Problemas inversos aplicados à identificação de parâmetros hidrodinâmicos de um modelo do estuário do rio Macaé

Esta tese tem por objetivo propor uma estratégia de obtenção automática de parâmetros hidrodinâmicos e de transporte através da solução de problemas inversos. A obtenção dos parâmetros de um modelo físico representa um dos principais problemas em sua calibração, e isso se deve em grande parte à dificuldade na medição em campo desses parâmetros. Em particular na modelagem de rios e estuários, a altura da rugosidade e o coeficiente de difusão turbulenta representam dois dos parâmetros com maior dificuldade de medição. Nesta tese é apresentada uma técnica automatizada de estimação desses parâmetros através deum problema inverso aplicado a um modelo do estuário do rio Macaé, localizado no norte do Rio de Janeiro. Para este estudo foi utilizada a plataforma MOHID, desenvolvida na Universidade Técnica de Lisboa, e que tem tido ampla aplicação na simulação de corpos hídricos. Foi realizada uma análise de sensibilidade das respostas do modelo com relação aos parâmetros de interesse. Verificou-se que a salinidade é uma variável sensível a ambos parâmetros. O problema inverso foi então resolvido utilizando vários métodos de otimização através do acoplamento da plataforma MOHID a códigos de otimização implementados em Fortran. O acoplamento foi realizado de forma a não alterar o código fonte do MOHID, possibilitando a utilização da ferramenta computacional aqui desenvolvida em qualquer versão dessa plataforma, bem como a sua alteração para o uso com outros simuladores. Os testes realizados confirmam a eficiência da técnica e apontam as melhores abordagens para uma rápida e precisa estimação dos parâmetros.

Desenvolvimento de material instrucional com enfoque construtivista para cursos de bioestatística aplicada à análise epidemiológica usando R

Os recentes avanços tecnológicos fizeram aumentar o nível de qualificação do pesquisador em epidemiologia. A importância do papel estratégico da educação não pode ser ignorada. Todavia, a Associação Brasileira de Pós-graduação em Saúde Coletiva (ABRASCO), no seu último plano diretor (2005-2009), aponta uma pequena valorização na produção de material didático-pedagógico e, ainda, a falta de uma política de desenvolvimento e utilização de software livre no ensino da epidemiologia. É oportuno, portanto, investir em uma perspectiva relacional, na linha do que a corrente construtivista propõe, uma vez que esta teoria tem sido reconhecida como a mais adequada no desenvolvimento de materiais didáticos informatizados. Neste sentido, promover cursos interativos e, no bojo destes, desenvolver material didático conexo é oportuno e profícuo. No âmbito da questão política de desenvolvimento e utilização de software livre no ensino da epidemiologia, particularmente em estatística aplicada, o R tem se mostrado um software de interesse emergente. Ademais, não só porque evita possíveis penalizações por utilização de software comercial sem licença, mas também porque o franco acesso aos códigos e programação o torna uma ferramenta excelente para a elaboração de material didático em forma de hiperdocumentos, importantes alicerces para uma tão desejada interação docentediscente em sala de aula. O principal objetivo é desenvolver material didático em R para os cursos de bioestatística aplicada à análise epidemiológica. Devido a não implementação de certas funções estatísticas no R, também foi incluída a programação de funções adicionais. Os cursos empregados no desenvolvimento desse material fundamentaram-se nas disciplinas Uma introdução à Plataforma R para Modelagem Estatística de Dados e Instrumento de Aferição em Epidemiologia I: Teoria Clássica de Medidas (Análise) vinculadas ao departamento de Epidemiologia, Instituto de Medicina Social (IMS) da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). A base teórico-pedagógica foi definida a partir dos princípios construtivistas, na qual o indivíduo é agente ativo e crítico de seu próprio conhecimento, construindo significados a partir de experiências próprias. E, à ótica construtivista, seguiu-se a metodologia de ensino da problematização, abrangendo problemas oriundos de situações reais e sistematizados por escrito. Já os métodos computacionais foram baseados nas Novas Tecnologias da Informação e Comunicação (NTIC). As NTICs exploram a busca pela consolidação de currículos mais flexíveis, adaptados às características diferenciadas de aprendizagem dos alunos. A implementação das NTICs foi feita através de hipertexto, que é uma estrutura de textos interligados por nós ou vínculos (links), formando uma rede de informações relacionadas. Durante a concepção do material didático, foram realizadas mudanças na interface básica do sistema de ajuda do R para garantir a interatividade aluno-material. O próprio instrutivo é composto por blocos, que incentivam a discussão e a troca de informações entre professor e alunos.

Desenvolvimento de interfaces gráficas para estatística Bayesiana aplicada à comparação mista de tratamentos

A partir dos avanços obtidos pela industria farmacêutica surgiram diversos medicamentos para o combate de enfermidades. Esses medicamentos possuem efeito tópico similar porém com suaves modificações em sua estrutura bioquímica, com isso a concorrência entre as industrias farmacêuticas se torna cada vez mais acirrada. Como forma de comparar a efetividade desses medicamentos, surgem diversas metodologias, com o objetivo de encontrar qual seria o melhor medicamento para uma dada situação. Uma das metodologias estudadas é a comparação mista de tratamentos, cujo objetivo é encontrar a efetividade de determinadas drogas em estudos e/ou ensaios clínicos que abordem, mesmo que de maneira indireta, os medicamentos estudados. A utilização dessa metodologia é demasiadamente complexa pois requer conhecimento de linguagens de programação em ambientes estatísticos além do domínio sobre as metodologias aplicadas a essa técnica. O objetivo principal desse estudo é a criação de uma interface gráfica que facilite a utilização do MTC para usuários que não possuam conhecimento em linguagens de programação, que seja de código aberto e multiplataforma. A expectativa é que, com essa interface, a utilização de técnicas mais abrangentes e avançadas seja facilitada, além disso, venha tornar o ensinamento sobre o tema mais facilitado para pessoas que ainda não conhecem o método

Uma técnica híbrida para geração de rotas em espaço geográfico com obstáculos.

Este trabalho está inserido no campo da Geomática e se concentra, mais especificamente, no estudo de métodos para exploração e seleção de rotas em espaços geográficos sem delimitação prévia de vias trafegáveis. As atividades que poderiam se beneficiar de estudos desse tipo estão inseridas em áreas da engenharia, logística e robótica. Buscou-se, com as pesquisas realizadas nesse trabalho, elaborar um modelo computacional capaz de consultar as informações de um terreno, explorar uma grande quantidade de rotas viáveis e selecionar aquelas rotas que oferecessem as melhores condições de trajetória entre dois pontos de um mapa. Foi construído um sistema a partir do modelo computacional proposto para validar sua eficiência e aplicabilidade em diferentes casos de estudo. Para que esse sistema fosse construído, foram combinados conceitos de sistemas baseados em agentes, lógica nebulosa e planejamento de rotas em robótica. As informações de um terreno foram organizadas, consumidas e apresentadas pelo sistema criado, utilizando mapas digitais. Todas as funcionalidades do sistema foram construídas por meio de software livre. Como resultado, esse trabalho de pesquisa disponibiliza um sistema eficiente para o estudo, o planejamento ou a simulação de rotas sobre mapas digitais, a partir de um módulo de inferência nebuloso aplicado à classificação de rotas e um módulo de exploração de rotas baseado em agentes autônomos. A perspectiva para futuras aplicações utilizando o modelo computacional apresentado nesse trabalho é bastante abrangente. Acredita-se que, a partir dos resultados alcançados, esse sistema possa ajudar a reduzir custos e automatizar equipamentos em diversas atividades humanas.