Contribuição para a formulação de uma metodologia de ensino e avaliação baseada na análise estatística de textos em Português

Tese apresentada para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Doutor em Ciências da Educação, Especialização de Tecnologia, Rede e Multimédia na Educação e Formação

Sistemas de automação e supervisão do laboratório de avaliação dos processos de medição de vazão e BSW

During a petroleum well production process, It is common the slmultaneous oil and water production, in proportion that can vary from 0% up to values close to 100% of water. Moreover, the production flows can vary a lot, depending on the charaeteristies of eaeh reservoir. Thus being, the meters used in field for the flow and BSW (water in the oil) measurement must work well in wide bands of operation. For the evaluation of the operation of these meters, in the different operation conditions, a Laboratory will be built in UFRN, that has for objective to evaluate in an automatic way the processes of flow and BSW petroleum measurement, considering different operation conditions. The good acting of these meters is fundamental for the accuracy of the measures of the volumes of production liquid and rude of petroleum. For the measurement of this production, the petroleum companies use meters that should indicate the values with tha largast possible accuracy and to respect a series of conditions and minimum requirements, estabelished by the united Entrance ANP/INMETRO 19106/2000. The laboratory of Evafuation of the Processes of Measurement of Flow and BSW to be built will possess an oil tank basically, a tank of water, besides a mixer, a tank auditor, a tank for separation and a tank of residues for discard of fluids, fundamental for the evaluation of the flow metars and BSW. The whole process will be automated through the use of a Programmable Logicat Controller (CLP) and of a supervisory system.This laboratory besides allowing the evaluation of flow meters and BSW used by petroleum companies, it will make possible the development of researches related to the automation. Besides, it will be a collaborating element to the development of the Computer Engineering and Automation Department, that it will propitiate the evolution of the faculty and discente, qualifying them for a job market in continuous growth. The present work describes the project of automation of the laboratory that will be built at of UFRN. The system will be automated using a Programmable Logical Controller and a supervisory system. The programming of PLC and the screens of the supervisory system were developed in this work

Um método para avaliação de desempenho de transmissão em cabos LAN

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEB

POPT: uma abordagem de ensino de programação orientada a problema e testes

There is a growing interest of the Computer Science education community for including testing concepts on introductory programming courses. Aiming at contributing to this issue, we introduce POPT, a Problem-Oriented Programming and Testing approach for Introductory Programming Courses. POPT main goal is to improve the traditional method of teaching introductory programming that concentrates mainly on implementation and neglects testing. POPT extends POP (Problem Oriented Programing) methodology proposed on the PhD Thesis of Andrea Mendonça (UFCG). In both methodologies POPT and POP, students skills in dealing with ill-defined problems must be developed since the first programming courses. In POPT however, students are stimulated to clarify ill-defined problem specifications, guided by de definition of test cases (in a table-like manner). This paper presents POPT, and TestBoot a tool developed to support the methodology. In order to evaluate the approach a case study and a controlled experiment (which adopted the Latin Square design) were performed. In an Introductory Programming course of Computer Science and Software Engineering Graduation Programs at the Federal University of Rio Grande do Norte, Brazil. The study results have shown that, when compared to a Blind Testing approach, POPT stimulates the implementation of programs of better external quality the first program version submitted by POPT students passed in twice the number of test cases (professor-defined ones) when compared to non-POPT students. Moreover, POPT students submitted fewer program versions and spent more time to submit the first version to the automatic evaluation system, which lead us to think that POPT students are stimulated to think better about the solution they are implementing. The controlled experiment confirmed the influence of the proposed methodology on the quality of the code developed by POPT students

