Política de escalonamento de recursos computacionais em clusters de física de altas energias

Este trabalho apresenta uma proposta para permitir o uso compartilhado dos recursos computacionais utilizados em um cluster de forma a atender simultaneamente aos quatro experimentos do CERN. A abordagem adotada utiliza o conceito de contratos, onde os requisitos e restrições de cada experimento são descritos em perfis, e uma política de alocação de recursos é definida para manter a utilização dos recursos de forma a atender aos perfis. Propomos um modelo de arquitetura para gerenciar o uso compartilhado de um cluster pelas quatro Organizações Virtuais do LHC. Este modelo de arquitetura é composto de elementos comuns a um cluster típico da Tier-2, acrescidos de funcionalidades para controlar a admissão de novos jobs de todas as Organizações Virtuais do LHC. Este modelo monitora a utilização de recursos do cluster por cada OV, aloca recursos para cada job de acordo com uma política estabelecida para o cluster de forma a procurar respeitar os requisitos de cada uma delas. Definimos um algoritmo para o escalonamento de jobs, que utiliza mecanismos de preempção para controlar a alocação de nós do cluster dependendo o uso corrente e acumulado de recursos por cada OV. Este algoritmo é executado em um dos elementos da arquitetura batizado de broker, dado que o mesmo intermedeia a chegada de novos jobs e a alocação dos nós do cluster, e tem com objetivo manter o controle dos contratos de cada OV. A simulação da arquitetura proposta foi feita no simulador de grades GridSim e os resultados obtidos foram avaliados.

Paralelização em CUDA/GLSL do algoritmo SIFT para reconhecimento de íris

Neste trabalho é estudada a viabilidade de uma implementação em paralelo do algoritmo scale invariant feature transform (SIFT) para identificação de íris. Para a implementação do código foi utilizada a arquitetura para computação paralela compute unified device architecture (CUDA) e a linguagem OpenGL shading language (GLSL). O algoritmo foi testado utilizando três bases de dados de olhos e íris, o noisy visible wavelength iris image Database (UBIRIS), Michal-Libor e CASIA. Testes foram feitos para determinar o tempo de processamento para verificação da presença ou não de um indivíduo em um banco de dados, determinar a eficiência dos algoritmos de busca implementados em GLSL e CUDA e buscar valores de calibração que melhoram o posicionamento e a distribuição dos pontos-chave na região de interesse (íris) e a robustez do programa final.

Arquitetura crustal da bacia de Almada no contexto das bacias da margem lesste da América do Sul

A Bacia de Almada, localizada no estado da Bahia, compartilha características similares com as outras bacias da margem leste do Brasil, quando é analisada segundo aspectos como os processos sedimentares e o regime de esforço dominante durante a sua formação. Observa-se uma diferença marcante em relação as outras bacias quando é analisada sob a ótica da composição da crosta transicional, uma vez que não se registra atividade vulcânica durante a fase rifte. A aquisição de um extenso levantamento sísmico 3D, com cabos de 6 km de comprimento e 9.2 segundos de tempo de registro (tempo sísmico duplo), resultaram em imagens sísmicas de boa qualidade das estruturas profundas do rifte. Adicionalmente, estudos de modelagem gravimétrica foram integrados com a análise sísmica para corroborar o modelo geológico. A Bacia de Almada é parte dos sistemas de rifte continentais, desenvolvidos durante o Berriasiano até o Aptiano, que antecederam a quebra do continente do Gondwana, evoluindo posteriormente para uma margem passiva divergente. O processo do rifteamento desenvolveu cinco sub-bacias de orientação NNE-SSO, desde posições terrestres até marinhas profundas, produzindo um arcabouço estrutural complexo. Os perfis da sísmica profunda mostram o afinamento progressivo da crosta continental até espessuras da ordem de 5 km, abaixo da sub-bacia mais oriental, com fatores de estiramento crustal próximo a 7 antes do desenvolvimento de crosta oceânica propriamente dita. As imagens sísmicas de boa qualidade permitem também o reconhecimento de sistemas de falhas lístricas que se iniciam na crosta superior, evoluem atravessando a crosta e conectando as sub-bacias para finalizar em um descolamento horizontal na crosta inferior estratificada. Adicionalmente, a bacia apresenta um perfil assimétrico, compatível com mecanismos de cisalhamento simples. As margens vulcânicas (VM) e não vulcânicas (NVM), são os extremos da análise composicional das margens divergentes continentais. Na Bacia de Almada não se reconhecem os elementos arquiteturais típicos das VM, tais como são as grandes províncias ígneas, caracterizadas por cunhas de refletores que mergulham em direção ao mar e por intenso vulcanismo pré- e sin-rifte nas bacias. Embora a margem divergente do Atlântico Sul seja interpretada tradicionalmente como vulcânica, o segmento do rifte ao sul do Estado da Bahia apresenta características não-vulcânicas, devido à ausência destes elementos arquiteturais e aos resultados obtidos nas perfurações geológicas que eventualmente alcançam a seqüência rifte e embasamento. Regionalmente a margem divergente sul-americana é majoritariamente vulcânica, embora a abundância e a influência do magmatísmo contemporâneo ao rifte seja muito variável. Ao longo da margem continental, desde a Bacia Austral no sul da Argentina, até a Bacia de Pernambuco no nordeste do Brasil, podem ser reconhecidos segmentos de caráter vulcânico forte, médio e não vulcânico. Nos exemplos clássicos de margens não vulcânicas, como a margem da Ibéria, a crosta transicional é altamente afinada podendo apresentar evidências de exumação de manto. Na Bacia de Almada, a crosta transicional apresenta importante estiramento embora não haja evidências concretas de exumação de manto. Os mecanismos responsáveis pela geração e intrusão dos grandes volumes de magma registrados nas margens divergentes são ainda sujeitos a intenso debate. Ao longo da margem divergente sul-americana há evidências da presença dos mecanismos genéticos de estiramento litosférico e impacto de plumas. Alternativamente estes dois mecanismos parecem ter tido um papel importante na evolução tectônica da margem sudeste e sul, diferenciando-as da margem continental onde foi implantada a Bacia de Almada.

