Análise de desempenho de redes p2p com protocolo push/pull para distribuição de vídeo na presença de nós não-cooperativos.

O uso de Internet para a distribuição de fluxos de vídeo tem se mostrado uma tendência atual e traz consigo grandes desafios. O alicerce sobre qual a Internet está fundamentada, comutação por pacotes e arquitetura cliente-servidor, não proporciona as melhores condições para este tipo de serviço. A arquitetura P2P (peer-to-peer) vem sendo considerada como infraestrutura para a distribuição de fluxos de vídeo na Internet. A idéia básica da distribuição de vídeo com o suporte de P2P é a de que os vários nós integrantes da rede sobreposta distribuem e encaminham pedaços de vídeo de forma cooperativa, dividindo as tarefas, e colocando à disposição da rede seus recursos locais. Dentro deste contexto, é importante investigar o que ocorre com a qualidade do serviço de distribuição de vídeo quando a infraestrutura provida pelas redes P2P é contaminada por nós que não estejam dispostos a cooperar, já que a base desta arquitetura é a cooperação. Neste trabalho, inicialmente é feito um estudo para verificar o quanto a presença de nós não-cooperativos pode afetar a qualidade da aplicação de distribuição de fluxo de vídeo em uma rede P2P. Com base nos resultados obtidos, é proposto um mecanismo de incentivo à cooperação para que seja garantida uma boa qualidade de vídeo aos nós cooperativos e alguma punição aos nós não-cooperativos. Os testes e avaliações foram realizados utilizando-se o simulador PeerSim.

Algoritmos distribuídos para alocação dinâmica de tarefas em enxame de robôs.

A Inteligência de Enxame foi proposta a partir da observação do comportamento social de espécies de insetos, pássaros e peixes. A ideia central deste comportamento coletivo é executar uma tarefa complexa decompondo-a em tarefas simples, que são facilmente executadas pelos indivíduos do enxame. A realização coordenada destas tarefas simples, respeitando uma proporção pré-definida de execução, permite a realização da tarefa complexa. O problema de alocação de tarefas surge da necessidade de alocar as tarefas aos indivíduos de modo coordenado, permitindo o gerenciamento do enxame. A alocação de tarefas é um processo dinâmico pois precisa ser continuamente ajustado em resposta a alterações no ambiente, na configuração do enxame e/ou no desempenho do mesmo. A robótica de enxame surge deste contexto de cooperação coletiva, ampliada à robôs reais. Nesta abordagem, problemas complexos são resolvidos pela realização de tarefas complexas por enxames de robôs simples, com capacidade de processamento e comunicação limitada. Objetivando obter flexibilidade e confiabilidade, a alocação deve emergir como resultado de um processo distribuído. Com a descentralização do problema e o aumento do número de robôs no enxame, o processo de alocação adquire uma elevada complexidade. Desta forma, o problema de alocação de tarefas pode ser caracterizado como um processo de otimização que aloca as tarefas aos robôs, de modo que a proporção desejada seja atendida no momento em que o processo de otimização encontre a solução desejada. Nesta dissertação, são propostos dois algoritmos que seguem abordagens distintas ao problema de alocação dinâmica de tarefas, sendo uma local e a outra global. O algoritmo para alocação dinâmica de tarefas com abordagem local (ADTL) atualiza a alocação de tarefa de cada robô a partir de uma avaliação determinística do conhecimento atual que este possui sobre as tarefas alocadas aos demais robôs do enxame. O algoritmo para alocação dinâmica de tarefas com abordagem global (ADTG) atualiza a alocação de tarefas do enxame com base no algoritmo de otimização PSO (Particle swarm optimization). No ADTG, cada robô possui uma possível solução para a alocação do enxame que é continuamente atualizada através da troca de informação entre os robôs. As alocações são avaliadas quanto a sua aptidão em atender à proporção-objetivo. Quando é identificada a alocação de maior aptidão no enxame, todos os robôs do enxame são alocados para as tarefas definidas por esta alocação. Os algoritmos propostos foram implementados em enxames com diferentes arranjos de robôs reais demonstrando sua eficiência e eficácia, atestados pelos resultados obtidos.

