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Esta dissertação investiga a possibilidade de integração de Redes Neurais Artificiais (RNAs) e Método Estocásticos para previsão de séries temporais. O problema de previsão é geralmente abordado através de Métodos Estocásticos. Ultimamente, as RNAs têm sido muito utilizadas para a construção de previsores não lineares em diferente áreas de aplicações. Contudo, as arquiteturas da RNAs devem também ser parcimoniosas, ou seja, apenas considerar as entradas mais relevantes para realizar uma boa previsão. Assim, várias abordagens vêm sendo propostas para melhorar o projeto de arquitetura em problemas de previsão. Alguns exemplos destas abordagens são a combinação de RNAs e métodos Box 8c Jenkins, as técnicas de seleção usando métodos de poda de RNAs e modelos de RNAs com capacidade de processamento temporal. Além disso, as vantagens particulares dos previsores construídos seguindo tais abordagens podem ser combinadas através de comitês ou combinadores de previsão. Os experimentos desta dissertação foram realizados com dados sobre séries temporais de cotação de moedas e ações.

Em simulação de filas diferentes métodos de coleta de dados podem ser aplicados com características e problemas distintos. Um dos métodos mais utilizados é o batch means que consiste de uma grande rodada de simulação dividida em batches consecutivos de observações, sendo sua principal fonte de erro causada pela correlação entre as médias dos batches. Existem duas regras principais para definir a relação entre número e tamanho de batches: a regra FNB (o número de batches é fixo enquanto seu tamanho cresce linearmente com o tamanho da amostra) produzindo amplos intervalos de confiança que tendem a conter a média real do processo e com menor correlação entre as médias dos batches; a regra SQRT (número e tamanho dos batches cresce segundo a raiz quadrada do tamanho amostrai) produzindo pequenos intervalos de confiança com uma convergência mais rápida da distribuição das médias dos batches para uma distribuição Normal. Com o objetivo de melhorar a qualidade dos intervalos de confiança (boa cobertura e redução de amplitude) obtidos para o método batch means foram propostas duas novas regras denominadas LBATCH e ABATCH (Fislunan & Yarberry, 1994) que, de formas diferentes, utilizam alternadamente as regras FIVB e SQRT conforme o resultado de um teste de correlação entre as médias dos batches. Utilizando-se linguagens não especificas de simulação foi programada a fila M/M/1 e, simulada por Monte-Carlo, conseguiu-se boa redução na amplitude dos intervalos de confiança mantendo-se boa cobertura. Neste trabalho são utilizadas as regras LBATCH e ABATCH para a fila M/M/1 programada na linguagem de simulação GPSS/H, buscando estender a aplicabilidade dessas regras devido a facilidade em programar sistemas, mesmo mais complexos, nesta linguagem. Ainda que utilizando-se um tamanho amostrai bem menor, obteve-se uma maior redução na amplitude dos intervalos de confiança, que a fornecida por linguagens não específicas, contudo houve também significativa redução na taxa de cobertura.

Apresentamos neste trabalho, uma análise bayesiana para dados clínicos exponenciais com variáveis auxiliares. Formulamos uma abordagem bayesiana com densidades a priori informativas, obtidas através das variáveis auxiliares sob o contexto de modelos lineares generalizados, para estimar os parâmetros de interesse, testar o modelo e prever a sobrevivência de pacientes com doenças graves. Diferentes funções de ligações são consideradas. O método que iremos examinar consiste na obtenção de informações a priori para a média das respostas, com correspondentes variáveis auxiliares fixas de modo que se possa induzir uma distribuição a priori sobre os coeficientes de regressão a partir de médias condicionais a priori. Esta abordagem utiliza os algoritmos computacionais do tipo Gibbs Sampling/Metropolis-Hastings e será comparada com a inferência bayesiana exata. Finalizamos com aplicações em dados clínicos exponenciais para pacientes com leucemia utilizando amostras completas e amostras censuradas.

