CONTRIBUIÇÃO PARA RECONHECIMENTO DE SUBSTÂNCIA COM REDES CONVOLUCIONAIS A PARTIR DE IMAGENS DE SENSORES RPS.
Ressonância de Plasmon de Superfície. Rede Neural Convolucional. Análise
biomolecular. Extração de padrões.
Este trabalho investiga a integração entre sensores de Ressonância de Plasmon de Superfície (SPR) e Redes Neurais Convolucionais (CNNs), com o objetivo de otimizar a identificação de substâncias aquosas com diferentes índices de refração. A abordagem proposta utiliza imagens SPR geradas por um sensor baseado no prisma PPBIO, operando no modo AIM, como entrada para uma arquitetura convolucional desenvolvida para reconhecer padrões ópticos complexos. O embasamento teórico recorre a autores como Santana (2017) e Farias e Rossi (2021), que destacam a capacidade das CNNs em extrair características relevantes de sinais visuais, e a estudos sobre sensores SPR (Conceição et al., 2021; Oliveira, 2016; Carvalho et al., 2003; Sales, 2024), que enfatizam a necessidade de ferramentas automatizadas e sensíveis para análise biomolecular. A metodologia adotada combina revisão bibliográfica e experimentação, com treinamento do modelo em imagens simuladas representando cinco diferentes índices de refração. A arquitetura alcançou acurácia de 100% nessas classes, com tempo médio de inferência de 170 ms por imagem e tempo total de treinamento inferior a 23 minutos em 20 épocas. A validação experimental utilizou imagens reais de água deionizada, PBS e hipoclorito, obtendo taxa de reconhecimento superior a 93%, comprovando a capacidade do modelo em lidar com dados não simulados. Além disso, uma análise comparativa foi conduzida com o algoritmo k-NN, revelando a superioridade da CNN em termos de desempenho e generalização. Os resultados obtidos demonstram que o uso de CNNs na análise de sinais SPR pode reduzir significativamente etapas de pré e pós-processamento, aumentar a velocidade de detecção e fornecer uma boa ferramenta para a identificação rápida e precisa de analitos em ambientes laboratoriais e clínicos. Assim, a integração entre sensores ópticos e modelos de aprendizado profundo mostra-se eficaz na detecção de variações sutis no índice de refração de soluções aquosas.