Repositório RCAAP

O propósito deste trabalho é fazer uma análise Bayesiana conjugada e utilizar métodos amostrais na teoria de filas, em particular para os sistemas M/M/1, M/M/1/k, M/M/c e M/M/ ∞. Nosso maior interesse reside no estudo das chamadas medidas de desempenho: número de usuários no sistema e na fila, tempo de permanência no sistema e na fila e comprimento do período ocioso e ocupado, pois são essas medidas que nos fornecem o comportamento do sistema. Concentramos a atenção nas distribuições preditivas das medidas de desempenho. Na análise Bayesiana conjugada, mostramos que a escolha da priori é fundamental para que tenhamos distribuições preditivas com momentos. Mas esta escolha nem sempre é feita de maneira natural, e notamos que a análise Bayesiana conjugada pode se mostrar bastante complexa. Para evitarmos os problemas surgidos com a análise Bayesiana conjugada, sugerimos a utilização de métodos amostrais, através de uma técnica bastante original. Com o algoritmo Sampling-Importance-Resampling (SIR) simulamos as distribuições preditivas das medidas de desempenho. Com o histograma de Berger determinamos a informação a priori de p (intensidade de tráfego), que pode ser feito via MINITAB. Para a utilização deste procedimento necessitamos somente da informação a priori da intensidade de tráfego.

Esta dissertação apresenta um estudo de algoritmos de visualização em Computação Gráfica e descreve a implementação de alguns deles no módulo de visualização do (SM)2 - Sistema de Modelagem de Sólidos Multirepresentacional, em desenvolvimento pelo grupo de Computação Gráfica e Processamento de Imagens do ICMSC/USP, e permite a descrição de objetos por instanciamento de primitiva, varreduras translacional e rotacional ou por semiespaços definidos implicitamente. A principal representação interna dos sólidos é uma estrutura B-Rep (Boundary Representation). O estudo bibliográfico realizado engloba vários algoritmos de remoção de linhas/superfícies ocultas, uso de modelos de iluminação local e global e a geração de diferentes efeitos de iluminação, como técnicas de tonalização, fontes de luz, sombra, textura e transparência. Como parte deste trabalho, foi implementado um módulo de visualização para o (SM)2. Este módulo possui uma interface para a manipulação de parâmetros da visualização e permite visualizar os sólidos B-Rep na representação fio-de-arame e na forma iluminada. A visualização iluminada utiliza uma versão otimizada do algoritmo seanline para a remoção de superfícies ocultas. Diferentes técnicas de tonalização podem ser empregadas (Flat, Gouraud e Phong). Além disso, o usuário pode definir várias fontes de luz, bem como definir diferentes propriedades de materiais, como cor, coeficientes de reflexão e transparência. Este trabalho permitiu a visualização eficiente de sólidos.

O teste de programas concorrentes tem sido objeto de preocupação nos últimos anos; mesmo assim, as iniciativas tomadas nesta área têm sido tímidas, com um número pequeno de publicações. A maioria das propostas para teste de programas concorrentes procura usar ao máximo o que já se tem feito para o teste de programas seqüenciais, procurando tratar com mais atenção aquelas construções que são específicas para programas concorrentes. Nesta dissertação estudam-se o teste estrutural de programas seqüenciais e a ferramenta POKE-TOOL, que apóia a aplicação dos critérios Potenciais Usos; discutem-se propostas de teste de programas concorrentes, objetivando a configuração da POKE-TOOL para o teste de programas concorrentes. Dentro deste escopo, propõe-se uma linguagem intermediária para programas concorrentes (LIConc), procurando considerar vários aspectos de linguagens de programação concorrente do tipo procedimental e implementa-se o módulo que mapeia programas escritos em Occam para programas escritos na LIConc. Essa abordagem possibilita que a extensão da POKETOOL para apoiar o teste de programas concorrentes mantenha a característica de multilinguagem já apresentada pela POKE-TOOL para programas seqüenciais.

