Implementação paralela do algoritmo iterativo de busca do parâmetro de regularização ótimo para o funcional de Tikhonov no problema de restauração de imagens

O uso de técnicas com o funcional de Tikhonov em processamento de imagens tem sido amplamente usado nos últimos anos. A ideia básica nesse processo é modificar uma imagem inicial via equação de convolução e encontrar um parâmetro que minimize esse funcional afim de obter uma aproximação da imagem original. Porém, um problema típico neste método consiste na seleção do parâmetro de regularização adequado para o compromisso entre a acurácia e a estabilidade da solução. Um método desenvolvido por pesquisadores do IPRJ e UFRJ, atuantes na área de problemas inversos, consiste em minimizar um funcional de resíduos através do parâmetro de regularização de Tikhonov. Uma estratégia que emprega a busca iterativa deste parâmetro visando obter um valor mínimo para o funcional na iteração seguinte foi adotada recentemente em um algoritmo serial de restauração. Porém, o custo computacional é um fator problema encontrado ao empregar o método iterativo de busca. Com esta abordagem, neste trabalho é feita uma implementação em linguagem C++ que emprega técnicas de computação paralela usando MPI (Message Passing Interface) para a estratégia de minimização do funcional com o método de busca iterativa, reduzindo assim, o tempo de execução requerido pelo algoritmo. Uma versão modificada do método de Jacobi é considerada em duas versões do algoritmo, uma serial e outra em paralelo. Este algoritmo é adequado para implementação paralela por não possuir dependências de dados como de Gauss-Seidel que também é mostrado a convergir. Como indicador de desempenho para avaliação do algoritmo de restauração, além das medidas tradicionais, uma nova métrica que se baseia em critérios subjetivos denominada IWMSE (Information Weighted Mean Square Error) é empregada. Essas métricas foram introduzidas no programa serial de processamento de imagens e permitem fazer a análise da restauração a cada passo de iteração. Os resultados obtidos através das duas versões possibilitou verificar a aceleração e a eficiência da implementação paralela. A método de paralelismo apresentou resultados satisfatórios em um menor tempo de processamento e com desempenho aceitável.

Parâmetro de regularização em problemas inversos: estudo numérico com a transformada de Radon

In general, an inverse problem corresponds to find a value of an element x in a suitable vector space, given a vector y measuring it, in some sense. When we discretize the problem, it usually boils down to solve an equation system f(x) = y, where f : U Rm ! Rn represents the step function in any domain U of the appropriate Rm. As a general rule, we arrive to an ill-posed problem. The resolution of inverse problems has been widely researched along the last decades, because many problems in science and industry consist in determining unknowns that we try to know, by observing its effects under certain indirect measures. Our general subject of this dissertation is the choice of Tykhonov´s regulaziration parameter of a poorly conditioned linear problem, as we are going to discuss on chapter 1 of this dissertation, focusing on the three most popular methods in nowadays literature of the area. Our more specific focus in this dissertation consists in the simulations reported on chapter 2, aiming to compare the performance of the three methods in the recuperation of images measured with the Radon transform, perturbed by the addition of gaussian i.i.d. noise. We choosed a difference operator as regularizer of the problem. The contribution we try to make, in this dissertation, mainly consists on the discussion of numerical simulations we execute, as is exposed in Chapter 2. We understand that the meaning of this dissertation lays much more on the questions which it raises than on saying something definitive about the subject. Partly, for beeing based on numerical experiments with no new mathematical results associated to it, partly for being about numerical experiments made with a single operator. On the other hand, we got some observations which seemed to us interesting on the simulations performed, considered the literature of the area. In special, we highlight observations we resume, at the conclusion of this work, about the different vocations of methods like GCV and L-curve and, also, about the optimal parameters tendency observed in the L-curve method of grouping themselves in a small gap, strongly correlated with the behavior of the generalized singular value decomposition curve of the involved operators, under reasonably broad regularity conditions in the images to be recovered