Desenvolvimento, sustentabilidade e relações internacionais: uma análise dos indicadores de desenvolvimento sustentável e sua aplicação ao caso brasileiro

O desenvolvimento sustentável foi definido pelo Relatório Brundtland como o desenvolvimento que satisfaz as necessidades presentes, sem comprometer a capacidade das gerações futuras de suprir suas próprias necessidades. Esse tipo de desenvolvimento abarca tanto a questão do crescimento econômico com distribuição de renda, quanto a necessidade de se preservar os recursos escassos do planeta, além de seus ecossistemas. O desenvolvimento sustentável é um tema que aborda dois conceitos-chave que afetam as relações entre os países: a necessidade de desenvolvimento de muitas nações que ainda não atingiram o patamar de riqueza dos países desenvolvidos e o imperativo da sustentabilidade, que restringe a possibilidade do desenvolvimento econômico ao interferir no processo produtivo das nações. Dessa forma, torna-se necessário abordar o desenvolvimento sustentável na perspectiva das Relações Internacionais. Acordos cooperativos em relação ao meio ambiente têm sido assinados muito mais como forma de cooperação bilateral do que global. O contexto histórico nos leva a um ponto de inflexão no cenário internacional, iniciado no ano de 2002 e que perdura até os dias atuais. Neste início de século XXI, a convergência dos países ao desenvolvimento sustentável passa a ser analisada pelo esforço unilateral de cada nação, explicitando o uso dos indicadores de desenvolvimento sustentável e justificando sua apreciação. É neste período em que se dará a análise da economia brasileira, conforme proposto pela dissertação. A partir da análise dos dados fornecidos pelos indicadores para a situação do desenvolvimento sustentável no Brasil, tem-se elaborada a questão central que esta dissertação procurará responder: a efetividade no uso destes indicadores para o direcionamento das políticas de desenvolvimento sustentável das nações. A valoração do desenvolvimento sustentável é de vital importância para o posicionamento das nações frente ao tema ambiental no mundo. Como diferentes conceitos são aceitos para o tema, a possibilidade de um grande acordo multilateral acerca do mesmo fica prejudicada. A maneira encontrada por alguns países foi redirecionar suas economias unilateralmente à sustentabilidade. O que isso irá provocar nas Relações Internacionais só o tempo poderá dizer. O que é certo é que a frágil relação entre os países será afetada por esse fato. O Brasil desponta como um expoente do desenvolvimento sustentável, pelo menos na intenção, e é através do uso de ferramentas como os indicadores de desenvolvimento sustentável que podemos mensurar o quanto seu discurso se converte em prática.

A formação do sujeito cooperativo no Colégio Pedro II: o longo caminho do documento ao investimento

A formação de sujeitos cooperativos é uma demanda da sociedade contemporânea, que o Colégio Pedro II assumiu como compromisso em seu Projeto Político-Pedagógico, ao afirmar o aluno que pretende formar: cidadãos críticos, orientados para a cooperação igualitária, ética, mais fraterna e solidária. O modo como se investe na formação do sujeito cooperativo, nas práticas cotidianas do Colégio Pedro II, é o objeto deste estudo. O objetivo é analisar a formação do cidadão cooperativo, como um processo de produção de subjetividades, que tem início nas lógicas que circulam em nossa sociedade. O objetivo específico é investigar o lugar que a formação do sujeito cooperativo ocupa nas práticas de docentes e gestores do Colégio Pedro II, e em que medida elas são direcionadas pelas políticas públicas, como os Parâmetros Curriculares Nacionais, e pelo Projeto Político Pedagógico, do Colégio. A pesquisa se concentrou no Pedrinho, na Unidade São Cristóvão I, no período posterior à elaboração e publicação do atual Projeto Político Pedagógico, embora não seja possível descartar a história do Colégio, na busca de elementos que expliquem a realidade atual. A construção do campo de investigação se deu a partir da análise de documentos do Colégio, dos registros de oficinas de Jogos Cooperativos, reuniões pedagógicas e administrativas, bem como entrevistas com docentes que representaram a Unidade São Cristóvão I, na Congregação do CP II. Ao final, foi possível perceber que são múltiplos os caminhos, entre o documento e o investimento na formação do sujeito cooperativo, entre outros motivos porque são muitos os sentidos dados ao termo cooperação. Alem disso, há pelo menos, dois movimentos. Um que busca a orientação da conduta, a governamentalidade, pela atualização dos mecanismos disciplinares e de controle, utilizados desde a fundação do Imperial Colégio de Pedro II. Outro movimento busca produzir uma linha de fuga, uma alternativa, no Pedrinho, às relações competitivas e individualistas produzidas pela lógica capitalista, em nossa sociedade, e estabelecidas há quase três séculos no Colégio Pedro II. As políticas públicas de currículo produziram práticas pedagógicas, discursivas e não discursivas, no cotidiano escolar, e algumas dessas práticas podem contribuir para a produção de subjetividades cooperativas, mesmo que este não seja o foco da ação docente. Mas, sem dúvida, alguns docentes e gestores estão investindo na formação de cidadãos cooperativos, seja pensando em alunos e trabalhadores virtuosos ou apenas em pessoas mais felizes. Ainda há espaço para a produção de singularidades, na microfísica do cotidiano.