Neste trabalho é apresentada uma análise do método JSD (Jackson System Development), como uma abordagem operacional para o desenvolvimento de sistemas. Faz-se também um breve resumo das características principais das Ferramentas de Software para Apoio por Computador ao Desenvolvimento de Software (CASE), visando dar uma idéia da evolução dessa área. Baseando-se nesses conceitos é apresentada uma ferramenta do tipo CASE, para apoio à especificação de sistemas chamada Analisador de Especificações Operacionais (AnEsp0). O AnEsp0 é parte do Ambiente de Desenvolvimento baseado na Abordagem Operacional - ADAO, que apoiará parte do ciclo de vida de desenvolvimento, de maneira a obter um protótipo executável do sistema alvo. O AnEsp0 é uma ferramenta dedicada exclusivamente a apoiar a fase de especificação, de sistemas que são desenvolvidos usando as diretrizes dos quatro primeiros passos do método JSD. A especificação criada é armazenada em formato interno em uma base de dados, estando disponível para obtenção de relatórios auxiliares de consistência, validação e referências cruzadas, bem como para ser utilizada na geração de um protótipo do Sistema de Informação.

Uma grande variedade de materiais sao manufaturados em grandes unidades por processos nos quais o tamanho da unidade de produçao e restrito pela natureza da maquina utilizada. O problema de recorte de estoque e o de formular um esquema para o recorte das unidades de produçao em peças dos tamanhos encomendadas pelos clientes. Este estudo descreve modificaç-Oes para o modelo de recorte de estoque de Gilmore-Gomory que melhoram as características das soluçoes geradas. Mudanças Bao propostas para as restriçoes como tambem para a funçao objetivo. O ponto principal e que maxzcnao do lucro, ao inves de minimizac-ao da perda percentual, e a real meta que deve ser perseguida. Um conjunto de problemas exemplo resolvido e tempos computacionais sao fornecidos.

Studying and analyzing crime patterns in big cities is a challenging spatio-temporal problem. The difficulty of the problem is linked to different factors such as data modeling, unsophisticated hotspot detection techniques, spatio-temporal patterns, and study delimitation. Previous works have mostly focused on the analysis of crimes with the intent of uncovering patterns associated to social factors, seasonality, and urban activities in whole districts, regions, and neighborhoods. Those tools can hardly allow micro-scale crime analysis closely related to crime opportunity, whose understanding is fundamental for planning preventive actions. Given that, enabling a combined analysis of spatial patterns and the visualization of the different crime patterns hidden in their evolution over time is another challenge faced by most crime analysis tools. In this dissertation, we propose a set of approaches for interactive visual crime analysis. Relying on machine learning methods, statistical and mathematical mechanisms, and visualization, each proposed methodology focus on solving specific crime-related problems. These proposed tools to explore specific locations of the city turned out to be essential for domain experts to accomplish their analysis in a bottom-up fashion, revealing how urban features related to mobility, passerby behavior, and presence of public infrastructures (e.g., terminals of public transportation and schools) can influence the quantity and type of crimes. The effectiveness and usefulness of the proposed methodologies have been demonstrated with a comprehensive set of quantitative and qualitative analyses, as well as case studies performed by domain experts involving real data of different-sized cities. The experiments show the capability of our approaches in identifying different crime-related phenomena.

O alinhamento de seqüências biológicas é uma operação básica em Bioinformática, já que serve como base para outros processos como, por exemplo, a determinação da estrutura tridimensional das proteínas. Dada a grande quantidade de dados presentes nas seqüencias, são usadas técnicas matemáticas e de computação para realizar esta tarefa. Tradicionalmente, o Problema de Alinhamento de Seqüências Biológicas é formulado como um problema de otimização de objetivo simples, onde alinhamento de maior semelhança, conforme um esquema de pontuação, é procurado. A Otimização Multi-Objetivo aborda os problemas de otimização que possuem vários critérios a serem atingidos. Para este tipo de problema, existe um conjunto de soluções que representam um "compromiso" entre os objetivos. Uma técnica que se aplica com sucesso neste contexto são os Algoritmos Evolutivos, inspirados na Teoria da Evolução de Darwin, que trabalham com uma população de soluções que vão evoluindo até atingirem um critério de convergência ou de parada. Este trabalho formula o Problema de Alinhamento de Seqüências Biológicas como um Problema de Otimização Multi-Objetivo, para encontrar um conjunto de soluções que representem um compromisso entre a extensão e a qualidade das soluções. Aplicou-se vários modelos de Algoritmos Evolutivos para Otimização Multi-Objetivo. O desempenho de cada modelo foi avaliado por métricas de performance encontradas na literatura.