Aspectos matemáticos do problema de aprendizagem em inteligência artificial

O objetivo deste trabalho é apresentar a base teórica para o problema de aprendizagem através de exemplos conforme as ref. [14], [15] e [16]. Aprender através de exemplos pode ser examinado como o problema de regressão da aproximação de uma função multivaluada sobre um conjunto de dados esparsos. Tal problema não é bem posto e a maneira clássica de resolvê-lo é através da teoria de regularização. A teoria de regularização clássica, como será considerada aqui, formula este problema de regressão como o problema variacional de achar a função f que minimiza o funcional Q[f] = 1 n n Xi=1 (yi ¡ f(xi))2 + ¸kfk2 K; onde kfk2 K é a norma em um espa»co de Hilbert especial que chamaremos de Núcleo Reprodutivo (Reproducing Kernel Hilbert Spaces), ou somente RKHS, IH definido pela função positiva K, o número de pontos do exemplo n e o parâmetro de regularização ¸. Sob condições gerais a solução da equação é dada por f(x) = n Xi=1 ciK(x; xi): A teoria apresentada neste trabalho é na verdade a fundamentação para uma teoria mais geral que justfica os funcionais regularizados para a aprendizagem através de um conjunto infinito de dados e pode ser usada para estender consideravelmente a estrutura clássica a regularização, combinando efetivamente uma perspectiva de análise funcional com modernos avanços em Teoria de Probabilidade e Estatística.

Inversão gravimétrica do relevo de bacias extencionais através da variação total

Apresentamos um método de inversão de dados gravimétricos para a reconstrução do relevo descontínuo do embasamento de bacias sedimentares, nas quais o contraste de densidade entre o pacote sedimentar e o embasamento são conhecidos a priori podendo apresentar-se constante, ou decrescer monotonicamente com a profundidade. A solução é estabilizada usando o funcional variação total (VT), o qual não penaliza variações abruptas nas soluções. Comparamos o métodoproposto com os métodos da suavidade global (SG), suavidade ponderada (SP) e regularização entrópica (RE) usando dados sintéticos produzidos por bacias 2D e 3D apresentando relevos descontínuos do embasamento. As soluções obtidas com o método proposto foram melhores do que aquelas obtidas com a SG e similares às produzidas pela SP e RE. Por outro lado, diferentemente da SP, o método proposto não necessita do conhecimento a priori sobre a profundidade máxima do embasamento. Comparado com a RE, o método VT é operacionalmente mais simples e requer a especificação de apenas um parâmetro de regularização. Os métodos VT, SG e SP foram aplicados, também, às seguintes áreas: Ponte do Poema (UFPA), Steptoe Valley (Nevada, Estados Unidos), Graben de San Jacinto (Califórnia, Estados Unidos) e Büyük Menderes (Turquia). A maioria destas áreas são caracterizadas pela presença de falhas com alto ângulo. Em todos os casos, a VT produziu estimativas para a topografia do embasamento apresentando descontinuidades bruscas e com alto ângulo, em concordância com a configuração tectônica das áreas em questão.

A regularização fundiária de imóveis urbanos através da legitimação da posse com a utilização de parcerias com o setor privado para fins de acesso à moradia.

O papel do Estado ao longo do Historia foi bem diversificado, ora com um caráter interventor, e ora com uma postura de regular o mínimo necessário. Esta última postura, proporcionou grandes déficit no setor de infraestrutura, desequilíbrios sociais, favelização, loteamentos irregulares e a não efetivação do direito à moradia. Deste modo, o Estado precisou ampliar a sua atuação na regularização do solo, visando uma regularização fundiária plena que incluiria desde a instalação da urbanização e infraestrutura adequada à concessão de títulos reconhecendo a posse e/ou propriedade do indivíduo. Suprir a carência de infraestrutura, urbanização e organização do solo que se acumularam nas últimas décadas, esbarra na falência fiscal do Estado Brasileiro, que precisa tomar para si a responsabilidade da regularização, mas, principalmente buscar parcerias com o setor privado. A atuação das organizações sociais, das organizações da sociedade civil de interesse público e as parcerias público-privadas precisam ser ampliadas na efetivação da regularização fundiária. Necessário se faz que o investimento não seja exclusivamente público, possibilitando conceder ao parceiro privado, através da utilização de certos instrumentos jurídicos do próprio Estatuto da Cidade como uma contraprestação interessante a este parceiro. Somente vivenciando uma interpretação e aplicação conjunta dos instrumentos jurídicos à disposição do Estado aliado a vontade política, que poderá ser garantido o desenvolvimento prometido à população brasileira e a efetivação do direito constitucional à moradia.

