Arquitetura de uma rede de interconexão com memória compartilhada baseada na topologia crossbar

Multi-Processor System-on-Chip (MPSoC) possui vários processadores, em um único chip. Várias aplicações podem ser executadas de maneira paralela ou uma aplicação paralelizável pode ser particionada e alocada em cada processador, a fim de acelerar a sua execução. Um problema em MPSoCs é a comunicação entre os processadores, necessária para a execução destas aplicações. Neste trabalho, propomos uma arquitetura de rede de interconexão baseada na topologia crossbar, com memória compartilhada. Esta arquitetura é parametrizável, possuindo N processadores e N módulos de memórias. A troca de informação entre os processadores é feita via memória compartilhada. Neste tipo de implementação cada processador executa a sua aplicação em seu próprio módulo de memória. Através da rede, todos os processadores têm completo acesso a seus módulos de memória simultaneamente, permitindo que cada aplicação seja executada concorrentemente. Além disso, um processador pode acessar outros módulos de memória, sempre que necessite obter dados gerados por outro processador. A arquitetura proposta é modelada em VHDL e seu desempenho é analisado através da execução paralela de uma aplicação, em comparação à sua respectiva execução sequencial. A aplicação escolhida consiste na otimização de funções objetivo através do método de Otimização por Enxame de Partículas (Particle Swarm Optimization - PSO). Neste método, um enxame de partículas é distribuído igualmente entre os processadores da rede e, ao final de cada interação, um processador acessa o módulo de memória de outro processador, a fim de obter a melhor posição encontrada pelo enxame alocado neste. A comunicação entre processadores é baseada em três estratégias: anel, vizinhança e broadcast. Essa aplicação foi escolhida por ser computacionalmente intensiva e, dessa forma, uma forte candidata a paralelização.

Implementação Eletrônica de Sistemas Fuzzy.

Este trabalho investiga a implementação de sistemas fuzzy com circuitos eletrônicos. Tais sistemas têm demonstrado sua capacidade de resolver diversos tipos de problemas em várias aplicações de engenharia, em especial nas relacionadas com controle de processos. Para processos mais complexos, o raciocínio aproximado da lógica fuzzy fornece uma maneira de compreender o comportamento do sistema, permitindo a interpolação aproximada entre situações observadas de entrada e saída. A implementação de um sistema fuzzy pode ser baseada em hardware, em software ou em ambos. Tipicamente, as implementações em software utilizam ambientes de programação integrados com simulação, de modo a facilitar o trabalho do projetista. As implementações em hardware, tradicionais ou evolutivas, podem ser analógicas ou digitais e viabilizam sistemas de maior desempenho. Este trabalho tem por objetivo pesquisar a implementação eletrônica de sistemas fuzzy, a fim de viabilizar a criação de sistemas reais capazes de realizar o mapeamento de entrada e saída adequado. O foco é a utilização de uma plataforma com uma arquitetura analógico-digital baseada em uma tabela de mapeamento armazenada em uma memória de alta capacidade. Memórias do tipo SD (Secure Digital) foram estudadas e utilizadas na construção do protótipo eletrônico da plataforma. Também foram desenvolvidos estudos sobre a quantização, especificamente sobre a possibilidade de redução do número de bits. Com a implementação realizada é possível desenvolver um sistema fuzzy num ambiente simulado (Matlab), configurar a plataforma e executar o sistema fuzzy diretamente na plataforma eletrônica. Os testes com o protótipo construído comprovaram seu bom funcionamento.

Uma infraestrutura para monitoramento de sistemas cientes do contexto.

Aplicações ubíquas e pervasivas são cientes do contexto dos recursos utilizados no que diz respeito à disponibilidade e qualidade. Esta classe de aplicações pode se beneficiar de mecanismos para descobrir recursos que atendam aos requisitos não-funcionais desejados, e mecanismos para monitorar a qualidade destes recursos. Neste trabalho é proposta uma arquitetura para dois serviços que deveriam ser incluídos na infra-estrutura de suporte a ser utilizada pelas aplicações mencionadas: um Serviço de Contexto, que provê acesso a informações de contexto, e um Serviço de Descoberta, que permite a descoberta dinâmica de recursos, levando em conta restrições de contexto a serem satisfeitas. Estes serviços se apóiam em Agentes de Recursos, que efetivamente monitoram os recursos e sensores. Uma implementação de referência foi desenvolvida, oferecendo os serviços mencionados na forma de Serviços Web e implementando os Agentes de Recursos empregando um padrão de projeto simples. Para avaliar os serviços estes foram utilizados como infra-estrutura para o desenvolvimento de um sistema tolerante a falhas e uma aplicação de assistência domiciliar remota (tele-saúde). O desempenho dos serviços também foi avaliado.