Dentro da bioinformática uma das atividades mais realizadas é o alinhamento de seqüências biológicas [1]. Seus resultados são utilizados em várias atividades que desdobram-se em áreas de pesquisa interdisciplinares com geração de diversos subprodutos. Sendo uma das primeiras etapas de tais tarefas, o multialinhamento é então importante para garantir a qualidade dos resultados obtidos em vários estudos do material genético. Para este trabalho espera-se a reprodução dos resultados já publicados na área [2]; [3]; [4]; [5]; [6]). A implementação de um programa de multialinhamento global de seqüências biológicas utilizando uma abordagem iterativa estocástica por algoritmo genético, uma forma relativamente recente [7] de se atacar tal problema. Obtenção de um panorama sobre as soluções alternativas existentes

Neste trabalho desenvolvemos um novo algoritmo para clustering para dados de expressão gênica. As abordagens tradicionais utilizam um conjunto de dados na forma de uma tabela de duas dimensões, onde as linhas são os genes e as colunas são as condições experimentais. Nós utilizamos uma estrutura de três dimensões, acrescentando fatias de tempo. Implementamos nosso algoritmo e testamos com conjuntos de dados sintéticos e dados reais, usando índices de validação para comparar os resultados obtidos pelo nosso algoritmo com os resultados produzidos pelo algoritmo TriCluster. Os resultados mostraram que o nosso algoritmo é bom para dados de expressão gênica em três dimensões e pode ser aplicado a dados de outros domínios

Em Aprendizado de Máquina e Mineração de Dados, muitos dos trabalhos de classificação reportados na literatura envolvem classificação plana (flat classification), em que cada exemplo é associado a uma dentre um conjunto finito (e normalmente pequeno) de classes, todas em um mesmo nível. Entretanto, existem problemas de classificação mais complexos em que as classes a serem preditas podem ser dispostas em uma estrutura hierárquica. Para esses problemas, a utilização de técnicas e conceitos de classificação hierárquica tem se mostrado útil. Uma das linhas de pesquisa com grande potencial para a utilização de tais técnicas é a Bioinformática. Dessa forma, esta dissertação apresenta um estudo envolvendo técnicas de classificação hierárquica aplicadas à predição de classes funcionais de proteínas. No total foram investigados doze algoritmos hierárquicos diferentes, sendo onze deles representantes da abordagem Top-Down, que foi o enfoque da investigação realizada. O outro algoritmo investigado foi o HC4.5, um algoritmo baseado na abordagem Big- Bang. Parte dos algoritmos estudados foram desenvolvidos com base em uma variação da abordagem Top-Down, denominada de Top-Down Ensemble, que foi proposta neste estudo. Alguns do algoritmos baseados nessa nova abordagem apresentaram resultados promissores, superando os resultados dos demais algoritmos. Para avaliação dos resultados, foi utilizada uma medida específica para problemas hierárquicos, denominada taxa de acerto dependente da profundidade. Além dessa, outras três medidas de avaliação foram utilizadas, de modo a comparar os resultados reportados por diferentes medidas

É rara a preocupação com a qualidade de implementação de software. Pode-se observar que as estruturas internas dos softwares são freqüentemente complexas e desorganizadas, especialmente no caso dos softwares que são ditos orientados a objetos. Essa complexidade afeta diretamente a manutenibilidade e a susceptibilidade a erros, dificultando a alteração e a adição de novas funcionalidades aos softwares. As próprias alterações, inerentes aos softwares, os tornam mais complexos, o que agrava o problema. Neste contexto, acredita-se que o controle da complexidade pode levar a produtos de software de melhor qualidade. Assim, trata-se neste trabalho da manutenção preventiva, implementada por meio de inspeções, refatorações e análise de métricas. São estudadas falhas de manutenibilidade em uma amostra de programas orientados a objetos e, a partir dos resultados, são propostos artefatos de apoio para um processo de inspeção de software e modelos para os produtos de trabalho gerados nesse processo. Propõe-se o uso da técnica de leitura PBR (Leitura Baseada em Perspectivas) como uma maneira de se melhorar a detecção de falhas de manutenibilidade. Finalmente, a proposta deste trabalho foi validada por meio de um estudo de caso