Restauração de imagens de microscopia de força atômica com uso da regularização de Tikhonov via processamento em GPU

A Restauração de Imagens é uma técnica que possui aplicações em várias áreas, por exemplo, medicina, biologia, eletrônica, e outras, onde um dos objetivos da restauração de imagens é melhorar o aspecto final de imagens de amostras que por algum motivo apresentam imperfeições ou borramentos. As imagens obtidas pelo Microscópio de Força Atômica apresentam borramentos causados pela interação de forças entre a ponteira do microscópio e a amostra em estudo. Além disso apresentam ruídos aditivos causados pelo ambiente. Neste trabalho é proposta uma forma de paralelização em GPU de um algoritmo de natureza serial que tem por fim a Restauração de Imagens de Microscopia de Força Atômica baseado na Regularização de Tikhonov.

Problemas inversos em engenharia financeira: regularização com critério de entropia

Esta dissertação aplica a regularização por entropia máxima no problema inverso de apreçamento de opções, sugerido pelo trabalho de Neri e Schneider em 2012. Eles observaram que a densidade de probabilidade que resolve este problema, no caso de dados provenientes de opções de compra e opções digitais, pode ser descrito como exponenciais nos diferentes intervalos da semireta positiva. Estes intervalos são limitados pelos preços de exercício. O critério de entropia máxima é uma ferramenta poderosa para regularizar este problema mal posto. A família de exponencial do conjunto solução, é calculado usando o algoritmo de Newton-Raphson, com limites específicos para as opções digitais. Estes limites são resultados do princípio de ausência de arbitragem. A metodologia foi usada em dados do índice de ação da Bolsa de Valores de São Paulo com seus preços de opções de compra em diferentes preços de exercício. A análise paramétrica da entropia em função do preços de opções digitais sínteticas (construídas a partir de limites respeitando a ausência de arbitragem) mostraram valores onde as digitais maximizaram a entropia. O exemplo de extração de dados do IBOVESPA de 24 de janeiro de 2013, mostrou um desvio do princípio de ausência de arbitragem para as opções de compra in the money. Este princípio é uma condição necessária para aplicar a regularização por entropia máxima a fim de obter a densidade e os preços. Nossos resultados mostraram que, uma vez preenchida a condição de convexidade na ausência de arbitragem, é possível ter uma forma de smile na curva de volatilidade, com preços calculados a partir da densidade exponencial do modelo. Isto coloca o modelo consistente com os dados do mercado. Do ponto de vista computacional, esta dissertação permitiu de implementar, um modelo de apreçamento que utiliza o princípio de entropia máxima. Três algoritmos clássicos foram usados: primeiramente a bisseção padrão, e depois uma combinação de metodo de bisseção com Newton-Raphson para achar a volatilidade implícita proveniente dos dados de mercado. Depois, o metodo de Newton-Raphson unidimensional para o cálculo dos coeficientes das densidades exponenciais: este é objetivo do estudo. Enfim, o algoritmo de Simpson foi usado para o calculo integral das distribuições cumulativas bem como os preços do modelo obtido através da esperança matemática.

A expressão do objeto direto anafórico na aquisição bilíngue simultânea de português brasileiro e inglês: uma investigação sobre o parâmetro do objeto nulo

