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26/02/2018 1 Carlos Montanari Grupo de Química Medicinal NEQUIMED/IQSC/USP Departamento de Química e Física Molecular Instituto de Química de São Carlos email: [email protected] http://www.nequimed.iqsc.usp.br/ Carlos Montanari IQSC, 2018 Quimiometria SQM0488 – Análise Exploratória de Dados em Química Salas 4 e 1/Q5 (Segundas e Sextas, 13h50-15h50) Sala 7)

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Carlos MontanariGrupo de Química Medicinal

NEQUIMED/IQSC/USPDepartamento de Química e Física Molecular

Instituto de Química de São Carlosemail: [email protected]

http://www.nequimed.iqsc.usp.br/

Carlos MontanariIQSC, 2018

QuimiometriaSQM0488 –

Análise Exploratória de Dados em Química

Salas 4 e 1/Q5 (Segundas e Sextas, 13h50-15h50)

Sala 7)

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Bibliografia

1. Marcia Miguel Castro Ferreira “Quimiometria - Conceitos, Métodos E Aplicações”. Editora Unicamp. 2015

1. Benício B. Neto, Ieda S. Scarminio, Roy, E. Bruns “Como fazer experimentos”, Ed. da UNICAMP, Campinas, 2001

Conteúdo

1. Mineração de dados

2. Estudo de casos

3. Produção e análise de dados

4. Construção de modelos

4.1Regressão, classificação, híbridos

5. Experimentos

6. Validação e interpretação

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Componentes de avaliação

Participação

☺ frequência das aulas

☺ Participação nas aulas

Investigação e comunicação

☺ Seleção de temas

☺ Monografia

☺ Apresentação oral

Primeiro teste de avaliação (80 %)…………………. Maio 2018

☺ A realizar ao meio do semestre, durante as aulas. Apresentação

Segundo teste de avaliação (20 %)…………………. Julho 2018

☺ A realizar no final do semestre. Monografia. Baseado em solução de um problema (PBL) sobre assunto de seu interesse (mesmo grupo da primeira avaliação). Carregar na página do Gdrive até 06/07/2018

Definições?Não tem uma definição universal!

Quimiometria é a disciplina química que usa

métodos matemáticos e estatísticos para:

→ Planejar ou selecionar condições ótimas

de medidas e experimentos, e

→ Extrair o máximo de informação de

dados químicos

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Quimiometria e Laboratórios Inteligentes

1.Ensaio (processos analíticos em tecnologia)2.Qualidade por planejamento

1.Programas acadêmicos e industriais3.Economia de custo e tempo4.Modelagem quantitativa

1.Quão efetivo é o processo de validação5.Otimização

Motivações para o planejamento

Tendência comportamental

Automático: produto de hábitos e rotinas

Planejado: busca intencional de vários objetivos

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TécnicasNão há uma técnica. Use várias em várias etapas, mas

que sejam ortogonais!

1. Pré-processamento

2. Seleção de variáveis

3. Análise de componentes principais (PCA)

4. Análise de agrupamentos (HCA)

5. Similaridade química por analogia (SIMCA)

6. Análise de regressão multivariada (MRA)

7. PCR, PLS, ANN

Modelos

1 Procedimento guiado por teoria1.1 Sistemas complexos mal definidos

1.1.1. Conhecimento prévio insuficiente

1.1.2. Informação prévia incerta sobre a estrutura do modelo

1.1.3. Conhecimento insuficiente sobre os fatores de interferência

2. Procedimento guiado por dados2.1. Falta de conhecimento prévio sobre a

estrutura do modelo matemático

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Problemas em predição

1. Grande coleção de dados

1.1. Mais variáveis do que objetos

1.1.1. Problema: dimensionalidade

2. Capacidade preditiva do modelo ruim

3. Resultado: extração irrelevante de conhecimento

Planejamento de

experimentos (DOE) e

Quimiometria

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Quimiometria

1. Análise de dados:

1.1. Extração de informação dos dados químicos

2. Planejamento experimental:

2.1. Conteúdo de informação dos dados

3. Modelagem:

3.1. Investigação das relações complicadas

4. Obtenção de dados multivariados a partir de experimentos

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X Y C

Variáveis Classe

1, 2, 3, ..., p 1, 2, 3, ..., r 1

Classes

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Estratégias quimiométricas

Dados Exploração de dados

OtimizaçãoRegressãoClassificação

Análise de agrupamentos

Experimentos

Planejamento experimental

Problema Objetivo

s

Hipótese

s

Modelo qualitativo Modelo quantitativo Modelo empírico

Quimiometria

Quimiometria sem equações (ou quase nenhuma) é designado para aqueles que desejam explorar o poder das ferramentas quimiométricas, mas são desencorajados pelo alto nível da matemática encontrada em muitos livros e manuais de software.

A ênfase da disciplina está na correta aplicação e interpretação de métodos quimiométricos para solucionar os problemas da vida real do químico.

O objetivo é ensinar da forma mais simples possível, para que os(as) alunos(as) tornem-se bons praticantes e gerentes em quimiometria.

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Livro Didático

Bem vindo ao século doplanejamento e da predição

Arieh Warshel, Prêmio Nobel de Química 2013

"desenvolvimento de modelos

multi-escala em sistemas químicos complexos"

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