Uma Metodologia para o desenvolvimento de aplicações de visão computacional utilizando um projeto conjunto de hardware e software

As tarefas de visão computacional incentivam uma significativa parte da pesquisa em todas as áreas científicas e industriais, entre as quais, cita-se a área voltada para o desenvolvimento de arquiteturas de computadores. A visão computacional é considerada um dos problemas mais desafiadores para a computação de alto desempenho, pois esta requer um grande desempenho, bem como um alto grau de flexibilidade. A flexibilidade é necessária pois a visão computacional abrange aplicações em que há diferentes tarefas a serem realizadas com diferentes necessidades de desempenho. Esta flexibilidade é particularmente importante em sistemas destinados a atuar como ambientes experimentais para novas técnicas de processamento visual ou para a prototipação de novas aplicações. Computação configurável tem demonstrado, por meio de exemplos implementados pela comunidade científica, fornecer uma boa relação entre alto desempenho e flexibilidade necessária para a implementação de diferentes técnicas utilizadas na área de visão computacional. Contudo, poucos esforços de pesquisa têm sido realizados na concepção de sistemas completos visando a solução de um problema de visão computacional, incluindo ambos os requisitos de software e de hardware. O principal objetivo deste trabalho é mostrar que as técnicas e tecnologias disponíveis na área de computação configurável podem ser empregadas para a concepção de um sistema capaz de implementar um grande número de aplicações da área de visão computacional na pesquisa e no ambiente industrial. Entretanto, não é escopo deste trabalho implementar um sistema de computação que seja suficiente para abordar os requerimentos necessários para todas as aplicações em visão computacional, mas os métodos aqui introduzidos podem ser utilizados como uma base geral de implementação de várias tarefas de visão computacional. Este trabalho utiliza ambientes que permitem implementações conjuntas de hardware e software, pois os mesmos facilitam a validação das técnicas aqui apresentadas, por meio da implementação de um estudo de caso, sendo parte deste estudo de caso implementado em software e outra parte em hardware.

Avaliação genotóxica pelo teste Salmonella/Microssoma e determinação de contaminantes químicos de amostras de água superficial da bacia do Guaíba

A avaliação do potencial genotóxico é um importante índice da ação do homem sobre os corpos d’água, complementando os critérios legalmente exigidos na avaliação da qualidade de águas. A bacia do Lago Guaíba é a mais importante do Rio Grande do Sul em termos sócio- econômicos, concentrando em suas margens mais da metade da população e 86% da produção do estado. Esse estudo avaliou o potencial mutagênico de amostras não concentradas das águas superficiais dos rios que compõem a bacia hidrográfica do Guaíba, e do próprio Lago Guaíba, pelo ensaio Salmonella/Microssoma. Paralelamente foi analisada a presença de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (criseno e benzo[a]pireno), de pesticidas (pentaclorofenol, organofosforados e carbamatos), e de elementos inorgânicos, buscando uma possível correlação desses com os efeitos mutagênicos encontrados. As amostras apresentaram fraca atividade mutagênica, sendo detectado um único resultado positivo frente a linhagem TA98, na presença de ativação metabólica em águas coletadas no lago Guaíba próximo a um local de liberação de efluente urbano Foram ainda observados cinco indícios de mutagenicidade, indicando a provável presença de compostos de ação indireta sobre o DNA, que causam mutações do tipo substituição nos pares de bases (detectado pela TA100). Os efeitos tóxicos encontrados foram igualmente pouco intensos, podendo estarem relacionados à presença de elementos inorgânicos detectados acima dos limites permitidos pela resolução número 20 do CONAMA. Além disso, observou-se influência sazonal sobre a resposta mutagênica das amostras de água da bacia do Lago Guaíba. Os resultados nos levam a concluir que os rios que formam a Bacia do Guaíba contribuem com uma parte muito pequena da atividade genotóxica das águas do Lago Guaíba, sendo o grande problema a contaminação por esgoto urbano.