LABSQL: laboratório de ensino de SQL

Este trabalho apresenta uma nova abordagem para avaliação automática de consultas SQL. Essa abordagem propõe uma solução para o desafio de estimular o aprendiz a aperfeiçoar a sua solução: buscando, além de uma resposta que retorna o resultado correto, uma consulta com complexidade próxima da solução ótima. Essa proposta pode ser utilizada em ambientes de educação a distancia ou na educação presencial em atividades de laboratório, incluindo as avaliações. A solução proposta tem como vantagens: (1) o aprendiz recebe um feedback instantâneo durante a atividade prática de programação, o qual permite ao aprendiz refatorar a sua solução em direção a uma solução ótima; (2) completa integração entre o ensino de conceitos de programação com exemplo de fragmentos de programas executáveis on-line; (3) monitoramento das atividades do aprendiz (quantos exemplos foram executados; em cada exercício quantas tentativas de execução foram feitas, etc). Este trabalho é um primeiro passo na direção de construção de um ambiente totalmente assistido (por exemplo com avaliação automática) para ensino da linguagem de programação SQL, onde o professor é liberado do árduo trabalho de correção de comandos SQL podendo realizar tarefas pedagógicas mais relevantes. O método, fundamentado em estatística e métricas da Engenharia de Software, pode ser adaptado para outras linguagens tais como Java e Pascal. Além disso, o LabSQL serve com um laboratório para experimentação de duas novas técnicas, uma de avaliação e outra de acompanhamento, que estão sendo pesquisadas em trabalhos em paralelos: (a) avaliação automática de questões conceituais discursivas, além de permitir as tradicionais perguntas objetivas, (b) método de acompanhamento através de montagem de uma rubrica de avaliação.

Técnicas para aumentar o envolvimento dos alunos na aprendizagem da programação

Neste artigo analisam-se em particular duas técnicas concebidas para apoiar o ensino da programação: a Animação de Programas e a Avaliação Automática de Programas. Com base na combinação destas técnicas e respetivas ferramentas, atualmente disponíveis, iremos enunciar duas possíveis abordagens. Serão apresentadas as conclusões retiradas de uma primeira experiência conduzida em sala de aula. Por fim, esboçaremos uma ferramenta que através da Web, implementará uma das abordagens propostas.

Sistema para formação e avaliação dos operadores das máquinas de inspeção ótica automática

A montagem de circuitos eletrónicos é um processo extremamente complexo, e como tal muito difícil de controlar. Ao longo do processo produtivo, é colocada solda no PCB (printed circuit board), seguidamente são colocados os componentes eletrónicos que serão depois soldados através de um sistema de convecção, sendo por fim inspecionados todos os componentes, com o intuito de detetar eventuais falhas no circuito. Esta inspeção é efetuada por uma máquina designada por AOI (automatic optical inspection), que através da captura de várias imagens do PCB, analisa cada uma, utilizando algoritmos de processamento de imagem como forma de verificar a presença, colocação e soldadura de todos os componentes. Um dos grandes problemas na classificação dos defeitos relaciona-se com a quantidade de defeitos mal classificados que passam para os processos seguintes, por análise errada por parte dos operadores. Assim, apenas com uma formação adequada, realizada continuamente, é possível garantir uma menor taxa de falhas por parte dos operadores e consequentemente um aumento na qualidade dos produtos. Através da implementação da metodologia Gage R&R para atributos, que é parte integrante da estratégia “six sigma” foi possível analisar a aptidão dos operadores, com base na repetição aleatória de várias imagens. Foi desenvolvido um software que implementa esta metodologia na formação dos operadores das máquinas AOI, de forma a verificar a sua aptidão, tendo como objetivo a melhoria do seu desempenho futuro, através da medição e quantificação das dificuldades de cada pessoa. Com esta nova sistemática foi mais fácil entender a necessidade de formação de cada operador, pois com a constante evolução dos componentes eletrónicos e com o surgimento de novos componentes, estão implícitas novas dificuldades para os operadores neste tipo de tarefa. Foi também possível reduzir o número de defeitos mal classificados de forma significativa, através da aposta na formação com o auxílio do software desenvolvido.