A presente investigação se volta para a expressão de objeto direto anafórico (ODA) na produção de dados espontâneos de aquisição bilíngue simultânea (BFLA Bilingual First Language Acquisition) de Português Brasileiro (PB) e de inglês. A literatura em BFLA tem assumido que as duas línguas são adquiridas de maneira independente (DE HOUWER, 1990, 2005; PARADIS; GENESEE, 1996), porém indica que pode haver momentos de interação entre os dois sistemas linguísticos, resultando em transferência entre propriedades paramétricas das línguas (HULK; MÜLLER, 2000; MÜLLER; HULK, 2001; PÉREZ-LEROUX, et al 2009 ; STRIK; PÉREZ-LEROUX, 2011; SORACE, 2011). Essa investigação é conduzida com base na teoria de Princípios & Parâmetros (CHOMSKY, 1981) do Gerativismo, reformulada com o Programa Minimalista (CHOMSKY, 1995). PB e inglês se diferenciam em relação à marcação paramétrica para ODA: o PB admite objeto nulo anafórico (ON) e o inglês não. A hipótese de trabalho adotada é de que haverá transferência do PB para o inglês. Dois tipos de categorias nulas são observados: objetos nulos dêitico (Odeit) e anafórico (ON). Assume-se que a manifestação do primeiro tipo indica um estágio default universal, que constituiria uma estratégia facilitadora (RIZZI, 2005). A possibilidade de uso de ONs agramaticais no inglês é concebida como resultado da presença de dados ambíguos, que reforçariam essa possibilidade equivocadamente no inglês, em consonância com o defendido em Hulk & Müller (2000) e Müller & Hulk (2001). Assume-se, ademais, que as restrições semânticas que regem a distribuição das formas possíveis para ODA no PB (CYRINO, 2006; LOPES, 2009) só poderiam ser detectadas em uma faixa etária mais alta. São analisados dados espontâneos de três bilíngues simultâneos (N, L e A) em interação com seus pais. N foi acompanhado dos 2;1,18 aos 3;8,24 anos de idade, enquanto L foi acompanhada dos 2;5,30 aos 3;1,1 anos e A foi acompanhado dos 3;2,6 aos 3;8,26 anos. As manifestações de ODA foram identificadas e classificadas em DP, pronome, ON e ODeit. Comparando os bilíngues, constatou-se que cada criança parece estar em um momento de aquisição: N apresenta instâncias de ODeit em contextos imperativos e pronomes aparecem apenas no inglês aos 2;5,2 anos. L tem preferência por DPs nas duas línguas e usa pronomes apenas na língua inglesa. Aos 2;6,22 anos, surgem instâncias de ON com mais frequência no PB, mas também no inglês. A criança A apresenta todos os tipos de preenchimento de ODA e ONs aparecem nas duas línguas. Os dados indicam que ONs agramaticais estão presentes no inglês, sugerindo que há transferência do PB para o inglês

A regularização fundiária de interesse social das favelas cariocas entre a promoção e negação de direitos e o papel das políticas públicas na superação da antinomia

O presente trabalho pretende analisar o movimento crescente de promoção da regularização fundiária de interesse social em curso nas favelas cariocas. O objetivo é estudar as causas, o conteúdo e os objetivos do instituto a fim de compreender seus resultados antinômicos de promoção e negação de direitos fundamentais para a população residente nestas áreas. Além da análise sobre a implementação da regularização fundiária de interesse social nas favelas cariocas, pretende-se demonstrar o papel das políticas públicas na superação da antinomia inerente ao instituto, garantindo os direitos fundamentais dos moradores destas áreas. Algumas políticas específicas foram destacadas para análise mais detida, como as de incremento da participação popular, subsídios para os custos decorrentes da regularização dos imóveis e educação para a devida compreensão do novo enquadramento e valor da propriedade já regularizada. Com esta análise, pretende o presente trabalho contribuir para o aperfeiçoamento da prática da regularização fundiária de interesse social nas favelas cariocas, a fim de que se possa minimizar seu aspecto prático de negação de direitos, maximizando a garantia dos direitos fundamentais aos moradores destas localidades.

Cianobactérias como parâmetro de qualidade ambiental: um estudo no complexo lagunas de Jacarepaguá.