Mineração de regras de associação no problema da cesta de compras aplicada ao comércio varejista de confecção

A maioria das empresas interage com seus clientes através de computadores. Com o passar do tempo está armazenado nos computadores um histórico da atividade da empresa que pode ser explorado para a melhoria do processo de tomada de decisões. Ferramentas de descoberta de conhecimento em bancos de dados exploram este histórico a fim de extrair vários tipos de informação. Um dos tipos de informação que pode ser extraída destes tipos de bancos de dados são as regras de associação que consistem em relacionamentos ou dependências importantes entre itens tal que a presença de alguns itens em uma transação irá implicar a presença de outros itens na mesma transação. Neste trabalho são aplicadas técnicas de descoberta de conhecimento na área do comércio varejista de confecção. Foram detectadas algumas peculiaridades dos bancos de dados desta área sendo proposto um novo algoritmo para melhorar o desempenho da tarefa de extração de regras de associação. Para a validação dos resultados apresentados pelo algoritmo foi desenvolvido o protótipo de uma ferramenta para extração de regras de associação. Foram realizados experimentos com bancos de dados reais de uma empresa da área de comércio varejista de confecção para análise de desempenho do algoritmo.

O problema de Dirichlet para a equação das superfícies mínimas em domínios não necessariamente convexos

Estudamos o problema de Dirichlet para a equação das superfícies mínimas em domínios limitados do plano. Provamos a existência e unicidade de gráficos mínimos sobre domínios limitados e não necessariamente convexos, com valores no bordo satisfazendo uma condição que denominamos condição da declividade limitada generalizada a qual, usando cilindros no lugar de planos, generaliza a condição clássica da declividade limitada. Com este resultado, dado um domínio limitado e suave qualquer do plano, conseguimos obter cotas explícitas para a norma C2 de dados no bordo deste domínio que garantem a existência de solução ao correspondente problema de Dirichlet.

Os poderes dos corpos frios : das coisas que se ensinam às enfermeiras

Esta tese trata dos corpos de pacientes hospitalizados. Observo que, quando hospitalizados, somos despidos daquilo que tem sido tomado como nossa humanidade e tratados como se fôssemos todos iguais. Enfim, corpos frios, por natureza. Trato dos poderes que determinados saberes têm de construir jeitos de olhar para o corpo, que estão implicados em modos de cuidar do corpo. Faço uma hipótese de leitura dos discursos da Revista Brasileira de Enfermagem (REBEn) e de outros textos aos quais a Revista me remete, entendendo-os como os discursos autorizados sobre a enfermagem. Na leitura interessada desses textos mostro como os saberes sobre o corpo são organizados, articulados e colocados em operação, em uma determinada ordem do discurso, para produzir os corpos frios. Apoiada por textos de Foucault e identificada com os Estudos Culturais analiso os discursos considerando suas condições, mostrando seus jogos e os efeitos de verdade que produzem sobre o corpo. Operando com as ferramentas foucaultianas do poder, saber e discurso, procuro responder às questões: Como se articulam os saberes sobre o corpo para compor esses sujeitos que cuidam do corpo dessa maneira? Como são colocados em operação os saberes que esfriam o corpo Qual sua contingência e historicidade? Na primeira parte, ao estudar a ordem do corpo, analiso a disciplina de Anatomia considerando as marcas que ela produz na formação na área da saúde e sua durabilidade. Destaco o cadáver como o primeiro contato da estudante com um corpo humano, objeto de sua futura prática. Na ordem do discurso sobre o cuidado resgato fragmentos da história da enfermagem para reconstituir a organização de seu regime de prática, estudando o modo como se organiza no Brasil, como uma profissão que surge associada ao saber médico e ao hospital. Na segunda parte da tese mostro o papel que a enfermeira desempenhou no governo das populações e dos indivíduos. Analiso como os instrumentos da disciplina e as funções disciplinares se manifestam e como operam para anular as diferenças de sexo, gênero, geração ou raça/etnia, para que todos fiquem iguais, como se não tivessem história ou identidade. Ao percorrer o hospital, um observatório da multiplicidade humana, estudo um conjunto de práticas que produz conhecimentos sobre o homem e uma cultura de si A seguir, analiso as técnicas de enfermagem, quando observo que a disciplina se exerce sobre o corpo e a mente das enfermeiras, até os mínimos detalhes e sobre o tempo de vida dos pacientes, do nascimento até a morte. Ao analisar o exame físico distingo o seu ritual e a visibilidade que produz no corpo do paciente internado, que é diferenciado e escrutinado. O exame transforma sujeitos em objetos e, além disso, subjetiva-os como portadores de anormalidades. Ao considerar os diagnósticos de enfermagem, relembro sua origem na modernidade e destaco-os como um espaçoso arquivo que pretende conter todos os itens relativos à possibilidade de adoecer ou ser saudável. Destaco-os como uma rede objetiva de codificação que possibilita o crescimento do poder e saber sobre os corpos frios.