Métodos de aprendizagem automática: um estudo baseado na avaliação e previsão de clientes bancários

Data Mining surge, hoje em dia, como uma ferramenta importante e crucial para o sucesso de um negócio. O considerável volume de dados que atualmente se encontra disponível, por si só, não traz valor acrescentado. No entanto, as ferramentas de Data Mining, capazes de transformar dados e mais dados em conhecimento, vêm colmatar esta lacuna, constituindo, assim, um trunfo que ninguém quer perder. O presente trabalho foca-se na utilização das técnicas de Data Mining no âmbito da atividade bancária, mais concretamente na sua atividade de telemarketing. Neste trabalho são aplicados catorze algoritmos a uma base de dados proveniente do call center de um banco português, resultante de uma campanha para a angariação de clientes para depósitos a prazo com taxas de juro favoráveis. Os catorze algoritmos aplicados no caso prático deste projeto podem ser agrupados em sete grupos: Árvores de Decisão, Redes Neuronais, Support Vector Machine, Voted Perceptron, métodos Ensemble, aprendizagem Bayesiana e Regressões. De forma a beneficiar, ainda mais, do que a área de Data Mining tem para oferecer, este trabalho incide ainda sobre o redimensionamento da base de dados em questão, através da aplicação de duas estratégias de seleção de atributos: Best First e Genetic Search. Um dos objetivos deste trabalho prende-se com a comparação dos resultados obtidos com os resultados presentes no estudo dos autores Sérgio Moro, Raul Laureano e Paulo Cortez (Sérgio Moro, Laureano, & Cortez, 2011). Adicionalmente, pretende-se identificar as variáveis mais relevantes aquando da identificação do potencial cliente deste produto financeiro. Como principais conclusões, depreende-se que os resultados obtidos são comparáveis com os resultados publicados pelos autores mencionados, sendo os mesmos de qualidade e consistentes. O algoritmo Bagging é o que apresenta melhores resultados e a variável referente à duração da chamada telefónica é a que mais influencia o sucesso de campanhas similares.

Avaliação de incertezas na calibração automática do modelo SWMM

Este trabalho é referente ao desenvolvimento de um calibrador multiobjetivo automático do modelo SWMM (Storm Water Management Model), e avaliação de algumas fontes de incertezas presentes no processo de calibração, visando à representação satisfatória da transformação chuva-vazão. O código foi escrito em linguagem C, e aplica os conceitos do método de otimização multiobjetivo NSGAII (Non Dominated Sorting Genetic Algorithm) com elitismo controlado, além de utilizar o código fonte do modelo SWMM para a determinação das vazões simuladas. Paralelamente, também foi criada uma interface visual, para melhorar a facilidade de utilização do calibrador. Os testes do calibrador foram aplicados a três sistemas diferentes: um sistema hipotético disponibilizado no pacote de instalação do SWMM; um sistema real de pequenas dimensões, denominado La Terraza, localizado no município de Sierra Vista, Arizona (EUA); e um sistema de maiores dimensões, a bacia hidrográfica do Córrego do Gregório, localizada no município de São Carlos (SP). Os resultados indicam que o calibrador construído apresenta, em geral, eficiência satisfatória, porém é bastante dependente da qualidade dos dados observados em campo e dos parâmetros de entrada escolhidos pelo usuário. Foi demonstrada a importância da escolha dos eventos utilizados na calibração, do estabelecimento de limites adequados nos valores das variáveis de decisão, da escolha das funções objetivo e, principalmente, da qualidade e representatividade dos dados de monitoramento pluvio e fluviométrico. Conclui-se que estes testes desenvolvidos contribuem para o entendimento mais aprofundado dos processos envolvidos na modelagem e calibração, possibilitando avanços na confiabilidade dos resultados da modelagem.

