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Tipo: Tese
Título: Independent vector analysis with flexible statistical modeling for multimodal data fusion: from blind source separation to misinformation detection
Autor(es): Damasceno, Lucas de Paula
Orientador: Cavalcante, Charles Casimiro
Coorientador: Boukouvalas, Zois
Palavras-chave em português: Análise de vetores independentes;Desinformação multimodal;Separação cega de fontes;Estimação por máxima entropia;Detecção de fake news
Palavras-chave em inglês: Independent vector analysis;Multimodal misinformation;Blind source separation;Maximum entropy estimation;Fake news detection
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Data do documento: 2025
Citação: DAMASCENO, Lucas de Paula. Independent vector analysis with flexible statistical modeling for multimodal data fusion: from blind source separation to misinformation detection. 2025. 125 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: A extensa difusão de informações digitais, através de variados canais de comunicação, alterou de forma significativa a forma como as sociedades geram, consomem e interpretam o conhecimento. Entretanto, essa mudança também acentuou a disseminação de informações errôneas. A intricada natureza desse fenômeno se encontra em seu aspecto intrinsecamente multimodal, no qual imagens alteradas, textos enganosos e mídias sintéticas se entrelaçam, formando narrativas falsas que desafiam tanto a compreensão humana quanto a de máquinas. A presente tese investiga a urgente questão da identificação automatizada de desinformação multimodal a partir de uma base teórica alicerçada na Análise de Vetores Independentes (Independent Vector Analysis - IVA) e na análise estatística de sinais. Primeiramente, procede-se à revisão da fundamentação teórica da IVA, entendida como uma ampliação da Análise de Componentes Independentes (Independent Component Analysis - ICA), que expande a sua habilidade de modelar múltiplos conjuntos de dados por meio da investigação das interdependências entre modalidades. Com base nessa fundamentação, propõe-se uma metodologia de estimação de densidade multivariada fundamentada no Princípio da Máxima Entropia (MEP), que combina restrições globais e locais através do estimador de Maximização da Entropia Multivariada com Kernels (M-EMK). Este estimador oferece funções de densidade de probabilidade adaptáveis e expressivas, garantindo eficiência computacional por meio da integração Quasi-Monte Carlo, resultando na elaboração do algoritmo IVA-M-EMK. Além da separação de fontes, esta tese emprega a proposta formulada na identificação de desinformação multimodal, na qual variados tipos de dados, incluindo texto, imagens e embeddings semânticos, são analisados em conjunto a fim de evidenciar consistências e contradições subjacentes. Ao reconhecer que os sinais enganosos costumam exibir características esparsas e organizadas, emprega-se o IVA-SPICE, que integra a esparsidade estruturada por meio da estimativa de covariância inversa, permitindo o tratamento eficiente de espaços multimodais em alta dimensão. As investigações experimentais revelam que a estrutura sugerida, fundamentada em IVA, supera as metodologias tradicionais unimodais e de fusão simplificada em múltiplos conjuntos de dados, obtendo maior precisão, capacidade de generalização e explicabilidade. De forma resumida, esta tese fundamenta a Análise de Vetores Independentes, combinada à modelagem adaptativa de densidade e à esparsidade estruturada, como uma base sólida, escalável e passível de interpretação para a integração de dados multimodais.
Abstract: The widespread dissemination of digital information through various communication channels has significantly altered the way societies generate, consume, and interpret knowledge. However, this shift has also accentuated the spread of misinformation. The intricate nature of this phenomenon lies in its inherently multimodal aspect, in which altered images, misleading texts, and synthetic media intertwine, forming false narratives that defy both human and machine comprehension. This thesis investigates the urgent issue of automated identification of multimodal misinformation based on a theoretical framework grounded in Independent Vector Analysis (IVA) and statistical signal analysis. First, we review the theoretical foundation of IVA, understood as an extension of Independent Component Analysis (ICA), which expands its ability to model multiple data sets by investigating the interdependencies between modalities. Based on this foundation, we propose a multivariate density estimation methodology based on the Maximum Entropy Principle (MEP), which combines global and local constraints through the Multivariate Entropy Maximization with Kernels (M-EMK) estimator. This estimator offers adaptive and expressive probability density functions, ensuring computational efficiency through Quasi-Monte Carlo integration, resulting in the development of the IVA-M-EMK algorithm. Besides source separation, this thesis applies the proposed approach to identifying multimodal misinformation, in which various data types, including text, images, and semantic embeddings, are analyzed together to highlight underlying consistencies and contradictions. Recognizing that misleading signals often exhibit sparse and organized characteristics, IVA-SPICE is employed, which integrates structured sparsity through inverse covariance estimation, enabling the efficient processing of high-dimensional multimodal spaces. Experimental investigations reveal that the proposed framework outperforms traditional unimodal and simplified fusion methodologies across multiple datasets, achieving greater accuracy, generalizability, and explainability. This thesis establishes Independent Vector Analysis, combined with adaptive density modeling and structured sparsity, as a solid, scalable, and interpretable foundation for multimodal data integration.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/87191
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/9942605900083407
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-4198-4064
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/4751699166195344
ORCID do Coorientador: https://orcid.org/0000-0002-5131-1891
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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