O Complexo Lagunar de Jacarepaguá, localizado no município do Rio de Janeiro, região sudeste do Brasil, é formado pelas lagunas de Jacarepaguá, Camorim, Tijuca e Marapendi. Estas lagunas estão interligadas ao mar pelo canal da Joatinga e têm como afluentes rios e canais que vertem dos maciços da Tijuca e da Pedra Branca. Recebem esgotos sanitários e efluentes industriais, além de contribuições difusas de águas de drenagem e circulação das massas de águas de várias origens, com elevada carga de poluição. A eutrofização cultural aliada aos processos de evolução de ecossistemas costeiros produziu um estado de degradação destas águas com constantes florações de cianobactérias potencialmente tóxicas. O presente estudo tem como objetivo avaliar a ocorrência das cianobactérias (Classe Cyanophyceae) no Complexo Lagunar de Jacarepaguá e corroborar a hipótese de serem boas indicadoras de qualidade ambiental de águas salobras. Foi realizado um monitoramento ambiental nas lagunas de Jacarepaguá, Camorim, Tijuca e Marapendi, nos anos de 2004 a 2006, sendo analisados parâmetros físicos, químicos e biológicos. Os resultados obtidos demonstraram a dominância e a persistência das cianobactérias em elevadas concentrações de nutrientes, caracterizando a hipereutrofização dessas lagunas. As estratégias ecológicas das cianobactérias garantiram sua dominância em quase todo o período amostral e demonstraram ser um refinado sensor das variáveis ambientais. A salinidade não foi um fator de limitação ao desenvolvimento desses microorganismos. Desta forma, este estudo, oferece subsídios para gestão de recursos hídricos, corroborando com a legislação CONAMA 357/05-MMA, na sugestão de indicação deste parâmetro de qualidade ambiental também para ambientes salobros na classe 1.

Regularização fundiária urbana de interesse social: a coordenação entre as políticas de urbanismo e de habitação social no Brasil à luz de experiências do direito francês

A regularização fundiária urbana de interesse social só pode ser compreendida juridicamente se considerar-se que, além da legalização da posse ou da propriedade do bem imóvel, ela abrange obrigatoriamente uma série de intervenções urbanísticas fundamentais. Outra premissa necessária ao estudo jurídico é que esta espécie de operação urbana não pode ser compreendida isoladamente, enquanto uma instituição particular, pois ela pressupõe a definição das condições por meio das quais o planejamento urbano e o planejamento habitacional se determinam reciprocamente, favorecendo a concretização de direitos fundamentais. Três valores-base devem inspirar o desenvolvimento desta correlação entre as políticas urbanísticas e as habitacionais, são eles: a moradia como direito fundamental complexo ligado à ideia mais ampla de direito à cidade, a propriedade como direito protegido juridicamente apenas quando observado o princípio da função social da propriedade e a justa distribuição das mais-valias urbanas como princípio reitor da intervenção dos poderes públicos nos espaços urbanos para efetivar uma distribuição mais isonômica do espaço. Com base no contexto normativo brasileiro e a realidade institucional concreta dos Municípios e tendo em vista a experiência francesa a respeito das políticas urbanas e habitacionais, é possível pensar um quadro legal e regimes jurídicos adequados à realização mais eficaz das operações urbanas de regularização fundiária.

A regularização fundiária da Lei n 9.985/00 como instrumento imprescindível à efetividade das políticas públicas de criação de unidades de conservação.

O presente trabalho propõe-se a analisar a efetividade das políticas públicas de criação de unidades de conservação sob a ótica dos mecanismos de regularização fundiária de que dispõe a Lei n 9.985/00, primordiais para o alcance dos objetivos preconizados pelo Sistema Nacional de Unidades de Conservação (SNUC), sobretudo no que diz respeito às unidades de conservação de proteção integral. Para tanto, inicia-se por situar a discussão, abordando como o meio ambiente, os espaços territoriais especialmente protegidos, a propriedade e a moradia são temas que se entrelaçam no ordenamento jurídico brasileiro. Em seguida, foca-se na análise da função socioambiental da propriedade enquanto fundamento das políticas públicas de criação de espaços territoriais especialmente protegidos. Continua com a abordagem de tais espaços segundo a legislação em vigor, em particular das unidades de conservação. Concluída tal exposição, o presente trabalho adentra seu cerne, dissecando aspectos relevantes dos mecanismos dispostos pela Lei n 9.985/00 para a regularização fundiária de unidades de conservação. Assim, com base no estudo do tema, almeja confirmar a hipótese de que tais mecanismos são imprescindíveis à efetividade das políticas públicas de criação de unidades de conservação, sugerindo, tanto quanto possível, alternativas à aplicação da norma para fins de contribuir com a efetividade do SNUC.