Avaliação da estabilidade da cirurgia de avanço mandibular através da superposição de modelos tridimensionais

Embora a cirurgia de avanço mandibular seja considerada um procedimento altamente estável, existem algumas preocupações clínicas em relação a mudanças nos côndilos e nos segmentos proximais, que podem levar a recidiva sagital e abertura de mordida. A avaliação dos resultados da cirurgia através de ferramentas de geração e superposição de modelos virtuais tridimensionais (3D) permite a identificação e quantificação dos deslocamentos e remodelação óssea que podem ajudar a explicar as interações entre os componentes dentários, esqueléticos e de tecido mole que estão relacionados a resposta ao tratamento. Este estudo observacional prospectivo avaliou, através de tomografia computadorizada de feixe cônico (CBCT), mudanças na posição/remodelação 3D dos ramos mandibulares, côndilos e mento. Assim, exames CBCT de 27 pacientes foram adquiridos antes da cirurgia (T1), imediatamente após a cirurgia(T2), e 1 ano após a cirurgia(T3). Uma técnica automática de superposição na base do crânio foi utilizada para permitir a avaliação das mudanças ocorridas nas regiões anatômicas de interesse (RAI). Os deslocamentos foram visualizados e quantificados em mapas coloridos 3D através da ferramenta de linha de contorno (ISOLINE). Pelo teste t pareado compararam-se as mudanças entre T1-T2 e T2-T3. O coeficiente de correlação de Pearson verificou se os deslocamentos ocorridos nas RAI foram correlacionados entre si e entre os tempos de avaliação. O nível de significância foi determinado em 0,05. O avanço mandibular médio foi de 6,813,2mm em T2 e 6,363,41mm em T3 (p=0,13). Entre T2 e T3, a posição do mento variou positivamente (≥2mm) em 5 pacientes negativamente em 7. 12% dos pacientes sofreram recidivas ≥4mm. Para todas as outras RAI avaliadas, apenas a porção inferior dos ramos (lado direito - 2,342,35mm e lado esquerdo 2,972,71mm) sofreram deslocamentos médios >2mm com a cirurgia. No acompanhamento em longo prazo, esse deslocamento lateral da porção inferior dos ramos foi mantido (lado direito - 2,102,15mm, p=0,26; e lado esquerdo -2,762,80, p=0,46), bem como todos os outros deslocamentos observados (p>0,05). As mudanças na posição do mento foram correlacionadas a adaptações pós-cirúrgicas nos bordos posteriores dos ramos (esquerdo r=-0,73 e direito r=-0,68) e côndilos (esquerdo r=-0,53 e direito r=-0,46). Os deslocamentos médios sofridos pelas estruturas do lado esquerdo foram suavemente maiores do que no direito. Correlações dos deslocamentos ocorridos entre T1-T2 e T2-T3 mostraram que: os deslocamentos dos côndilos esquerdos com a cirurgia foram negativamente correlacionados às adaptações pós-cirúrgicas destes (r=-0,51); e que o deslocamento da porção superior do ramo esquerdo com a cirurgia foi correlacionado à adaptação pós-cirúrgica ocorrida nos bordos posteriores (r=0,39) e côndilos do mesmo lado (r=0,39). Pode-se concluir que: (1) os deslocamentos causados pela cirurgia foram de modo geral estáveis no acompanhamento de 1 ano, mas identificou-se uma considerável variação individual; (2) as mudanças pós-cirúrgicas na posição do mento foram correlacionadas a adaptações sofridas pelos côndilos e bordos posteriores dos ramos; e que (3) deslocamentos suavemente maiores causados pela cirurgia nas estruturas do lado esquerdo levaram a maiores adaptações pós-cirúrgicas no segmento proximal deste lado.

Avaliação do efeito de duas técnicas de instrumentação na zona de risco de molares inferiores curvos por microtomografia computadorizada e análise de imagens