Otimização por enxame de partículas em arquiteturas paralelas de alto desempenho.

A Otimização por Enxame de Partículas (PSO, Particle Swarm Optimization) é uma técnica de otimização que vem sendo utilizada na solução de diversos problemas, em diferentes áreas do conhecimento. Porém, a maioria das implementações é realizada de modo sequencial. O processo de otimização necessita de um grande número de avaliações da função objetivo, principalmente em problemas complexos que envolvam uma grande quantidade de partículas e dimensões. Consequentemente, o algoritmo pode se tornar ineficiente em termos do desempenho obtido, tempo de resposta e até na qualidade do resultado esperado. Para superar tais dificuldades, pode-se utilizar a computação de alto desempenho e paralelizar o algoritmo, de acordo com as características da arquitetura, visando o aumento de desempenho, a minimização do tempo de resposta e melhoria da qualidade do resultado final. Nesta dissertação, o algoritmo PSO é paralelizado utilizando três estratégias que abordarão diferentes granularidades do problema, assim como dividir o trabalho de otimização entre vários subenxames cooperativos. Um dos algoritmos paralelos desenvolvidos, chamado PPSO, é implementado diretamente em hardware, utilizando uma FPGA. Todas as estratégias propostas, PPSO (Parallel PSO), PDPSO (Parallel Dimension PSO) e CPPSO (Cooperative Parallel PSO), são implementadas visando às arquiteturas paralelas baseadas em multiprocessadores, multicomputadores e GPU. Os diferentes testes realizados mostram que, nos problemas com um maior número de partículas e dimensões e utilizando uma estratégia com granularidade mais fina (PDPSO e CPPSO), a GPU obteve os melhores resultados. Enquanto, utilizando uma estratégia com uma granularidade mais grossa (PPSO), a implementação em multicomputador obteve os melhores resultados.

Implementação distribuída de auto-cura em redes inteligentes de distribuição de energia elétrica utilizando árvores de extensão mínima.

A propriedade de auto-cura, em redes inteligente de distribuição de energia elétrica, consiste em encontrar uma proposta de reconfiguração do sistema de distribuição com o objetivo de recuperar parcial ou totalmente o fornecimento de energia aos clientes da rede, na ocorrência de uma falha na rede que comprometa o fornecimento. A busca por uma solução satisfatória é um problema combinacional cuja complexidade está ligada ao tamanho da rede. Um método de busca exaustiva se torna um processo muito demorado e muitas vezes computacionalmente inviável. Para superar essa dificuldade, pode-se basear nas técnicas de geração de árvores de extensão mínima do grafo, representando a rede de distribuição. Porém, a maioria dos estudos encontrados nesta área são implementações centralizadas, onde proposta de reconfiguração é obtida por um sistema de supervisão central. Nesta dissertação, propõe-se uma implementação distribuída, onde cada chave da rede colabora na elaboração da proposta de reconfiguração. A solução descentralizada busca uma redução no tempo de reconfiguração da rede em caso de falhas simples ou múltiplas, aumentando assim a inteligência da rede. Para isso, o algoritmo distribuído GHS é utilizado como base na elaboração de uma solução de auto-cura a ser embarcada nos elementos processadores que compõem as chaves de comutação das linhas da rede inteligente de distribuição. A solução proposta é implementada utilizando robôs como unidades de processamento que se comunicam via uma mesma rede, constituindo assim um ambiente de processamento distribuído. Os diferentes estudos de casos testados mostram que, para redes inteligentes de distribuição compostas por um único alimentador, a solução proposta obteve sucesso na reconfiguração da rede, indiferentemente do número de falhas simultâneas. Na implementação proposta, o tempo de reconfiguração da rede não depende do número de linhas nela incluídas. A implementação apresentou resultados de custo de comunicação e tempo dentro dos limites teóricos estabelecidos pelo algoritmo GHS.

