202989006
dc.contributor.authorLatteshttps://orcid.org/0000-0002-0298-9006
dc.contributor.referee1Rocha, Antônio Augusto de Aragão
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5495-1923
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5784860269030800
dc.contributor.referee2Villaca, Rodolfo da Silva
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000280513978
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3755692723547807
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:55Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:55Z
dc.date.issued2021-09-03
dc.description.abstractUnderstanding the mobility among mobile network devices is critical for different types of networks, such as wireless networks, vehicular networks, or ad hoc networks. In this sense, the availability of urban mobility data is essential to evaluate these networks’ performance. One can investigate the impact of mobility using synthetic models or realistic mobility data. Although synthetic models attempt to reproduce real mobility characteristics, they may not reflect the realism of the studied scenario. Furthermore, the gathering and disseminating of urban mobility data face challenges such as data collection, handling of missing information, and privacy protection. An alternative to tackle this problem is the generation of synthetic data based on the original data, preserving its characteristics while maintaining its privacy. Considering that urban mobility data are highly time-dependent, they may be represented as time series. Thus, in this work, we propose MobDeep, a deep learning-based framework to generate and evaluate urban mobility time series models. In this work, we use a statistical model (ARIMA) and three deep learning-based models (GANs) to simulate time series. We validate the proposed solution using an open dataset that contains information about bicycle rentals in US cities and a private dataset that contains information about the urban traffic in Vitória-ES, reported by the WAZE users. The evaluation results show that the proposed solution using deep learning-based models can generate synthetic data with the same characteristics as the real ones. With this approach, the models can be shared, allowing the generation of synthetic data and preserving the privacy of the original dataset.
dc.description.resumoEntender a mobilidade dos componentes de redes móveis é fundamental para diversos tipos de redes, como redes sem fio, redes veiculares ou ad hoc. Nesse sentido, o estudo e acesso a dados de mobilidade urbana se mostram imprescindíveis para avaliar o desempenho dessas redes. O impacto da mobilidade é investigado por meio de modelos sintéticos ou dados de mobilidade reais. Embora modelos sintéticos tentem reproduzir características reais de mobilidade, podem não refletir o realismo do cenário estudado. O acesso e divulgação de dados de mobilidade urbana é limitado por desafios na coleta dos dados, tratamento de informações faltantes e garantias de privacidade. Uma alternativa a esse problema é a geração de dados sintéticos, a partir de dados reais, que possam preservar as características dos dados enquanto mantém a sua privacidade. Considerando que dados de mobilidade urbana são altamente dependentes do tempo, é possível tratá-lo como séries temporais. Assim, neste trabalho propomos o MobDeep, um arcabouço baseado em aprendizado profundo para geração e avaliação de modelos de séries temporais de mobilidade urbana. Neste trabalho, utilizamos um modelo estatístico (ARIMA) e três modelos baseados em aprendizado profundo (GANs) para simulação das séries temporais. Para validar a solução proposta, os modelos são treinados com duas bases de dados: uma base aberta, com informações sobre locações de bicicletas em cidades dos Estados Unidos; e; uma base privada que possui informações sobre o trânsito da cidade Vitória-ES, que são reportadas pelos usuários do aplicativo WAZE. Os modelos treinados são usados para geração de bases sintéticas que, posteriormente, têm seu desempenho avaliado por meio de análises qualitativas e quantitativas. Os resultados das avaliações mostram que a solução proposta, utilizando os modelos baseados em aprendizado profundo, consegue gerar dados sintéticos com as mesmas características dos dados reais. Desta forma, os modelos podem ser compartilhados, permitindo a geração de dados sintéticos, preservando a privacidade dos dados originais.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/15080
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Informática
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Informática
dc.rightsopen access
dc.subjectMobilidade urbana
dc.subjectséries temporais
dc.subjectredes generativas adversárias
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqCiência da Computação
dc.titleMobDeep: um arcabouço para geração de dados de mobilidade urbana utilizando aprendizado profundo
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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