Este trabalho verifica a possibilidade de se aplicar Algoritmos Evolutivos no aprendizado on-line de jogos. Alguns autores concordam que Algoritmos Evolutivos não são aplicáveis na prática para se atingir o objetivo em questão. É com a intenção de contestar a veracidade desta afirmação que foi desenvolvido o presente trabalho. Para atingir o objetivo proposto, foi desenvolvido um jogo de computador, no qual o algoritmo de aprendizado gera estratégias inteligentes e adaptativas para os caracteres não controlados pelo jogador através de um algoritmo evolutivo. Desta forma, a função do algoritmo evolutivo é fazer com que a estratégia utilizada pelo computador se adapte à estratégia utilizada pelo usuário a cada vez que joga. É apresentada uma revisão bibliográfica a respeito de Computação Evolutiva e as técnicas utilizadas para implementar comportamentos inteligentes para os caracteres controlados por computador nos jogos atuais, esclarecendo suas vantagens, desvantagens e algumas possíveis aplicações. São também explicados o jogo e os algoritmos implementados, assim como os experimentos realizados e seus resultados. Por fim, é feita uma comparação do algoritmo evolutivo final com uma outra técnica de adaptação, chamada Dynamic Scripting. Assim, este trabalho oferece contribuições para o campo de Computação Evolutiva e Inteligência Artificial aplicada a jogos

O ganho crescen te de desempenho nos computadores modernos tem impulsionado os trabalhos científicos nas áreas de simulação computacional. Muitos autores utilizam em suas pesquisas ferramentas comerciais que limitam seus trabalhos ao esconder os algoritmos internos destas ferramentas e dificultam a adição de dados in-vivo nestes trabalhos. Este trabalho explora esta lacuna deixada por aqueles autores. Elaboramos um arcabouço computacional capaz de reproduzir os fenômenos óticos e fisiológicos do sistema visual. Construímos com superfícies quádricas os modelos esquemáticos do olho humano e propomos um algoritmo de traçado de raio realístico. Então realizamos um estudo nos modelos esquemáticos e a partir deles mais a adição de dados in-vivo obtidos de um topógrafo de córnea extraímos informações óticas destes modelos. Calculamos os coeficientes e Zernike dos modelos para tamanhos diversos de pupila e obtivemos medidas de aberração do olho humano. Os resultados encontrados estão de acordo com os trabalhos relacionados e as simulações com dados in-vivo estão consoantes com as produzidas por um aparelho de frente de onda comerciais. Este trabalho é um esforço em aproveitar as informações adquiridas pelos equipamentos modernos de oftalmologia, além de auxiliar o entendimento de sistemas visuais biológicos acabam também em auxiliar a elaboração de sistemas de visão artificial e os projetistas de sistemas óticos

Técnicas para geração de malhas volumétricas não estruturadas podem ser divididas em três categorias principais: técnicas baseadas em Octree, técnica de avanço de fronteira e técnicas Delaunay. Este trabalho faz uso de uma proposta para geração de malhas volumétricas não estruturadas baseada em uma técnica que utiliza uma triangulação adaptativa que contém similaridades com os métodos de geração de malhas baseados em Octree. Esta triangulação, além de decompor o domínio, oferece suporte para a construção de funções implícitas que aproximam a superfície do objeto de interesse. As funções implícitas são obtidas a partir de nuvens de pontos pelo método de Partição da Unidade Implícita - PUI. Um processo de poligonalização discretiza a isosuperfície fornecida pela função implícita gerando uma malha de triângulos superficial. Uma malha volumétrica é gerada a partir da malha superficial utilizando os tetraedros que decompõem o domínio criados pela triangulação. Apresentamos nesta tese um método original para a poligonalização de isosuperfícies obtidas através de nuvens de pontos. Apresentamos também uma abordagem para o melhoramento de malhas volumétricas baseadas na aplicação do conceito de molas virtuais. O foco principal é gerar malhas de qualidade para serem usadas em simulações de fluidos em artérias do corpo humano