Agrupamento espacial em robótica de enxame.

Os Sistemas Multi-Robôs proporcionam vantagens sobre um robô individual, quando da realização de uma tarefa com maiores velocidade, precisão e tolerância a falhas. Os estudos dos comportamentos sociais na natureza têm permitido desenvolver algoritmos bio-inspirados úteis na área da robótica de enxame. Seguindo instruções simples e repetitivas, grupos de robôs, fisicamente limitados, conseguem solucionar problemas complexos. Quando existem duas ou mais tarefas a serem realizadas e o conjunto de robôs é heterogêneo, é possível agrupá-los de acordo com as funcionalidades neles disponíveis. No caso em que o conjunto de robôs é homogêneo, o agrupamento pode ser realizado considerando a posição relativa do robô em relação a uma tarefa ou acrescentando alguma característica distintiva. Nesta dissertação, é proposta uma técnica de clusterização espacial baseada simplesmente na comunicação local de robôs. Por meio de troca de mensagens entre os robôs vizinhos, esta técnica permite formar grupos de robôs espacialmente próximos sem precisar movimentar os robôs. Baseando-se nos métodos de clusterização de fichas, a técnica proposta emprega a noção de fichas virtuais, que são chamadas de cargas, sendo que uma carga pode ser estática ou dinâmica. Se uma carga é estática permite determinar a classe à qual um robô pertence. Dependendo da quantidade e do peso das cargas disponíveis no sistema, os robôs intercambiam informações até alcançar uma disposição homogênea de cargas. Quando as cargas se tornam estacionárias, é calculada uma densidade que permite guiar aquelas que estão ainda em movimento. Durante as experiências, foi observado visualmente que as cargas com maior peso acabam se agrupando primeiro enquanto aquelas com menor peso continuam se deslocando no enxame, até que estas cargas formem faixas de densidades diferenciadas para cada classe, alcançando assim o objetivo final que é a clusterização dos robôs.

Sistemas inteligentes adaptativos aplicados a um robô auto-equilibrante de duas rodas.

Com o avanço no desenvolvimento e utilização de veículos e robôs autoequilibrantes, faz-se necessário a investigação de controladores capazes de atender os diversos desafios relacionados à utilização desses sistemas. Neste trabalho foi estudado o controle de equilíbrio e posição de um robô auto-equilibrante de duas rodas. O interesse particular nesta aplicação vem da sua estrutura e da riqueza de sua dinâmica física. Por ser um problema complexo e não trivial há grande interesse em avaliar os controladores inteligentes. A primeira parte da dissertação aborda o desenvolvimento de um controle clássico do tipo PID, para em seguida ser comparado com a implementação de dois tipos de controladores inteligentes: On-line Neuro Fuzzy Control (ONFC) e Proportional-Integral-Derivative Neural-Network (PIDNN). Também é apresentada a implementação dos controladores em uma plataforma de hardware, utilizando o kit LEGO Mindstorm, e numa plataforma de simulação utilizando o MATLAB-Simulink. Em seguida, dois estudos de casos são desenvolvidos visando comparar o desempenho dos controladores. O primeiro caso avalia o controle de equilíbrio e posição do robô auto-equilibrante de duas rodas sobre um terreno plano tendo como interesse observar o desempenho intrínseco do sistema sob ausência de fatores externos. O segundo caso estuda o controle de equilíbrio e posição do robô em terrenos irregulares visando investigar a resposta do sistema sob influência de condições adversas em seu ambiente. Finalmente, o desempenho de cada um dos controladores desenvolvidos é discutido, verificando-se resultados competitivos no controle do robô auto-equilibrante de duas rodas.