O objetivo deste estudo foi avaliar a espessura mínima radicular remanescente e o desgaste porcentual do terço cervical em raízes mesiais de molares inferiores, após a instrumentação com as técnicas ProTaper Universal e Lima única F2. Foram obtidos 100 primeiros molares inferiores com raízes completamente separadas. Desse total, foram selecionados e incluídos no estudo somente 22 que possuíam dois canais distintos na raiz mesial, comprimento entre 20 e 22 mm e grau de curvatura da raiz mesial com angulação variando entre 10 e 20. Destes, 8 foram eliminados por possuírem uma anatomia muito discrepante, o que limitava o processamento e análise digital das imagens (PADI). Os dentes foram acessados e a patência apical foi realizada em todos os canais determinando o comprimento de trabalho. Em cada dente, cada canal mesial foi instrumentado por uma técnica diferente. As amostras foram posicionadas em um dispositivo de montagem e digitalizadas através de microtomografia computadorizada antes e depois de serem completamente instrumentadas. O volume de interesse, correspondente à região de zona de risco, com uma grande margem de tolerância, tanto em direção apical quanto em direção cervical, foi determinado por 234 fatias, totalizando um comprimento vertical de 3,5 mm, para avaliação quantitativa comparativa. Através de PADI mediu-se, de forma automática, a espessura mínima radicular nos dois canais mesiais, antes e após a instrumentação, para todas as fatias de todos os dentes. A partir destes dados foi calculado o desgaste porcentual. Após o tratamento estatístico das mais de 6500 medidas obtidas, pôde-se concluir que não existiu diferença no desgaste da zona de risco produzido pelas duas técnicas de instrumentação testadas. Em todos os casos a espessura radicular remanescente permaneceu dentro de uma margem de segurança, não havendo, portanto, nenhum caso de rasgo ou perfuração. Dessa forma, ambas as técnicas estudadas foram consideradas seguras quanto ao desgaste da zona de risco da raiz mesial dos molares inferiores.

Avaliação não supervisionada do processo de segmentação de imagens utilizadas em geociências

Com a necessidade de extrair as informações contidas nas imagens de satélite de forma rápida, eficiente e econômica, são utilizadas cada vez mais as técnicas computacionais de processamento de imagens como a de segmentação automática. Segmentar uma imagem consiste em dividí-la em regiões através de um critério de similaridade, onde os pixels que estão contidos nestas possuem características semelhantes, como por exemplo, nível de cinza, textura, ou seja, a que melhor represente os objetos presentes na imagem. Existem vários exemplos de algoritmos segmentadores, como o de crescimento de regiões onde os pixels crescem e são aglutinados formando regiões. Para determinar quais os melhores parâmetros utilizados nestes algoritmos segmentadores é necessário que se avalie os resultados a partir dos métodos mais utilizados, que são os supervisionados onde há necessidade de uma imagem de referência, considerada ideal fazendo com que se tenha um conhecimento a priori da região de estudo. Os não supervisionados, onde não há a necessidade de uma imagem de referência, fazendo com que o usuário economize tempo. Devido à dificuldade de se obter avaliadores para diferentes tipos de imagem, é proposta a metodologia que permite avaliar imagens que possuam áreas com vegetação, onde serão formadas grandes regiões (Crianass) e o que avaliará as imagens com áreas urbanas onde será necessário mais detalhamento (Cranassir).

Avaliação tridimensional da sínfise mandibular em crânios secos e sua associação com diferentes classificações de tipos faciais