Resolução numérica de escoamentos compressíveis empregando um método de partículas livre de malhas e o processamento em paralelo (CUDA)

Os métodos numéricos convencionais, baseados em malhas, têm sido amplamente aplicados na resolução de problemas da Dinâmica dos Fluidos Computacional. Entretanto, em problemas de escoamento de fluidos que envolvem superfícies livres, grandes explosões, grandes deformações, descontinuidades, ondas de choque etc., estes métodos podem apresentar algumas dificuldades práticas quando da resolução destes problemas. Como uma alternativa viável, existem os métodos de partículas livre de malhas. Neste trabalho é feita uma introdução ao método Lagrangeano de partículas, livre de malhas, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) voltado para a simulação numérica de escoamentos de fluidos newtonianos compressíveis e quase-incompressíveis. Dois códigos numéricos foram desenvolvidos, uma versão serial e outra em paralelo, empregando a linguagem de programação C/C++ e a Compute Unified Device Architecture (CUDA), que possibilita o processamento em paralelo empregando os núcleos das Graphics Processing Units (GPUs) das placas de vídeo da NVIDIA Corporation. Os resultados numéricos foram validados e a eficiência computacional avaliada considerandose a resolução dos problemas unidimensionais Shock Tube e Blast Wave e bidimensional da Cavidade (Shear Driven Cavity Problem).

Paralelização do algoritmo FDK para reconstrução 3D de imagens tomográficas usando unidades gráficas de processamento e CUDA-C

A obtenção de imagens usando tomografia computadorizada revolucionou o diagnóstico de doenças na medicina e é usada amplamente em diferentes áreas da pesquisa científica. Como parte do processo de obtenção das imagens tomográficas tridimensionais um conjunto de radiografias são processadas por um algoritmo computacional, o mais usado atualmente é o algoritmo de Feldkamp, David e Kress (FDK). Os usos do processamento paralelo para acelerar os cálculos em algoritmos computacionais usando as diferentes tecnologias disponíveis no mercado têm mostrado sua utilidade para diminuir os tempos de processamento. No presente trabalho é apresentada a paralelização do algoritmo de reconstrução de imagens tridimensionais FDK usando unidades gráficas de processamento (GPU) e a linguagem CUDA-C. São apresentadas as GPUs como uma opção viável para executar computação paralela e abordados os conceitos introdutórios associados à tomografia computadorizada, GPUs, CUDA-C e processamento paralelo. A versão paralela do algoritmo FDK executada na GPU é comparada com uma versão serial do mesmo, mostrando maior velocidade de processamento. Os testes de desempenho foram feitos em duas GPUs de diferentes capacidades: a placa NVIDIA GeForce 9400GT (16 núcleos) e a placa NVIDIA Quadro 2000 (192 núcleos).