Resolução de sistemas de equações lineares através de métodos de decomposição de domínio

A paralelização de métodos de resolução de sistemas de equações lineares e não lineares é uma atividade que tem concentrado várias pesquisas nos últimos anos. Isto porque, os sistemas de equações estão presentes em diversos problemas da computação cientí ca, especialmente naqueles que empregam equações diferenciais parciais (EDPs) que modelam fenômenos físicos, e que precisam ser discretizadas para serem tratadas computacionalmente. O processo de discretização resulta em sistemas de equações que necessitam ser resolvidos a cada passo de tempo. Em geral, esses sistemas têm como características a esparsidade e um grande número de incógnitas. Devido ao porte desses sistemas é necessária uma grande quantidade de memória e velocidade de processamento, sendo adequado o uso de computação de alto desempenho na obtenção da solução dos mesmos. Dentro desse contexto, é feito neste trabalho um estudo sobre o uso de métodos de decomposição de domínio na resolução de sistemas de equações em paralelo. Esses métodos baseiam-se no particionamento do domínio computacional em subdomínios, de modo que a solução global do problema é obtida pela combinação apropriada das soluções de cada subdomínio. Uma vez que diferentes subdomínios podem ser tratados independentemente, tais métodos são atrativos para ambientes paralelos. Mais especi camente, foram implementados e analisados neste trabalho, três diferentes métodos de decomposição de domínio. Dois desses com sobreposição entre os subdomínios, e um sem sobreposição. Dentre os métodos com sobreposição foram estudados os métodos aditivo de Schwarz e multiplicativo de Schwarz. Já dentre os métodos sem sobreposição optou-se pelo método do complemento de Schur. Todas as implementações foram desenvolvidas para serem executadas em clusters de PCs multiprocessados e estão incorporadas ao modelo HIDRA, que é um modelo computacional paralelo multifísica desenvolvido no Grupo de Matemática da Computação e Processamento de Alto Desempenho (GMCPAD) para a simulação do escoamento e do transporte de substâncias em corpos de águas.

Raízes polinomiais em corpos finitos

Este trabalho é um estudo sobre propriedades de decomposição de polinômios em corpos finitos. Em particular fazemos um estudo sobre métodos de fatoração e cálculos de raízes. Procedemos inicialmente com um apanhado de conceitos e teoremas que embasam o trabalho. Com o objetivo de determinar raízes de polinômios em corpos finitos, alguns tópicos tornam-se pré-requisitos. O primeiro deles é a própria representação dos elementos dos corpos finitos. O outro é o estudo de métodos determinísticos ou probabilísticos para fatorar polinômios sobre corpos finitos. Os métodos estudados são o de Berlekamp, Cantor-Zassenhaus e Lidl-Niederreiter. Fazemos finalmente o estudo de métodos que podem ser empregados para determinarmos as raízes de polinômios pertencentes a corpos finitos. Métodos estes que apresentam variações de acordo com o tamanho do corpo.