Este trabalho apresenta um ambiente integrado para simulação de escoamentos bidimensionais incompressíveis com superfícies livres, denominado Freeflow-2D. Este sistema é compostos por quatro módulos: um modelador de moldes e escoamentos - Modflow- 2D, um simulador de escoamentos - Simflow-2D, um visualizador de escoamentos - Visflow- 2D e um reiniciador de escoamentos - Resimflow-2D. A comunicação entre os módulos do sistema é feita por arquivos. O Freeflow-2D implementa o método GENSMAC e foi baseado na estrutura de dados do Freeflow-3D. Os objetos geométricos (fluidos, contêineres, injetores e ejetores) são representados pela estrutura de dados B-Rep (Boundary Representation). Alguns resultados de simulação utilizando este sistema são apresentados e comparados com os do sistema Freeflow.

Os avatars, ou ferramentas de análise de desempenho de sistemas distribuídos baseadas em tecnologias de realidade virtual, surgem como novas ferramentas de monitoramento e visualização gráfica do comportamento dos sistemas paralelos e distribuídos. Neles o formato de arquivo utilizado é o SDDF (Self-Defining Data Format) que vem se tornando padrão de armazenamento entre as ferramentas baseadas nesta tecnologia. A finalidade desde trabalho é investigar e desenvolver um sistema de captura e rastreamento das operações no formato ODBC (Open Database Connectivity), que ocorrem no ambiente intranet e disponibilizar tais dados no formato especifico, o SDDF possibilitando a visualização em avatars.

Este trabalho apresenta um método de apoio ao processo de mapeamento da abstração de generalização para o Modelo Relacional, o qual proporciona um conjunto completo de opções de mapeamento. A definição e avaliação destas opções de mapeamento foram realizadas considerando-se alguns aspectos da estrutura conceituai da abstração de generalização. Tais aspectos estão relacionados às restrições de sobreposição e participação, e em particular, ao atributo critério, o qual define a especialização de um tipo genérico em tipos específicos. Além disso, considerou-se outros fatores, representados por propriedades, que fazem parte das características básicas de uma ocorrência da abstração de generalização. Para conduzir os analistas e projetistas na escolha de uma opção de mapeamento apropriada, é apresentada uma árvore de decisão, que foi construída de acordo com as restrições e propriedades definidas, as quais são identificadas como relevantes em cada ocorrência da abstração de generalização. Para a validação do desenvolvimento teórico das técnicas de mapeamento que foram propostas, e também, para o tratamento completamente automatizado da abstração de generalização, desde a representação em um modelo orientado a objetos até sua representação relacional, foi construída uma fermenta.

Independentemente do tipo de manutenção conduzida - conetiva, preventiva, adaptativa ou evolutiva, as atividades de teste de regressão são necessárias para testar as modificações realizadas e as eventuais novas funcionalidades de um programa, e, principalmente, para testar se as funcionalidades já existentes não foram afetadas adversamente pelas modificações. Visando a aplicar o teste de regressão de uma maneira sistemática a um baixo custo e com eficácia, muitas técnicas têm sido propostas na literatura. Essas diversas técnicas são divididas em duas abordagens: retest-all e seletiva. A abordagem retest-ali utili7a todo o conjunto de casos de teste disponível para testar as modificações, enquanto que a abordagem seletiva utiliza um subconjunto dos casos de teste disponíveis para testar as modificações. As técnicas baseadas na abordagem seletiva têm sido muito estudadas, pois visam a diminuir os esforços despendidos no teste de regressão reduzindo o número de casos de teste a serem reexecutados. Diante da diversidade das técnicas seletivas, fazem-se necessários estudos empíricos para avaliar e comparar a aplicação dessas técnicas. Assim, este trabalho visa a aplicar e avaliar empiricamente duas técnicas de teste de regressão que têm se mostrado promissoras: a Técnica baseada em Modificação (Wong et ai., 1997a) e a Técnica baseada em Mutação Seletiva (Wong et 1997b). Para auxiliar nessa avaliação, um framework, proposto por Rothennel e Harrold (1996), é utilizado. Com a realização desses experimentos, espera-se contribuir para o estabelecimento de estratégias de teste de regressão efetivas e de baixo custo.