Arquiteturas de referência são construídas por combinarem as melhores praticas, padrões, plataformas e componentes para a construção e padronização de sistemas de software de um determinado domínio. De fato, diversas arquiteturas de referência podem ser encontradas para o domínio de sistemas embarcados, motivadas principalmente pela importância e complexidade crescentes que esses sistemas de software vêm apresentando. Dentre as atividades para elaboração de uma arquitetura de referência, a descrição apropriada dessa arquitetura é essencial para permitir que ela seja de fato utilizada. Contudo, não há na literatura um consenso sobre qual a melhor maneira de descrever arquiteturas de referência do domínio de sistemas embarcados, os tipos de informação que devem ser capturados ou ainda o conjunto de pontos de vista que pode ser construído. Visando sistematizar e padronizar a representação de arquiteturas de referência de sistemas embarcados, este trabalho propõe o método ProSA-Re. O método baseia-se nos resultados de uma revisão sistemática conduzida sobre o assunto e estabelece um conjunto de atividades e diretrizes para a construção da representação de arquiteturas de referência de sistemas embarcados. O método também esclarece o ciclo de vida de arquiteturas de referência, de modo a auxiliar na manutenção e na evolução das representações construídas com o seu apoio. Para ilustrar o ProSA-Re, uma representação da arquitetura de referência de sistemas multiagentes locais foi elaborada. Em seguida, a realização de uma avaliação com especialistas da área de arquitetura de software e um estudo de caso com usuários dessa representação permitiram a identicação de vantagens e limitações desse método. Espera-se que os resultados alcancados nesta dissertação possam contribuir para o reúso do conhecimento arquitetural e o desenvolvimento mais eficiente de sistemas de software do domínio de sistemas embarcados

Este trabalho propõe políticas para servidores Web baseados em sessões, visando ao oferecimento de garantias de qualidade de serviço (Quality of Service - QoS) a seus usuários. Para o fornecimento de QoS, dois tipos de políticas são consideradas: as responsáveis pela diferenciação de serviços e as responsáveis pelo controle de admissão. Alguns algoritmos de escalonamento foram desenvolvidos com o objetivo de oferecer melhores serviços para as sessões prioritárias: o algoritmo de escalonamento baseado em sessão (SBSA) e o algoritmo de escalonamento baseado em sessão com diferenciação de serviços (SBSA-DS). Quanto ao controle de admissão, foram consideradas duas novas políticas, as quais utilizam diferentes parâmetros para a tomada de decisão e têm como objetivo garantir a finalização do maior número de sessões prioritárias. A partir dos resultados obtidos nos experimentos realizados por meio de simulação, constatou-se que o emprego dos algoritmos e das políticas desenvolvidos melhora o atendimento das sessões para as quais deve ser oferecido um serviço preferencial. Portanto, em servidores Web preocupados com a garantia de QoS para seus usuários, os quais interagem com o sistema por meio de sessões, o uso dessas novas técnicas se mostra adequado