Integração materializada na web : um estudo de caso

A World Wide Web em poucos anos de existência se tornou uma importante e essencial fonte de informação e a localização e recuperação de informações na Internet passou a ser um grande problema a ser resolvido. Isto porque a falta de padronização e estrutura adequada para representação dos dados, que é resultado da liberdade de criação e manipulação dos documentos, compromete a eficácia dos modelos de recuperação de informação tradicionais. Muitos modelos foram então desenvolvidos para melhorar o desempenho dos sistemas de recuperação de informação. Com o passar dos anos surge assim uma nova área de pesquisa a extração de dados da web que, ao contrário dos sistemas de recuperação, extrai informações dos documentos relevantes e não documentos relevantes de conjunto de documentos. Tais estudos viabilizaram a integração de informações de documentos distribuídos e heterogêneos, que foram baseados nos mesmos modelos aplicados a banco de dados distribuídos. Neste trabalho é apresentado um estudo que tem como objetivo materializar informações contidas em documentos HTML de modo que se possa melhorar o desempenho das consultas em relação ao tempo de execução quanto à qualidade dos resultados obtidos. Para isso são estudados o ambiente web e as características dos dados contidos neste ambiente, como por exemplo, a distribuição e a heterogeneidade, aspectos relacionados à maneira pela qual as informações estão disponibilizadas e como estas podem ser recuperadas e extraídas através de regras sintáticas. Finalizando o estudo são apresentados vários tipos de classificação para os modelos de integração de dados e é monstrado em detalhes um estudo de caso, que tem como objetivo demonstrar a aplicação das técnicas apresentadas ao longo desta pesquisa.

Migração de sistemas legados

Mesmo depois de todas as novidades tecnológicas nos últimos anos, ainda existem muitos sistemas desenvolvidos com tecnologias antigas, muitas vezes ultrapassadas e obsoletas denominados sistemas legados. O problema do bug do ano 2000 funcionou como um excelente despertador para o fato de que não podemos nos esquecer do grande número de sistemas ainda em produção, e que são importantes para a empresa. Não se pode simplesmente descartar estes sistemas e é muito difícil migrar sistemas legados rapidamente para novas plataformas. Mais ainda, as regras de negócio que regem qualquer empresa são muito complexas para poderem ser modeladas e remodeladas em poucos meses e em seguida automatizadas porque a maior dificuldade em desenvolver sistemas não é escrever código nesta ou naquela linguagem, mas entender o que o sistema deve fazer. Este trabalho enfoca uma solução possível para o problema referente à migração de sistemas legados: a tradução destes sistemas legados da forma mais automatizada possível para que possam se beneficiar das novas tecnologias existentes deve ser o resultado final produzido. Assim, o objetivo desta dissertação é a investigação do problema de migração de sistemas legados e suas soluções assim como o desenvolvimento de uma ferramenta que traduz um sistema legado escrito na linguagem COBOL para PROGRESS, visando o aproveitamento do código e principalmente o aproveitamento de soluções de análise e projeto, que exigiram bastante esforço para serem elaboradas e poderiam ser reutilizadas em novos desenvolvimentos.

Modelos cinéticos da equação linearizada de Boltzmann e um problema de transferência de calor em microescala

Neste trabalho, um problema de transferência de calor da dinâmica de gases rarefeitos, causado pela diferença de temperaturas nas superfícies de um canal, é abordado. O problema é formulado através dos modelos cinéticos BGK, S e Gross-Jackson da equação linearizada de Boltzmann e resolvido, de forma unificada, pelo método analítico de ordenadas discretas (método ADO). Resultados numéricos para as perturbações de densidade e temperatura e também para o fluxo de calor são apresentados e comparados, mostrando que não se pode dizer que algum dos três modelos seja uma melhor aproximação da solução aos resultados da equação linearizada de Boltzmann.

Imobilização do íon cromo oriundo de cinzas da incineração de serragem de couro em corpos cerâmicos vitrificados