Este trabalho apresenta o Método para Projeto de Hiperdocumentos para Ensino, ou EHDM (Educational Hyperdocuments Design Method), que proporciona uma abordagem sistemática para apoiar o projeto e desenvolvimento de aplicações hipennídia para ensino. O método utiliza o modelo proposto por Michener e a técnica de mapeamento conceitual para modelar o domínio de conhecimento do hiperdocumento. As três fases que compõem o método modelagem conceitual hierárquica, projeto navegacional de contextos e construção e teste são apresentadas. Uma ferramenta denominada Educational Hyperdocuments Development Tool (EHDT) foi desenvolvida para auxiliar o desenvolvimento de hiperdocumentos para ensino destinados ao sistema SASHE. Essa ferramenta utiliza o EHDM como base metodológica. O EHDT fornece mecanismos para facilitar laços de realimentação rápidos entre as fases do método e para apoiar abordagens de projeto bottom-up e top-down.

Aplicações de Processamento de Língua Natural (PLN), como revisores ortográficos, gramaticais e tradutores, geralmente precisam consultar extensos dicionários contendo, por exemplo, informações morfossintáticas de várias centenas de milhares de palavras de uma língua. Autômatos finitos, largamente utilizados na construção de eficientes analisadores léxicos para compiladores, apresentam-se como ótimos candidatos para o problema de representação desse tipo de léxico de língua natural. Este trabalho investigou os métodos de codificação de léxicos utilizando autômatos finitos, as técnicas de minimização de autômatos determinísticos acíclicos e as estruturas de dados necessárias para uma representação compacta, resultando em um sistema computacional eficiente e versátil de representação de grandes léxicos de língua natural. Um léxico de mais de 430.000 palavras da língua portuguesa pode ser convertido em um autômato de menos de 220Kb, em menos de 5 minutos usando um computador doméstico.

Redes Neurais Artificiais (RNAs) têm proporcionado uma solução eficiente para uma grande variedade de problemas práticos. Infelizmente, a seleção dos parâmetros ideais para o processo de aprendizado, bem como a escolha da topologia adequada, não são tarefas triviais Geralmente, o processo de escolha do número de parâmetros livres é informal, e as redes são treinadas com diferentes topologias e complexidades até que a de melhor desempenho seja encontrada. Este procedimento nem sempre produz redes de tamanho mínimo, o que em muitos casos inviabiliza a implementação. Nesta dissertação é apresentado um estudo comparativo de diversas técnicas de Pruning, as quais têm como objetivo minimizar a complexidade da rede, sem degradar sua capacidade de generalização. Um grande número de experimentos foi realizado, utilizando diversas técnicas previamente selecionadas. Uma análise dos resultados obtidos é também apresentada, indicando o comportamento das técnicas de Pruning em geral, e identificando as de melhor desempenho.

Este trabalho contribui com questões relativas à integração das tecnologias de Hipermídia e Trabalho Cooperativo Suportado por Computador (Computer Supported Cooperative Work - CSCW), explorando a utilização de hiperdocumentos estruturados no suporte a sessões de trabalho cooperativo. São apresentados conceitos da área de Sistemas Hipermídia Distribuídos e a evolução das linguagens de especificação de hiperdocumentos até a XML (Extensible Markup Language). A área de CSCW é apresentada, com ênfase nas principais funcionalidades encontradas nas aplicações dessa área. Essa pesquisa motivou a proposta da metodologia CSCW-SH (CSCW design based on Structured Hypermedia) a qual, visando auxiliar a construção de aplicações de CSCW, explora hiperdocumentos estruturados para capturar o conteúdo das sessões de trabalho. Essa metodologia foi utilizada para orientar o projeto e a implementação do DocConf, um ambiente de apoio ao trabalho cooperativo ,que, por implementar funcionalidades CSCW como componentes, configura-se como um ambiente extensível e aberto. Para ilustrar a utilização do DocConf, o trabalho apresenta a integração do DocConf ao StudyConf, o qual é um ambiente que apoia a navegação e discussão de hiperdocumentos didáticos.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma unidade de controle, cuja função é gerenciar vários elementos de processamento que compõem uma arquitetura computacional classificada como arranjo sistólico, com o propósito de solucionar problemas que envolvam sistemas lineares. A partir de uma formulação matemática de alto nível de abstração, estabeleceu-se uma sequência de operações que possibilitou a codificação do modelo matemático em linguagem VHDL. Foram empregadas metodologias e ferramentas avançadas para o projeto de hardware que aceleraram o ciclo de desenvolvimento do projeto, e para a implementação utilizaram-se dispositivos reprogramáveis FPGAs (Field Programmable Gate Arrays). São apresentados resultados numéricos na forma de diagrama de tempo que evidencia o sincronismo da técnica de Pipeline, indicando que a abordagem e a metodologia adotada é viável e eficiente para a solução do problema.