Implementação de algoritmos genéticos paralelos em uma arquitetura MPSoC.

Essa dissertação apresenta a implementação de um algoritmo genético paralelo utilizando o modelo de granularidade grossa, também conhecido como modelo das ilhas, para sistemas embutidos multiprocessados. Os sistemas embutidos multiprocessados estão tornando-se cada vez mais complexos, pressionados pela demanda por maior poder computacional requerido pelas aplicações, principalmente de multimídia, Internet e comunicações sem fio, que são executadas nesses sistemas. Algumas das referidas aplicações estão começando a utilizar algoritmos genéticos, que podem ser beneficiados pelas vantagens proporcionadas pelo processamento paralelo disponível em sistemas embutidos multiprocessados. No algoritmo genético paralelo do modelo das ilhas, cada processador do sistema embutido é responsável pela evolução de uma população de forma independente dos demais. A fim de acelerar o processo evolutivo, o operador de migração é executado em intervalos definidos para realizar a migração dos melhores indivíduos entre as ilhas. Diferentes topologias lógicas, tais como anel, vizinhança e broadcast, são analisadas na fase de migração de indivíduos. Resultados experimentais são gerados para a otimização de três funções encontradas na literatura.

Utilização de modelos virtuais tridimensionais na interação com a informação georreferenciada

Esta pesquisa tem como finalidade explorar os recursos de interação do usuário com a informação georreferenciada, utilizando o próprio ambiente físico e seus elementos como interface. A indexação geográfica de arquivos digitais e os recursos disponíveis pela computação móvel estabeleceram um novo modelo de interação com a informação. Cabe ao designer criar sistemas e interfaces que levem em consideração a localização do usuário no acesso da informação atribuída ao entorno. Foi identificado que as soluções desenvolvidas para esse propósito utilizam telas e outros aparatos tecnológicos que constrangem a relação do usuário com o ambiente e interferem na experiência interativa. Como desdobramento da pesquisa foi desenvolvido um aplicativo que dispensa a tela na visualização e interação com a camada informacional do ambiente físico. O sistema utiliza os sensores de localização e orientação presentes nos smartphones para interagir com o entorno mapeado e georreferenciado. Dessa forma, o usuário, ao apontar o aparelho e selecionar diretamente o objeto de interesse, recebe os dados atribuídos a ele. Sem a interferência de telas ou dispositivos imersivos, o próprio ambiente se apresenta como interface de interação, dispensando novos ícones ou símbolos e tornando a tecnologia mais sutil em seu uso cotidiano.