Desenvolvimento de um simulador numérico empregando o método Smoothed Particle Hydrodynamics para a resolução de escoamentos incompressíveis. Implementação computacional em paralelo (CUDA)

Neste trabalho, foi desenvolvido um simulador numérico baseado no método livre de malhas Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) para a resolução de escoamentos de fluidos newtonianos incompressíveis. Diferentemente da maioria das versões existentes deste método, o código numérico faz uso de uma técnica iterativa na determinação do campo de pressões. Este procedimento emprega a forma diferencial de uma equação de estado para um fluido compressível e a equação da continuidade a fim de que a correção da pressão seja determinada. Uma versão paralelizada do simulador numérico foi implementada usando a linguagem de programação C/C++ e a Compute Unified Device Architecture (CUDA) da NVIDIA Corporation. Foram simulados três problemas, o problema unidimensional do escoamento de Couette e os problemas bidimensionais do escoamento no interior de uma Cavidade (Shear Driven Cavity Problem) e da Quebra de Barragem (Dambreak).

Vegetação e arquitetura das espécies de restinga associadas à ocorrência de Formicivora littoralis (Aves,Thamnophilidae)

O presente estudo teve como objetivo central conhecer a composição florística, a estrutura e a arquitetura das espécies da formação arbustiva fechada pós-praia e investigar possíveis associações com Formicivora littoralis, considerando tática de forrageamento, construção de ninhos e abundância da ave. F. littoralis é endêmica de restingas, e está ameaçada de extinção devido a perda acelerada de habitat. Entretanto, pouco se sabe sobre a vegetação em que ela ocorre, principalmente sobre as áreas de maior abundância da ave localizadas na formação Arbustiva Fechada Pós-praia (AFP) da Restinga da Massambaba, as quais estão inseridas em um Centro de Diversidade Vegetal (CDV) na Região de Cabo Frio. Diante disto, este estudo foi realizado em dois trechos desta formação na Restinga da Massambaba, nos municípios de Araruama e Arraial do Cabo, RJ, Brasil. Foram efetuadas 60 excursões a campo, com coletas aleatórias realizadas ao longo de toda a formação, geração de 20 parcelas de 2x50 m (0,2ha) perpendiculares ao mar, incluindo na amostragem indivíduos com DAP e DAS ≥2,5, estes, foram ainda categorizados em modelos de arquitetura de ramificação considerando número de ramos em dois patamares de altura (DAP e DAS). O levantamento florístico resultou em 327 coletas de 160 espécies, sendo pelo menos 12 espécies vegetais sob algum estado de ameaça, inclusive redescoberta uma Salicaceae (Casearia sessiliflora). Orchidaceae, Leguminosae e Myrtaceae foram as famílias mais ricas. Foram acrescentados 75% mais espécies na lista preliminar da AFP na Massambaba, além de 14 novos registros para o CDV de Cabo Frio. Na estrutura e arquitetura foram analisados 906 indivíduos de 58 espécies. Sendo os maiores valores de importância de Pilosocereus arrabidae (42,30) e Chrysophyllum lucentifolium (23,45). A diversidade de Shannon foi de 3,46 e equabilidade de 0,85. A arquitetura da maior parte dos indivíduos foi complexa, 58% de indivíduos com múltiplas ramificações, e as espécies apresentando variados padrões de ramificação. A densidade populacional de F. littoralis na AFP foi elevada, sendo estimada em 172 ind/km2. A arquitetura da AFP tem influência na ecologia da ave, pois ela foi generalista quanto à espécie utilizada como suporte na construção de ninhos e também para as táticas de forrageamento, mas houve seleção de ramos finos que formavam na horizontal ângulos de até 90 de abertura para construir ninhos. Ramos finos e mais horizontais também foram utilizados com frequência para as táticas de forrageamento. A abundância de F. littoralis esteve correlacionada positivamente à diversidade vegetal e negativamente à altura da vegetação, características marcantes nesta formação. Além disso, elevada taxa de vegetais com síndrome de dispersão zoocórica indica a importância desta formação na oferta de recursos alimentícios para a fauna e atração de pequenos artrópodes, os quais fazem parte da dieta de F. littoralis.

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 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.