Este trabalho teve como objetivo principal investigar o processo de imobilização do íon cromo, oriundo da cinza de incineração da serragem de couro curtido ao cromo (CSC), em corpos cerâmicos vitrificados. Para tanto, foram desenvolvidas formulações com adição de vidro sodocálcico a CSC, que foram submetidas a diferentes temperaturas de queima. Para o aprofundamento da investigação dos fenômenos atuantes no processo de imobilização do íon cromo, foram formuladas massas cerâmicas com a adição de óxidos puros de Na2O, TiO2, MgO e CaO, à composição CSC e vidro sodo-cálcido. As massas cerâmicas foram conformadas por prensagem uni-axial de duplo efeito e queimadas em forno elétrico tipo mufla, nas temperaturas de 750, 800, 950 e 1000ºC. Posteriormente, foram caracterizadas quanto às propriedades físicas e composição mineralógica, bem como, avaliadas quanto à imobilização do cromo através de ensaios de lixiviação, segundo a Norma NBR 10.005. O controle de fases formadas resultante do processamento cerâmico foi investigado com o auxílio de difração de raios X e mapeamento por microssonda EDS. Os resultados obtidos indicam que é possível obter a imobilização do íon cromo da CSC, de acordo com o limite máximo estabelecido pela NBR 10.004 (5mg/L), utilizando vidro e agentes de vitrificação/densificação, como o óxido de titânio e óxido de magnésio. Quanto mais elevada a temperatura de queima, mais efetiva foi a imobilização de cromo nos corpos cerâmicos investigados. O aumento da temperatura de queima diminui a porosidade aberta, via formação de fase vítrea, levando desse modo a uma diminuição da lixiviação do cromo. No entanto, a adição somente de vidro a CSC aumentou a lixiviação do cromo dos corpos cerâmicos, embora sempre menor para temperaturas de queima crescentes. Deve-se isso, ao aumento de fases lixiviáveis, como cromatos de sódio, a partir da reação do sódio, do vidro sodo-cálcico e do cromo da CSC. Os corpos cerâmicos que apresentaram a fase cromato de sódio, apresentaram deficiente imobilização do íon cromo, em todas as formulações investigadas.

Um modelo de resolução para o problema de roteirização em arcos com restrição de capacidade

Os Problemas de Roteirização em Arcos constituem uma classe dos Problemas de Roteirização de Veículos, nos quais as demandas ocorrem de maneira contínua ao longo dos segmentos de uma rede de transporte. O campo de aplicação dos Problemas de Roteirização em Arcos abrange o planejamento da operação de serviços como a coleta de lixo; a entrega de correspondência e de jornais; a leitura de medidores de energia elétrica, água e gás; e o transporte escolar por ônibus. Nas situações de ordem prática é comum a ocorrência de restrições operacionais que impossibilitam o atendimento de todas as demandas existentes em uma rede de transporte por um único veículo ou pessoa. Desse modo, além da seqüência de percurso, é necessário determinar o conjunto de segmentos de via que cada unidade de trabalho pertencente a uma frota ou equipe de serviço deve atender. Este trabalho apresenta os aspectos conceituais e resolutivos dos Problemas de Roteirização em Arcos e do Problema do Particionamento de Redes de Transporte. É feita também a proposição de um modelo de resolução, desenvolvido a partir da estratégia de agrupar primeiro – roteirizar depois, para o Problema de Roteirização em Arcos Capacitado descrito em grafos não orientados. A demonstração do modelo é feita através de sua aplicação em um estudo de caso. São feitas, a seguir, a análise do desempenho do modelo nesta aplicação e a comparação entre os resultados obtidos e a prática atualmente utilizada, a qual é baseada na experiência de um planejador.

Exercício da informação : governo dos corpos no mercado da vida ativa

A partir do programa de promoção de atividade física “Agita São Paulo”, analiso como se constitui/dissemina/fixa, contemporaneamente, o estilo de vida ativo como objeto de valor pleno na educação dos corpos, regulação da saúde e no governo de si. Fundamentado nos aportes teóricos pósestruturalistas, procuro mostrar através do exame de relatórios científicos, artigos acadêmicos, manifestos, decretos, boletins informativos, informes publicitários, peças de marketing e matérias jornalísticas captadas em diferentes sites da internet, de que modo a disseminação de informações sobre os benefícios da atividade física moderada e os riscos do sedentarismo foram se tornando centrais à promoção da saúde e, mais notadamente, à educação física. Numa incursão analítico-textual mais genérica, procuro movimentar a estrutura aparentemente estável do discurso da vida ativa e desatar alguns nós que amarram significados positivos e negativos em torno da equação “estilo de vida ativo x sedentarismo”. De modo mais específico, sigo um caminho investigativo alinhado à genealogia foucaultiana para analisar as relações de poder-saber que projetaram um programa regional de promoção da atividade física no campo da promoção da saúde internacional, dando especial ênfase ao funcionamento, formação e inserção da “maquinaria do agito” no mercado da vida ativa. Através das formulações pontuais de Gilles Deleuze acerca da passagem das sociedades disciplinares às sociedades de controle, articuladas à noção de risco à saúde como uma forma de governo à distância, o exercício da informação ganha visibilidade como um modo privilegiado de governar os corpos nesta perspectiva biopolítica. Por fim, trato de mostrar que em tal configuração discursiva, o sedentário pode ser entendido não apenas como aquele sujeito a quem falta atividade física, mas aquele que está em falta com o exercício da informação.