Os sistemas de recompensa nas interfaces contemporâneas de comunicação

Na atualidade observa-se vastos estudos sobre os processos na área do Design acerca de como projetar experiências e prototipar interações entre pessoas e sistemas, e mesmo entre pessoas por intermédio de sistemas. Enquanto todo tipo de produto produz uma experiência de uso, com a evolução da interatividade as relações estabelecidas entre os usuários e os produtos tornaram-se mais complexas e modificaram-se ao longo dos anos. A abordagem teórica destinada a tratar essas questões também expandiu e diversificou-se simultaneamente. A partir de um estudo sobre os processos interativos e o campo teórico relacionado, foi possível identificar um fenômeno relativamente recente em interfaces nas quais pode ser verificado um alto nível de interação, a saber: os sistemas de recompensa. Cabe salientar que este termo foi emprestado da Neurociência, aonde é utilizado para descrever o circuito responsável pelo gerenciamento do comportamento através da indução de prazer e dor. Portanto, o autor desta dissertação propõe uma acepção do termo no âmbito do design de componentes interativos para designar o artifício, que muitas interfaces atuais incorporaram, de conceder aos usuários a possibilidade de apreciarem, ou não, determinado conteúdo em rede. Assim, pode-se compreender que o emprego do termo aqui é metafórico. Neste processo os usuários podem fornecer outros tipos de feedback ao sistema, como por exemplo um comentário, ou compartilhamento, estimulando assim uma série de desdobramentos interativos e repercussões para a experiência de uso do produto. Este trabalho propõe uma investigação qualitativa sobre as interações concernentes aos sistemas de recompensa, abordando tanto questões objetivas funcionais dos sistemas, quanto questões referentes ao feedback dos usuários. O Facebook será amplamente analisado, por ter sido uma interface pioneira na manipulação dos sistemas de recompensa, na qual estes componentes alcançaram um alto nível de desenvolvimento até este momento. A justificativa para esta pesquisa se deve a dois fatores particularmente relevantes: primeiro, a ausência de conteúdo significativo na literatura relacionada atual. Em segundo lugar, a notável expansão dos sistemas criados com esta finalidade, conforme será demonstrado no estudo. O objetivo deste projeto é compreender de que forma o design dos sistemas de recompensa influenciam o fluxo de interações e o comportamento dos usuários atualmente. Para tanto, esta pesquisa procura verificar como determinados aspectos teóricos do design - dedicados à compreensão da dinâmica de processos interativos - se aplicam a experiências reais de interação no mundo contemporâneo. Por exemplo, diversos modelos e frameworks nas áreas de HCI (Interação Humano-Computador), UX (experiência do usuário), e design de experiências destacam conceitos condizentes com aspectos identificados nos sistemas de recompensa que por sua vez encontram-se em processo de desenvolvimento, guiados por tendências comerciais de uma forma quase que intuitiva, no sentido de que pouca atenção tem sido dada na literatura sobre as bases neuronais que fazem este processo funcionar. Desta forma, pretende-se fornecer subsídios para uma melhor compreensão do impacto que os sistemas de recompensa analisados nesta dissertação desempenham sobre a experiência de uso entre consumidores e produtos delineados dentro deste paradigma

Os sistemas de recompensa nas interfaces contemporâneas de comunicação

Na atualidade observa-se vastos estudos sobre os processos na área do Design acerca de como projetar experiências e prototipar interações entre pessoas e sistemas, e mesmo entre pessoas por intermédio de sistemas. Enquanto todo tipo de produto produz uma experiência de uso, com a evolução da interatividade as relações estabelecidas entre os usuários e os produtos tornaram-se mais complexas e modificaram-se ao longo dos anos. A abordagem teórica destinada a tratar essas questões também expandiu e diversificou-se simultaneamente. A partir de um estudo sobre os processos interativos e o campo teórico relacionado, foi possível identificar um fenômeno relativamente recente em interfaces nas quais pode ser verificado um alto nível de interação, a saber: os sistemas de recompensa. Cabe salientar que este termo foi emprestado da Neurociência, aonde é utilizado para descrever o circuito responsável pelo gerenciamento do comportamento através da indução de prazer e dor. Portanto, o autor desta dissertação propõe uma acepção do termo no âmbito do design de componentes interativos para designar o artifício, que muitas interfaces atuais incorporaram, de conceder aos usuários a possibilidade de apreciarem, ou não, determinado conteúdo em rede. Assim, pode-se compreender que o emprego do termo aqui é metafórico. Neste processo os usuários podem fornecer outros tipos de feedback ao sistema, como por exemplo um comentário, ou compartilhamento, estimulando assim uma série de desdobramentos interativos e repercussões para a experiência de uso do produto. Este trabalho propõe uma investigação qualitativa sobre as interações concernentes aos sistemas de recompensa, abordando tanto questões objetivas funcionais dos sistemas, quanto questões referentes ao feedback dos usuários. O Facebook será amplamente analisado, por ter sido uma interface pioneira na manipulação dos sistemas de recompensa, na qual estes componentes alcançaram um alto nível de desenvolvimento até este momento. A justificativa para esta pesquisa se deve a dois fatores particularmente relevantes: primeiro, a ausência de conteúdo significativo na literatura relacionada atual. Em segundo lugar, a notável expansão dos sistemas criados com esta finalidade, conforme será demonstrado no estudo. O objetivo deste projeto é compreender de que forma o design dos sistemas de recompensa influenciam o fluxo de interações e o comportamento dos usuários atualmente. Para tanto, esta pesquisa procura verificar como determinados aspectos teóricos do design - dedicados à compreensão da dinâmica de processos interativos - se aplicam a experiências reais de interação no mundo contemporâneo. Por exemplo, diversos modelos e frameworks nas áreas de HCI (Interação Humano-Computador), UX (experiência do usuário), e design de experiências destacam conceitos condizentes com aspectos identificados nos sistemas de recompensa que por sua vez encontram-se em processo de desenvolvimento, guiados por tendências comerciais de uma forma quase que intuitiva, no sentido de que pouca atenção tem sido dada na literatura sobre as bases neuronais que fazem este processo funcionar. Desta forma, pretende-se fornecer subsídios para uma melhor compreensão do impacto que os sistemas de recompensa analisados nesta dissertação desempenham sobre a experiência de uso entre consumidores e produtos delineados dentro deste paradigma.