Localização colaborativa em robótica de enxame.

Diversas das possíveis aplicações da robótica de enxame demandam que cada robô seja capaz de estimar a sua posição. A informação de localização dos robôs é necessária, por exemplo, para que cada elemento do enxame possa se posicionar dentro de uma formatura de robôs pré-definida. Da mesma forma, quando os robôs atuam como sensores móveis, a informação de posição é necessária para que seja possível identificar o local dos eventos medidos. Em virtude do tamanho, custo e energia dos dispositivos, bem como limitações impostas pelo ambiente de operação, a solução mais evidente, i.e. utilizar um Sistema de Posicionamento Global (GPS), torna-se muitas vezes inviável. O método proposto neste trabalho permite que as posições absolutas de um conjunto de nós desconhecidos sejam estimadas, com base nas coordenadas de um conjunto de nós de referência e nas medidas de distância tomadas entre os nós da rede. A solução é obtida por meio de uma estratégia de processamento distribuído, onde cada nó desconhecido estima sua própria posição e ajuda os seus vizinhos a calcular as suas respectivas coordenadas. A solução conta com um novo método denominado Multi-hop Collaborative Min-Max Localization (MCMM), ora proposto com o objetivo de melhorar a qualidade da posição inicial dos nós desconhecidos em caso de falhas durante o reconhecimento dos nós de referência. O refinamento das posições é feito com base nos algoritmos de busca por retrocesso (BSA) e de otimização por enxame de partículas (PSO), cujos desempenhos são comparados. Para compor a função objetivo, é introduzido um novo método para o cálculo do fator de confiança dos nós da rede, o Fator de Confiança pela Área Min-Max (MMA-CF), o qual é comparado com o Fator de Confiança por Saltos às Referências (HTA-CF), previamente existente. Com base no método de localização proposto, foram desenvolvidos quatro algoritmos, os quais são avaliados por meio de simulações realizadas no MATLABr e experimentos conduzidos em enxames de robôs do tipo Kilobot. O desempenho dos algoritmos é avaliado em problemas com diferentes topologias, quantidades de nós e proporção de nós de referência. O desempenho dos algoritmos é também comparado com o de outros algoritmos de localização, tendo apresentado resultados 40% a 51% melhores. Os resultados das simulações e dos experimentos demonstram a eficácia do método proposto.

Doenças negligenciadas e patentes de fármacos: uma análise da garantia ao direito à saúde através do novo paradigma colaborativo

O presente trabalho busca analisar o problema da falta de produção de novas pesquisas e medicamentos para doenças negligenciadas. Doenças negligenciadas serão consideradas aqui como aquelas doenças que atingem a parcela da população mundial mais pobre, não recebendo combate adequado por parte do Estado e da indústria farmacêutica para a produção de novas pesquisas e drogas. Nesse contexto, a Organização Mundial da Saúde propõe para superar a falta de pesquisa e desenvolvimento de novos medicamentos destinados ao combate de doenças consideradas negligenciadas, além de incentivos fiscais e financiamento público e privado no processo de produção de novas drogas, o reforço nos direitos de propriedade intelectual. O grande problema é que o reforço no sistema da propriedade intelectual não significa, necessariamente, maior fluxo de inovação. Nesses termos, o objetivo do presente trabalho é demonstrar que a garantia do direito à saúde da população que sofre de doenças negligenciadas não passa apenas por alterações no sistema de propriedade intelectual. Como tais doenças caracterizam-se por gerar exclusão social e tratamento através de medicamentos arcaicos, dolorosos e desumanos, a falta de pesquisas e de medicamentos para tais doenças tem forte relação com o fato de não se reconhecer como seres humanos as pessoas que sofrem deste mal. Assim, através de uma metodologia científica de análise de conteúdo, o presente trabalho buscará analisar criticamente novos mecanismos colaborativos e cooperativos criados a partir da percepção da necessidade de se alterar um quadro injusto de exclusão social para a superação do problema da falta de pesquisa e produção de fármacos para doenças negligenciadas.