Problemas com a escrita podem afetar o desempenho de profissionais de maneira marcante, principalmente no caso de pesquisadores e acadêmicos que precisam escrever com proficiência e desembaraço não apenas na língua materna, mas também em uma ou mais línguas estrangeiras. Atualmente, o inglês é a língua dominante para a escrita e divulgação de pesquisas técnicas e científicas. Para amenizar os problemas desses usuários da língua inglesa, que sofrem interferência da língua materna quando escrevem em inglês ou se sentem incapazes de gerar construções e composições lingüísticas de tal idioma, foi desenvolvido o ambiente modular de auxílio e ensino da escrita técnica, chamado AMADEUS (Alvfiable Árticle DEvelopment for User Support). A estrutura do AMADEUS consiste em várias ferramentas inter-relacionadas ferramenta de referência, ferramenta de suporte, ferramenta de crítica e ferramenta tutorial. A ferramenta de critica, objeto de estudo deste trabalho, fornece conhecimento estrutural em um nível textual maior que um parágrafo, ou seja, visa indicar o conjunto mais apropriado de componentes das estruturas esquemática e de componentes específicos de cada uma das \'tias seções de um artigo. Essa ferramenta proporciona o desenvolvimento da criatividade no processo de escrita de um texto, assim como a escrita de textos apropriados a um propósito e audiência específicos (por exemplo, para a comunidade de Inteligência Artificial). Este trabalho explora a abordagem de críticas para ensinar a escrita técnica utilizada por uma comunidade de pesquisa específica, a CHI (Conference on Human Factors in Computing Systems). Apresentamos tanto um modelo para a construção de ferramentas de critica para a escrita técnica, quanto um modelo de documentos (artigos técnicos) que deixa explícito os objetivos e convenções da comunidade escolhida e usamos essa teoria explícita para ensinar a escrita de novos artigos neste domínio. Baseado neste modelo de ferramenta foi construído um protótipo de uma ferramenta de crítica para a comunidade CHI, utilizando um corpus de artigos da CHF96. Finalmente, o protótipo foi avaliado de acordo com os critérios de operacionalidade e praticidade. A questão da operacionalidade foi avaliada através da análise da interação de usuários com diferentes graus de competência da escrita técnica em inglês. Para a questão da praticidade, a estendibilidade, portabilidade, personalização, e custo de implementação foram estudados.

Neste trabalho estudamos o problema de corte de estoque inteiro. Para o caso unidimensional, apresentamos alguns métodos heurísticos selecionados por Wãscher e Gau (1996), os quais realizaram um estudo computacional. Tais métodos partem da solução ótima do problema relaxado por programação linear e buscam uma solução inteira em sua \'vizinhança\'. Neste presente trabalho, estendemos um dos métodos para o caso bidimensional, que consiste em resolver o problema original relaxado, impondo padrões de corte 2-estágios e irrestritos e utilizando a geração de colunas proposta por Gilmore e Gomory (1965). Em seguida, um arredondamento para o inteiro inferior é feito, resultando em um problema residual. Para resolução deste problema, abandonamos novamente a condição de integralidade e utilizamos a técnica de geração de colunas impondo agora padrões de corte 2-estágios e restritos. O arredondamento é realizado, resultando em um novo problema residual, que será tratado da mesma forma. Este procedimento é repetido até que o arredondamento\' resulte somente em freqüências nulas. Por fim, padrões restritos são utilizados até toda a demanda restante ser atendida. Os resultados dos testes computacionais obtidos com a implementação deste método são apresentados, onde foram observadas fortes indicações da propriedade M1RUP ser também válida para problemas de corte bidimensional 2-estágios.