Inteligência computacional aplicada na geração de respostas impulsivas bi-auriculares e em aurilização de salas

Neste trabalho é apresentada uma nova abordagem para obter as respostas impulsivas biauriculares (BIRs) para um sistema de aurilização utilizando um conjunto de redes neurais artificiais (RNAs). O método proposto é capaz de reconstruir as respostas impulsivas associadas à cabeça humana (HRIRs) por meio de modificação espectral e de interpolação espacial. A fim de cobrir todo o espaço auditivo de recepção, sem aumentar a complexidade da arquitetura da rede, uma estrutura com múltiplas RNAs (conjunto) foi adotada, onde cada rede opera uma região específica do espaço (gomo). Os três principais fatores que influenciam na precisão do modelo arquitetura da rede, ângulos de abertura da área de recepção e atrasos das HRIRs são investigados e uma configuração ideal é apresentada. O erro de modelagem no domínio da frequência é investigado considerando a natureza logarítmica da audição humana. Mais ainda, são propostos novos parâmetros para avaliação do erro, definidos em analogia com alguns dos bem conhecidos parâmetros de qualidade acústica de salas. Através da metodologia proposta obteve-se um ganho computacional, em redução do tempo de processamento, de aproximadamente 62% em relação ao método tradicional de processamento de sinais utilizado para aurilização. A aplicabilidade do novo método em sistemas de aurilização é reforçada mediante uma análise comparativa dos resultados, que incluem a geração das BIRs e o cálculo dos parâmetros acústicos biauriculares (IACF e IACC), os quais mostram erros de magnitudes reduzidas.

Criação de um atlas pedagógico do Município do Rio de Janeiro, dentro da arquitetura do sistema brasileiro de televisão digital terrestre.

Esta dissertação visa levantar as possibilidades de uso da Geomática no ambiente de interatividade do Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre (SBTVD), definido pelo Decreto Presidencial 5.820, de 29 de Junho de 2006. O produto desta dissertação compreende a implementação de um Atlas, que terá como seu maior objetivo, o auxílio ao processo pedagógico e de Educação à distância (EAD), democratizando o conhecimento da Cartografia. A metodologia de desenvolvimento terá como base o estudo do município do Rio de Janeiro e como público alvo, professores e jovens de 8 a 12 anos de idade. Entretanto, poderá ser facilmente adaptado para outras regiões e diferentes níveis educacionais. No estudo foram utilizados os fundamentos da Geomática, com suas origens estruturais baseadas em uma natureza multidisciplinar, que é ponto de convergência da Informática, de Geografia, do Planejamento Urbano, das Engenharias, das Estatísticas e das Ciências do Ambiente, focadas em fases de produção definidas e divididas em: Coleta, Análise, Distribuição e Uso. Nesse contexto estudaremos como a Cartografia e o SBTVD terrestre vão se incorporar tecnologicamente na distribuição desses dados.

Perspectivas para o Ensino de Contabilidade: uma Contribuição para o Estudo Sobre a Utilização do Computador no Processo Ensino-Aprendizagem

Este trabalho tem por objetivo levantar dados que permitam avaliar a qualidade do ensino nos Cursos de Ciências Contábeis. Dois aspectos são abordados dentre aqueles considerados como problema na atual estrutura dos cursos oferecidos pelas Instituições de Ensino Superior IES. O primeiro procura focalizar os conceitos relativos às questões pedagógicas, particularmente sobre a metodologia de ensino a ser adotada. Pretende-se mostrar a necessidade de um rompimento com a forma tradicional de se ministrar aulas, que é centrada no professor. Considerando todas as mudanças pela qual o mundo está passando e que determina uma mudança radical no perfil do formando na era da informação. O segundo aspecto é o de identificar o estado em que se encontram as IES no que diz respeito a apropriação da informática pelo ensino, a começar pela identificação da existência dos equipamentos à disposição de professores e alunos.

A (re)valorização do patrimônio e as transformações da paisagem: o exemplo do Estado do Rio de Janeiro

Este trabalho apresenta as principais perspectivas estabelecidas a partir da utilização do patrimônio herdado da atividade canavieira no desenvolvimento da atividade turística, na região norte do estado do Rio de Janeiro. Para isso, discutiremos os principais conceitos que permitem entender como áreas consideradas rurais ou marcadas por uma história vinculada a alguma atividade agrícola passam por um processo de transformação e são inseridas em uma nova fase. Essas transformações são percebidas nos espaços chamados de rurais e aparecem hoje com uma nova perspectiva de utilização, antes eram destinados exclusivamente às atividades agrícolas. Outro aspecto verificado é que paisagens singulares acabam se constituindo em patrimônios culturais, na medida em que se tornam representações sociais. A paisagem então acaba sendo relacionada à memória e à identidade local. Nos municípios estudados ela é marcada pelas tradicionais plantações de cana-de-açúcar, que ao longo de mais de um século influenciou a vida e o cotidiano daquela porção do espaço fluminense, permitindo uma arquitetura e uma paisagem peculiar. Desta forma, nosso objetivo é entender como a paisagem é utilizada no desenvolvimento da atividade turística como recurso a ser explorado, além de tentarmos visualizar os principais agentes que promovem as iniciativas de (re)valorização patrimonial e como o espaço é modificado com tal atividade.