Uso de sistema de informação geográfica para subsidiar o cálculo de estoque de carbono em florestas no âmbito do mecanismo de desenvolvimento limpo.

Com a entrada em vigor do Protocolo de Quioto, intensificam-se as expectativas pela regulamentação de um mercado de créditos de carbono. No caso de esses créditos terem sua origem em projetos de reflorestamento ou de florestamento, conforme previsto pelos chamados Mecanismos de Desenvolvimento Limpo (MDL), vem a ser fundamental o estabelecimento de uma metodologia para quantificação de estoques de carbono armazenados sob a forma de biomassa vegetal. Este trabalho propõe, como um método informatizado para cálculo de estoque de carbono em florestas, um conjunto de funcionalidades e um modelo de dados cadastrais totalmente integrados com um Sistema de Informações Geográficas de arquitetura aberta. A partir de mapas e imagens geo-referenciadas e com base em dados obtidos de pequenos transectos, o sistema calcula a quantidade total de carbono estocada em toda a floresta. Além de permitir apresentar esses resultados para diferentes agentes armazenadores de carbono, como, por exemplo, segmentos de floresta ou cada espécie vegetal, o sistema mantém registro histórico de dados dendrométricos, o que virá permitir a geração de gráficos de curvas de crescimento e, por conseguinte, estimativas futuras.

O emprego do Sistema de Informação de Custos do Governo Federal no âmbito da Marinha do Brasil

O desenvolvimento dos meios de comunicação e seu fortalecimento dentro de nossa sociedade, infelizmente, vem nos revelando fatos que estão se tornando rotineiros, como por exemplo a negligência e o descaso cometidos por administradores públicos no desempenho de suas funções. A má utilização do erário público por gestores descompromissados impactam negativamente na imagem do Estado, obrigando-o à ações como a ampliação de sua arrecadação e o investimento em sistemas que promovam maior eficiência, economicidade e transparência na execução da despesa pública. Uma das soluções apresentadas pelo Governo para minimizar esta problemática é o Sistema de Informação de Custos do Governo Federal (SIC), uma ferramenta que tem por objetivo subsidiar decisões governamentais e organizacionais, conduzindo o Estado à alocação mais eficiente do gasto público. Dentro deste contexto, o objetivo desta pesquisa consiste em avaliar o uso do Sistema de Informação de Custos do Governo Federal na produção de informações gerenciais dentro da atual política de gestão de custos da Marinha do Brasil. Para tal, esta pesquisa classificada como aplicada, descritiva e qualitativa, depreendeu um estudo bibliográfico e documental, debruçando-se sobre a literatura existente, relatórios emitidos pelo sistema SIC e documentos da sistemática OMPS. Destarte o fato de que apenas as OMPS-I/C/H da Marinha do Brasil (MB), o que representa 26 Unidades Gestoras (UG) no universo de 151 do Órgão Comando da Marinha, possuem acompanhamento contínuo de suas gestões com base em custos, o resultado desta pesquisa se limita à estas Organizações, não se estendendo às demais Unidades da Força Naval. Os resultados obtidos mostram que o Sistema de Informação de Custos do Governo Federal deixou de evidenciar custos considerados relevantes no atual processo de avaliação econômico-financeira das OMPS-I/C/H, indicando que o mesmo não atende as necessidades da Diretoria de Finanças da Marinha na produção de informações gerenciais destinadas à Alta Administração Naval. Entretanto, o sistema SIC traz uma grande contribuição para a Marinha do Brasil ao expandir o emprego da gestão de custo como ferramenta de controle gerencial às demais 127 UG da MB, não inseridas na sistemática OMPS.