A regularização fundiária e o registro de imóveis

Este trabalho tem por finalidade apresentar um estudo sobre as contribuições do serviço de registro imobiliário, com destaque em procedimentos de regularização fundiária de imóveis urbanos. Não raras vezes, empreendedores, administradores públicos, juízes, sociedade deparam-se com situações em que há a necessidade de titulação da terra como mecanismo de formalização da propriedade, oportunidade em que são exigidos os requisitos estabelecidos na legislação de regência. A adoção em caráter estrito das regras estabelecidas, em contraposição às peculiaridades e ao desregramento de assentamentos informais, importaria em eterna manutenção dos mesmos à margem da lei. Há, assim, de se criar mecanismos de consenso e soluções de compromisso, em que poder público, registrador imobiliário, operadores do direito e a própria comunidade envolvam-se no sentido de colmatar uma solução intermediária. Solução esta que, sem perder a necessária segurança jurídica dos registros públicos, possibilite a adoção de mecanismos que facilitem o acesso dos ocupantes à titulação da terra em que vivem. O título de propriedade representa mais do que mero papel. Traduz o poder de direito sobre determinado terreno, alçando-o da condição de um capital morto para elemento ativo em um mercado cada dia mais globalizado. Nesta esteira, arregimenta economicamente não apenas a população diretamente envolvida, quanto também possibilita, através da inserção dos imóveis regularizados no mercado, um aproveitamento e um incremento econômico catalisador de transformações econômico-sociais. Novos direitos, novos bens em garantia, novas condições de crédito, renovada segurança jurídica, enfim, novas oportunidades são desdobradas aos detentores, que agora podem investir sem o receio da precariedade decorrente de mera situação de posse. Estuda-se, assim, neste trabalho a importante atuação do registrador imobiliário e as vantagens decorrentes do processo de regularização fundiária, como um processo a ser estimulado e incrementado, concretizador de cidadania e efetivador dos direitos fundamentais de propriedade (art 5 CF/88) e de moradia (art. 6 da CF/88).

Determinación de la variabilidad animal como parámetro indicador de resistencia a la Mosca de los Cuernos (Haematobia irritans)

p.227-230

Regularization and Bang-bang conjugate times in optimal control

Consideramos o problema de controlo óptimo de tempo mínimo para sistemas de controlo mono-entrada e controlo afim num espaço de dimensão finita com condições inicial e final fixas, onde o controlo escalar toma valores num intervalo fechado. Quando aplicamos o método de tiro a este problema, vários obstáculos podem surgir uma vez que a função de tiro não é diferenciável quando o controlo é bang-bang. No caso bang-bang os tempos conjugados são teoricamente bem definidos para este tipo de sistemas de controlo, contudo os algoritmos computacionais directos disponíveis são de difícil aplicação. Por outro lado, no caso suave o conceito teórico e prático de tempos conjugados é bem conhecido, e ferramentas computacionais eficazes estão disponíveis. Propomos um procedimento de regularização para o qual as soluções do problema de tempo mínimo correspondente dependem de um parâmetro real positivo suficientemente pequeno e são definidas por funções suaves em relação à variável tempo, facilitando a aplicação do método de tiro simples. Provamos, sob hipóteses convenientes, a convergência forte das soluções do problema regularizado para a solução do problema inicial, quando o parâmetro real tende para zero. A determinação de tempos conjugados das trajectórias localmente óptimas do problema regularizado enquadra-se na teoria suave conhecida. Provamos, sob hipóteses adequadas, a convergência do primeiro tempo conjugado do problema regularizado para o primeiro tempo conjugado do problema inicial bang-bang, quando o parâmetro real tende para zero. Consequentemente, obtemos um algoritmo eficiente para a computação de tempos conjugados no caso bang-bang.