Neste trabalho é apresentado o estudo de desenvolvimento de um ambiente integrado para programação paralela. O ambiente contém as ferramentas apropriadas para o desenvolvimento de novos programas paralelos, para a paralelização de programas seqüenciais, para a análise e otimização de desempenho e a depuração de programas paralelos. O trabalho cobre as fases de análise de requisitos, especificação e projeto do ambiente proposto. Através de uma pesquisa extensa sobre as ferramentas para programação paralela e da análise de algumas formas de classificação existentes, foi proposta uma nova classificação que possibilita enquadrar um grande número de ferramentas que fizeram parte da pesquisa. Com base nessa classificação foi desenvolvido um modelo gráfico do sistema, determinando-se os módulos que se fazem necessários para cobrir todas as fases de desenvolvimento de programas paralelos. Também é apresentado neste trabalho três opções de implementação do sistema baseadas em ferramentas existentes que podem fazer parte do projeto proposto com ou sem alteração do seu código fonte.

A computação reconfigurável está se fortalecendo cada vez mais devido ao grande avanço dos dispositivos reprogramáveis e ferramentas de projeto de hardware utilizadas atualmente. Isso possibilita que o desenvolvimento de hardware torne-se bem menos trabalhoso e complicado, facilitando assim a vida do desenvolvedor. A tecnologia utilizada atualmente em projetos de computação reconfigurável é denominada FPGA (Field Programmable Gate Array), que une algumas características tanto de software (flexibilidade), como de hardware (desempenho). Isso fornece um ambiente bastante propício para desenvolvimento de aplicações que precisam de um bom desempenho, sem que estas devam possuir uma configuração definitiva. O objetivo deste trabalho foi implementar um barramento eficiente para possibilitar a comunicação entre diferentes CORES de um robô reconfigurável, que podem estar dispersos em diferentes dispositivos FPGAs. Tal barramento seguirá o padrão AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture), pertencente à ARM. Todo o desenvolvimento do core completo do AMBA foi realizado utilizando-se a linguagem VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) e ferramentas EDAs (Electronic Design Automation) apropriadas. É importante notar que, embora o barramento tenha sido projetado para ser utilizado em um robô, o mesmo pode ser usado em qualquer sistema on-chip.

Linha de produtos de software (LPS) corresponde a uma das mais bem sucedidas formas de reúso, pois permite a reutilização de requisitos e arquitetura. Embora o desenvolvimento, manutenção e evolução de uma LPS ainda possua um custo alto quando comparado ao desenvolvimento de sistemas únicos (single systems), um lucro significativo pode ser obtido com a venda de diversos produtos derivados da LPS. No projeto de uma LPS analisa-se os sistemas coletivamente, ou seja, o domínio. Geradores de aplicações são ferramentas capazes de gerar artefatos a partir de uma especificação, e no caso de se ter a especificação de um domínio, é possível gerar aplicações para esse domínio. Web services representam uma tecnologia promissora para disponibilização de serviços na Web e desenvolvimento de software com arquitetura flexível e de fácil manutenção. Neste trabalho é proposta uma abordagem de desenvolvimento de linha de produtos com arquitetura orientada a serviços, na qual a geração de produtos é apoiada por um gerador de aplicações. A abordagem chama-se SoProL-WS e possui o objetivo de reduzir os custos e prazos de desenvolvimento da LPS e facilitar a sua manutenção, evolução e derivação de seus membros. SoProLWS apresenta as atividades e artefatos necessários para partir dos requisitos da LPS, projetar, implementar, configurar um gerador de aplicações e gerar seus membros a partir do gerador ou por meio de uma configuração manual. Além disso, é apresentado um estudo de caso com o desenvolvimento de uma linha de produtos de leilões Web seguindo os passos da abordagem, bem como são discutidas as alternativas de projeto relevantes para esse tipo de desenvolvimento