Inflação em sistemas com fluidos de radiação com viscosidade e dissipação e análise de estabilidade

Este trabalho apresenta um estudo da estabilidade das equações da inflação morna com um fluido de radiação viscoso. A viscosidade do fluido é proveniente do constante decaimento de partículas neste, devido à dissipação do campo escalar da inflação, o ínflaton.Esta viscosidade, que pode ser volumar ou laminar, é tratada em termos de teorias termodinâmicas fora do equilíbrio. Este estudo se limita às equações de fundo da inflação morna, de modo que somente a viscosidade volumar tem um efeito significativo, sendo a viscosidade laminar importante somente no contexto de perturbações cosmológicas. A descrição da viscosidade em termos de uma termodinâmica fora do equilíbrio, porém, não pode ser realizada univocamente, pois a única informação que temos sobre processos irreversíveis é a segunda lei da termodinâmica. Portanto, parte-se em busca de teorias que estejam de acordo com esta lei e que, por argumentos plausíveis, sejam capazes de descrever o comportamento dos fluxos dissipativos próximo ao equilíbrio. O objetivo deste trabalho é estudar a estabilidade da inflação morna viscosa para teorias causais e não causais para o fluido de radiação com viscosidade, de forma que se possa observar o impacto da viscosidade no regime inflacionário e a relevância de se passar a considerar a causalidade. Para o fluido de radiação, as teorias consideradas são a teoria não causal de Eckart e as teorias causais de Israel-Stewart e de Denicol et al (hidrodinâmica dissipativa causal não linear). Obtém-se que as teorias causais, como era de se esperar, além de serem, por definição, consistentes no tocante à finitude da velocidade de propagação dos fluxos dissipativos, tornam o sistema dinâmico estável para valores de viscosidade mais distantes do equilíbrio. Observa-se também, nitidamente, que a teoria de Denicol et al é a mais robusta nesse sentido. Este trabalho, portanto, visa dar continuidade ao estudo dos efeitos não-isentrópicos na inflação, já que, além da dissipação do ínflaton na inflação morna, o impacto da viscosidade tem despertado bastante interesse.

Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás

Desde a década de 1960, devido à pertinência para a indústria petrolífera, a simulação numérica de reservatórios de petróleo tornou-se uma ferramenta usual e uma intensa área de pesquisa. O principal objetivo da modelagem computacional e do uso de métodos numéricos, para a simulação de reservatórios de petróleo, é o de possibilitar um melhor gerenciamento do campo produtor, de maneira que haja uma maximização na recuperação de hidrocarbonetos. Este trabalho tem como objetivo principal paralelizar, empregando a interface de programação de aplicativo OpenMP (Open Multi-Processing), o método numérico utilizado na resolução do sistema algébrico resultante da discretização da equação que descreve o escoamento monofásico em um reservatório de gás, em termos da variável pressão. O conjunto de equações governantes é formado pela equação da continuidade, por uma expressão para o balanço da quantidade de movimento e por uma equação de estado. A Equação da Difusividade Hidráulica (EDH), para a variável pressão, é obtida a partir deste conjunto de equações fundamentais, sendo então discretizada pela utilização do Método de Diferenças Finitas, com a escolha por uma formulação implícita. Diferentes testes numéricos são realizados a fim de estudar a eficiência computacional das versões paralelizadas dos métodos iterativos de Jacobi, Gauss-Seidel, Sobre-relaxação Sucessiva, Gradientes Conjugados (CG), Gradiente Biconjugado (BiCG) e Gradiente Biconjugado Estabilizado (BiCGStab), visando a uma futura aplicação dos mesmos na simulação de reservatórios de gás. Ressalta-se que a presença de heterogeneidades na rocha reservatório e/ou às não-linearidades presentes na EDH para o escoamento de gás aumentam a necessidade de métodos eficientes do ponto de vista de custo computacional, como é o caso de estratégias usando OpenMP.