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um estudo morfológico quantitativo e qualitativo da região da sínfise mandibular (SM), através da construção de modelos tridimensionais (3D) e avaliar o seu grau de associação com diferentes classificações de padrões faciais. Foram avaliados 61 crânios secos humanos de adultos jovens com oclusão normal, com idade entre 18 e 45 anos e dentadura completa. Tomografias computadorizadas de feixe cônico (TCFC) de todos os crânios foram obtidas de forma padronizada. O padrão facial foi determinado por método antropométrico e cefalométrico. Utilizando o critério antropométrico, tomando como referência o índice facial (IF), o padrão facial foi classificado em: euriprósopo (≤84,9), mesoprósopo (85,0 - 89,9) e leptoprósopo (≥90,0). Pelo critério cefalométrico, o plano mandibular (FMA) determinou o padrão facial em curto (≤21,0), médio (21,1 - 29,0) e longo (≥29,1); e o índice de altura facial (IAF) classificou a face em hipodivergente (≥0,750), normal (0,749 - 0,650) e hiperdivergente (≤0,649). A construção de modelos 3D, representativos da região da SM, foi realizada com o auxílio do software ITK-SNAP. Os dentes presentes nesta região, incisivos, caninos e pré-molares inferiores, foram separados do modelo por técnica de segmentação semi-automática, seguida de refinamento manual. Em seguida, foram obtidos modelos 3D somente com o tecido ósseo, possibilitando a mensuraçãodo volume ósseo em mm3 (VOL) e da densidade radiográfica, pela média de intensidade dos voxels (Mvox). No programa Geomagic Studio 10 foi feita uma superposição anatômica dos modelos 3D em bestfit para estabelecer um plano de corte padronizado na linha média. Para cada sínfise foi medida a altura (Alt), a largura (Larg) e calculado o índice de proporção entre altura e largura (PAL). A avaliação da presença de defeitos alveolares foi feita diretamente na mandíbula,obtendo-se a média de todas as alturas ósseas alveolares (AltOss) e a média da dimensão das deiscências presentes (Medef). O índice de correlação intra-classe (ICC) com valores entre 0,923 a 0,994,indicou alta reprodutibilidade e confiabilidade das variáveis medidas. As diferenças entre os grupos, determinados pelas classificações do padrão facial (IF, FMA e IAF), foram avaliadas através da análise de variância (oneway ANOVA) seguida do teste post-hoc de Tukey. O grau de associação entre o padrão facial e as variáveis Vol, Mvox, PAL, Alt, Larg, AltOss e Medef foi avaliado pelo coeficiente de correlação de Pearson com um teste t para r. Os resultados indicaram ausência de diferença ou associação entre o volume, densidade radiográfica e presença de defeitos alveolares da SM e o padrão facial quando determinado pelo IF, FMA e IAF. Verificou-se tendência de SM mais longas nos indivíduos com face alongada, porém a largura não mostrou associação com o padrão facial. Estes resultados sugerem que as classificações utilizadas para determinar o padrão facial não representam satisfatoriamente o caráter 3D da face humana e não estão associadas com a morfologia da SM.

Modelagem automática de sistemas fuzzy utilizando otimização por enxame de partículas.

Esta dissertaçãoo investiga a utilização de Particle Swarm Optimization (PSO) para a obtenção automática de sistemas fuzzy do tipo Mamdani, tendo como insumo apenas as definições das variáveis do problema, seus domínios e a função objetivo. Neste trabalho utilizam-se algumas técnicas conhecidas na tentativa de minimizar a obtenção de sistemas fuzzy que não sejam coerentes. As principais técnicas usadas são o método de Wang e Mendell, chamado de WM, para auxiliar na obtenção de regras, e os conceitos de clusterização para obtenção das funções de pertinência. Na função de avaliação proposta, considera-se não somente a acurácia do sistema fuzzy, através da medida do erro, mas também a sua interpretabilidade, através da medida da compacidade, que consiste da quantidade de regras e funções membro, da distinguibilidade, que permite evitar que as funções membro não se confundam, e da completude, que permite avaliar que as funções membro abranjam o máximo do domínio. O propósito deste trabalho consiste no desenvolvimento de um algoritmo baseado em PSO, cuja função de avaliação congregue todos esses objetivos. Com parâmetros bem definidos, o algoritmo pode ser utilizado em diversos tipos de problemas sem qualquer alteração, tornando totalmente automática a obtenção de sistemas fuzzy. Com este intuito, o algoritmo proposto é testado utilizando alguns problemas pré-selecionados, que foram classificados em dois grupos, com base no tipo de função: contínua ou discreta. Nos testes com funções contínuas, são utilizados sistemas tridimensionais, com duas variáveis de entrada e uma de saída, enquanto nos testes com funções discretas são utilizados problemas de classificação, sendo um com quatro variáveis e outro com seis variáveis de entrada. Os resultados gerados pelo algoritmo proposto são comparados com aqueles obtidos em outros trabalhos.