Nas últimas décadas, diversas propostas de técnicas e de processos visando aumentar a sustentabilidade da agricultura ganharam evidência. Tais propostas geram novos modelos de planejamento em que devem ser considerados aspectos técnicos e ecológicos de produção, bem como o acesso de pequenos agricultores familiares ao mercado consumidor. Neste tipo de planejamento da produção, a rotação de culturas desempenha um papel fundamental, pois contribui para a manutenção dos recursos produtivos, para a minimização do uso de recursos não-renováveis e para o controle biológico da população de herbívoros, patógenos e plantas espontâneas. Nesta tese abordamos dois problemas de Programação de Rotação de Culturas (PRC) focados na produção de base sustentável de hortaliças: o problema de PRC com restrições de Adjacências (PRC-A) e o problema de PRC com atendimento da Demanda (PRC-D). O planejamento da produção de hortaliças é complexo pois envolve, em geral, um grande número de culturas com limitações específicas quanto à época de plantio e com períodos de cultivo e produtividades muito variáveis. A programação de rotação de culturas para as áreas de plantio é formulada como um modelo de otimização 01 e, para os dois problemas, em cada programação considera se tanto aspectos técnicos (época de plantio e colheita etc.) quanto ecológicos (adubação verde, pousio etc.). No problema PRC-A o objetivo é a maximização da ocupação das áreas produtivas em que as restrições de plantio são estendidas às áreas adjacentes. Como a formulação matemática para o problema tem, em geral, um número muito grande de restrições e variáveis, com matriz de restrições esparsa e bloco-diagonal, o modelo é reformulado com a Decomposição DantzigWolfe, o que permitiu sua resolução por procedimentos baseados em geração de colunas, heurísticos e exatos. No problema PRC-D desejase suprir a demanda de um conjunto de hortaliças tendo-se disponível um conjunto de áreas heterogêneas. As culturas passíveis de plantio, bem como as suas produtividades, dependem da área considerada. O problema foi formulado como um modelo de otimização linear em que cada variável está associada a uma programação de rotação de culturas. O modelo contém potencialmente um número grande de programações de rotação e é resolvido por geração de colunas. Experimentos computacionais usando instâncias baseadas em dados reais confirmam a eficácia dos modelos e das metodologias propostos para os problemas

Esta dissertação de mestrado apresenta o projeto, implementação e teste de um gerador de carga de trabalho para servidores Web que permite a caracterização de sessões e que representa uma carga real. O gerador desenvolvido gera carga visando à alimentar programas que simulam o comportamento de servidores Web. Para a definição dos parâmetros utilizados no gerador de carga sintética desenvolvido, diversos estudos sobre a carga em servidores Web encontrados na literatura, logs de servidores Web reais e benchmarks para servidores Web, foram utilizados. Vários algoritmos de controle de admissão e de escalonamento de requisições descritos na literatura foram implementados para teste e validação do gerador desenvolvido. Visando a utilização de sessões, é proposto nesta dissertação um algoritmo de controle de admissão, RED-SB (Random Early Detection - Session Based) que se baseia em um algoritmo (RED) que não considera sessão. Esses algoritmos foram executados utilizando-se um modelo de simulação de servidor Web com suporte a diferenciação de serviços, chamado SWDS (Servidor Web com Diferenciação de Serviços)

Este trabalho de pesquisa é dedicado ao desenvolvimento, análise e implementação de um novo esquema upwind de alta resolução (denominada PFDPUS) para a aproximação de termos convectivos em leis de conservação e problemas relacionados em mecânica dos fluídos. Usando variáveis normalizadas de Leonard, o equema PFDPUS é baseado em uma função polinomial por partes que satisfaz os critérios de estabilidade CBC e TVD. O desempenho do esquema PEDPUS é investigado na solução das equações de advecção de escalares, Burgers, Euler e MHD. O novo esquema é então aplicado para simular escoamentos incompressíveis envolvendo superfícies livres móveis. Para tanto, o esquema PFDPUS é implementado dentro do software CLAWPACK para problemas compressíveis, e no código Freeflow para poblemas incompressíveis. Os resultados numéricos são comparados com dados experimentais, numéricos e analíticos

O principal objetivo deste trabalho é desenvolver procedimentos inferências em uma perspectiva bayesiana para modelos de sobrevivência com (ou sem) fração de cura baseada na distribuição exponencial por partes. A metodologia bayesiana é baseada em métodos de Monte Carlo via Cadeias de Markov (MCMC). Para detectar observações influentes nos modelos considerados foi usado o método bayesiano de análise de influência caso a caso (Cho et al., 2009), baseados na divergência de Kullback-Leibler. Além disso, propomos o modelo destrutivo binomial negativo com fração de cura. O modelo proposto é mais geral que os modelos de sobrevivência com fração de cura, já que permitem estimar a probabilidade do número de causas que não foram eliminadas por um tratamento inicial