O Paradigma Orientado a Objetos tem sido atualmente a abordagem dominante de desenvolvimento de software. Contudo, ela sofre da Tirania da Decomposição Dominante, pois não permite uma modularização adequada da implementação relativa a interesses estruturais. Como consequência, a implementação relativa a cada interesse estrutural fica espalhada pelos módulos do programa e entrelaçada com a implementação relativa a outros interesses estruturais. Outras abordagens de desenvolvimento de software, como o Desenvolvimento de Software Orientado a Aspectos com AspectJ e a Separação Multidimensional de Interesses em Hiperespaços com Hyper/J e CME, atingem sucesso moderado em oferecer mecanismos que permitem superar as deficiências do Paradigma Orientado a Objetos. No entanto, tais abordagens também possuem deficiências e omissões que devem ser reparadas para que elas possam se tornar utilizáveis em contextos típicos de desenvolvimento de software complexo. Este trabalho especifica uma nova abordagem, denominada Desenvolvimento de Software Orientado a Temas (DSOT), que tem como objetivo superar algumas deficiências das abordagens anteriores por meio de mecanismos que permitem a manipulação da implementação de cada interesse estrutural de forma separada e a manipulação da implementação de cada tipo de dado de forma separada. Além disso, DSOT possui operadores que são ortogonais, isto é, podem ser utilizados de forma combinada ou separada, para efetuar a composição de módulos do programa. Mostra-se o modelo conceitual do DSOT e descrevese um estudo de caso que consiste no desenvolvimento de um programa para demonstrar mais concretamente como o DSOT funciona na prática. Não se demonstra a superioridade do DSOT para o caso geral, mas os resultados alcançados evidenciam que o DSOT é uma abordagem promissora que merece ser investigada mais aprofundadamente em pesquisas futuras

Muitos dos problemas de classificação descritos na literatura de Aprendizado de Máquina e Mineração de Dados dizem respeito à classificação de dados em que cada exemplo a ser classificado pertence a um conjunto finito, e geralmente pequeno, de classes que estão em um mesmo nível. Vários problemas de classificação, entretanto, são de natureza hierárquica, em que classes podem ser subclasses ou superclasses de outras classes. Em muitos problemas hierárquicos, principalmente no campo da Bioinformática, um ou mais exemplos podem ser associados a mais de uma classe simultaneamente. Esses problemas são conhecidos como problemas de classificação hierárquica tirrótulo. Nesta pesquisa, foram investigadas diferentes técnicas para lidar com esses tipos de problemas. Essas técnicas são baseadas em duas abordagens: local ou Top-Down e global ou One-Shot. Três técnicas descritas na literatura foram utilizadas. A primeira delas, chamada HMC-BR, é baseada na abordagem Top-Down, e utiliza uma estratégia de classificação binária chamada Um-Contra-Todos. As outras duas técnicas, baseadas na abordagem One-Shot, são chamadas C4.5H (uma extensão do algoritmo de indução de àrvores de decis~ao C4.5), e de Clus-HMC (baseada na noção de Predictive Clustering Trees, em que àrvores de decisão são estruturadas como uma hierarquia de grupos (clusters)). Além das técnicas descritas na literatura, duas novas técnicas foram propostas e implementadas nesta pesquisa, chamadas de HMC-LP e HMC-CT. Essas técnicas são variações hierárquicas de técnicas de classificação multirrótulo não hierárquicas. A técnica HMC-LP utiliza uma estratégia de combinação de classes e a técnica HMC-CT utiliza uma estratégia de decomposição de classes. Para a avaliação das técnicas, foram utilizadas medidas específicas para esse tipo de classificação. Os resultados experimentais mostraram que as técnicas propostas obtiveram desempenhos superiores ou semelhantes aos das técnicas descritas na literatura, dependendo da medida de avaliação utilizada e das características dos conjuntos de dados

Este trabalho é dedicado ao estudo do erro de estimação em filtragem linear para sistemas lineares com parâmentros sujeitos a saltos markovianos a tempo discreto. Indroduzimos o conceito de alcançabilidade média para uma classe de sistemas. Construímos um conjunto de matrizes de alcançabilidade e mostramos que o conceito usual de alcan- çabilidade definido através da positividade do gramiano é caracterizado pela definição por posto completo destas matrizes. A alcançabilidade média funciona como condição necessária e suficiente para positividade do segundo momento do estado do sistema, resultado esse que auxilia na caracterização da positividade uniforme da matriz de covariância do erro de estimação. Abordamos a estabilidade de estimadores com a interpretação de que a covariância do erro permanece limitada na presença de erro de qualquer magnitude no modelo do ruído, que é uma característica relevante para aplicações. Apresentamos uma prova de que filtros markovianos são estáveis sempre que o segundo momento condicionado é positivo. Exemplos numéricos encontram-se inclusos.