Atlas digital: uma contribuição para o sistema de informação do município de São João de Meriti-RJ

Um Atlas Digital é um atlas que foi concebido através de técnicas computacionais e que, consequentemente, pode ser acessado através de um computador. Estruturado em um ambiente gráfico, além dos mapas, pode-se contar também com textos, fotografias, dados estatísticos, gráficos e tabelas. Por estar em meio digital existe a possibilidade de utilização de uma expressiva gama de temas, formatos e escalas. Nesta dissertação apresenta-se um protótipo de Atlas Digital como uma colaboração ao Sistema de Informação Municipal SIM, para o município de São João de Meriti, RJ. O referido SIM, que tem como meta os serviços municipais, visa atender ao próprio município, ao cidadão e a outros interessados na cidade, sendo as suas informações fundamentais para a melhoria da gestão das prefeituras. A pesquisa foi direcionada para o tema da habitabilidade, que consiste num conjunto de condições voltadas para a construção de habitat saudável, abrangendo temas físicos, psicológicos, sociais, culturais e ambientais. Dentro do tema habitabilidade, foram trabalhados os subtemas relativos a infraestrutura de abastecimento de água, esgoto, coleta de lixo, saúde e educação, esses subtemas foram confrontados entre si para uma comparação entre os bairros do município. O SIM e a habitabilidade são contemplados no plano diretor da cidade e representa uma grande parte da sustentação teórica da dissertação. A modelagem e implementação do protótipo do Atlas Digital foram feitas com auxílio de softwares gratuitos, sendo possível acessar mapas temáticos e outras informações sobre São João de Meriti

Agentes comunitários de saúde e os desafios da educação permanente: reflexões sobre a experiência do Programa Telessaúde Brasil Núcleo Rio de Janeiro

Este estudo traz uma reflexão sobre os desafios de educação permanente dos Agentes comunitários de Saúde inseridos no projeto Telessaúde/Rio de Janeiro. Temos como objetivo geral discutir o processo de educação permanente desses colaboradores inseridos no Projeto Telessaúde, Núcleo Rio de Janeiro, ressaltando os usos reais e potenciais das ferramentas da educação à distância, na perspectiva da educação crítica. Os objetivos específicos são: descrever o perfil demográfico de utilização de ferramentas de educação permanente a distância de Agente comunitário de saúde (ACS) do Estado do Rio de Janeiro inseridos no Telessaúde RJ, segundo as regiões administrativas do Rio de Janeiro; descrever e analisar a participação dos ACS no Telessaúde RJ durante o ano de 2009 nas atividades de teleconferências; discutir, com base na participação dos ACS no Telessaúde RJ, o papel da mediação da internet e das ferramentas do Telessaúde RJ no seu trabalho, na perspectiva pedagógica crítica. A metodologia utilizada é quali-quantitativa, no intuito de descrever, quantificar e classificar os dados em relação aos ACS que estão inseridos no Telessaúde. A coleta de dados se deu a partir de um relatório das oficinas presenciais e da análise de 100 formulários preenchidos pelos ACS nos workshops realizados nas regiões administrativas do Rio de Janeiro e no registro de teleconferências. Resultados: o relatório das oficinas nos mostrou que os ACS vêem no Telessaúde não só um espaço para troca de experiências, mas também para a educação permanente em serviço. Foi evidenciando na análise dos formulários, que a faixa etária na amostra de 100 dos ACS é de 23 a 38 anos com 59 ACS. Além disso, observou-se que os ACS utilizam a internet diariamente, com predominância do vinculo empregatício por CLT, acessam SIAB e DATASUS com frequência, realizam trabalho multidisciplinar com médicos e enfermeiros, propõem temas para capacitações pelo Telessaúde, em relação à assistência às teleconferências de 555 ACS no ano de 2009. Concluímos que a inserção do ACS no Telessaúde, com vistas à educação permanente, é uma real possibilidade e o estudo nos mostrou que eles vêem esta proposta do Ministério da Saúde como inovadora e viável.