O problema da interação na era da aprendizagem autônoma : pressupostos epistemológicos da educação a distância na perspectiva construtivista

Esta dissertação investiga o problema da interação nas comunidades virtuais, dentro de uma concepção de autonomia do educando, na perspectiva construtivista de ensino e aprendizagem e da aquisição do conhecimento. A abordagem do problema da interação virtual – mediada –, é feita a partir da visão dos próprios educandos, em uma situação real de ensino e aprendizagem, numa comunidade virtual, utilizando a metodologia do estudo de caso, mediante a estratégia da observação participante e da análise qualitativa. Esta sistemática permitiu uma análise da questão-problema de pesquisa, a partir da seleção de inúmeras “falas” dos participantes, do caso em estudo, formada por alunos-educadores, durante 15 semanas de interações em ambiente virtual. A fundamentação teórica, embasada na Epistemologia Genética, resgata a idéia do conhecimento enquanto processo, cuja aquisição depende de uma construção do sujeito, que envolve as funções psicológicas superiores, através dos processos de abstração reflexiva e reflexionante e a de equilibração. Discute a natureza das interações, e seu caráter mediado, na modalidade de ensino a distância, considerando as implicações nas esferas intra-psíquicas e extra-psíquicas, no que concerne aos processos cognitivos. Os resultados indicam que os alunos aprendem a interagir no modo virtual, como também aprendem a aprender de forma autônoma, e que a problematização dessas temáticas pelos próprios educandos, em uma situação real de ensino, favorece esse aprendizado. As conclusões também sugerem que a natureza dos processos interativos, nas comunidades virtuais de aprendizagem, na medida em que contempla a autonomia do educando, representam uma ampliação do campo dos processos psicológicos superiores do sujeito, englobando o desenvolvimento de novos esquemas cognitivos.

Aspectos algébricos de sistemas dinâmicos

Este trabalho trata o problema genérico da obtenção analítica exata das variedades algébricas que definem domínios de estabilidade e multiestabilidade para sistemas dinâmicos dissipativos com equações de movimento definidas por funções racionais. Apresentamos um método genérico, válido para qualquer sistema dinâmico, que permite reduzir a análise de sistemas multidimensionais arbitrários à análise de um sistema unidimensional equivalente. Este método é aplicado ao mapa de Hénon, o exemplo paradigmático de sistema multidimensional, para estudar a estrutura aritmética imposta pela dinâmica das órbitas de períodos 4, 5, e 6, bem como seus domínios de estabilidade no espaço de parâmetros. Graças à obtençao de resultados analíticos exatos, podemos explorar pela primeira vez as peculariedades de cada um dos períodos mencionados. Algumas das novidades mais marcantes encontradas são as seguintes: Para período 4, encontramos um domínio de multiestabilidade caracterizado pela coexistência de duas órbitas definidas em corpos algébricos distintos. Observamos a existência de discontinuidades na dinâmica simbólica quando os parâmetros são mudados adiabáticamente ao longo de circulações fechadas no espaço de parâmetros e explicamos sua origem algébrica. Publicamos tais resultados em dois artigos: Physica A, 295, 285-290(2001) e Physical Review E, 65, 036231 (2002). Para período 5, obtivemos a variedade algébrica que define o "camarão" (shrimp) característico, obtemos uma expressão analítica para todas as órbitas de período 5, classificamos todas as singulariedades presentes no espaço de parâmetros e analisamos todas as mudanças que ocorrem ao circular-se em torno de tais singulariedades. Para período 6, da expressão analítica que fornece todas as órbitas, encontramos um resultado muito surpreendente, o mais notável desta dissertação: a possibilidade de coexistência de órbitas reais e complexas estáveis, para valores reais dos parâmetros físicos. Resultados preliminares parecem indicar serem tais órbitas complexas uma espécie de órbitas fantasmas, com semelhanças as órbitas encontradas por Gutzwiller para sistemas Hamiltonianos (não- dissipativos).