A Modular and digitally programmable interface based on band-pass sigma-delta modulator for mixed-signal systems-on-chip

The focus of this thesis is to discuss the development and modeling of an interface architecture to be employed for interfacing analog signals in mixed-signal SOC. We claim that the approach that is going to be presented is able to achieve wide frequency range, and covers a large range of applications with constant performance, allied to digital configuration compatibility. Our primary assumptions are to use a fixed analog block and to promote application configurability in the digital domain, which leads to a mixed-signal interface. The use of a fixed analog block avoids the performance loss common to configurable analog blocks. The usage of configurability on the digital domain makes possible the use of all existing tools for high level design, simulation and synthesis to implement the target application, with very good performance prediction. The proposed approach utilizes the concept of frequency translation (mixing) of the input signal followed by its conversion to the ΣΔ domain, which makes possible the use of a fairly constant analog block, and also, a uniform treatment of input signal from DC to high frequencies. The programmability is performed in the ΣΔ digital domain where performance can be closely achieved according to application specification. The interface performance theoretical and simulation model are developed for design space exploration and for physical design support. Two prototypes are built and characterized to validate the proposed model and to implement some application examples. The usage of this interface as a multi-band parametric ADC and as a two channels analog multiplier and adder are shown. The multi-channel analog interface architecture is also presented. The characterization measurements support the main advantages of the approach proposed.

Avaliação morfométrica e densimétrica através de assinatura nuclear digital em biópsias de esôfago

Foram estudadas, pelo método da assinatura digital, 35 biópsias esofágicas provenientes de pacientes da província de Linxian, China, classificadas por dois observadores com ampla experiência em patologia gastrointestinal como normais, displasias ou carcinomas (8 casos normais, 6 displasias leves, 8 displasias moderadas, 4 displasias acentuadas, 4 carcinomas suspeitos de invasão e 5 carcinomas invasores). O objetivo do trabalho foi caracterizar os núcleos das populações celulares desses casos de forma que permitisse a derivação de informações diagnósticas e de possível implicação prognóstica a partir do estudo quantitativo das características nucleares de cada caso ou categoria diagnóstica. As biópsias foram coradas pelo método de Feulgen, sendo então selecionados e digitalizados 48 a 50 núcleos de cada uma delas. De cada núcleo foram extraídas 93 características cariométricas, arranjadas arbitrariamente em histograma designado como assinatura nuclear. Da média aritmética de cada característica dos núcleos de uma mesma biópsia resultou a assinatura digital do caso. A análise de funções discriminantes, baseada nas 15 características cariométricas que ofereceram melhor discriminação entre as categorias diagnósticas, mostrou que o grupo classificado como normal foi claramente distinto das demais categorias. A densidade óptica total aumentou progressivamente segundo a classificação das biópsias, do normal à displasia acentuada, sendo o valor do carcinoma semelhante ao da displasia moderada. A matriz de comprimento de seqüência apresentou o mesmo perfil, ou seja, ambas as características ofereceram discriminação clara entre as categorias diagnósticas, com exceção do carcinoma invasor, cujos valores foram superponíveis aos da displasia moderada. O estudo demonstrou a viabilidade da quantificação de características nucleares através das assinaturas nucleares digitais, que demonstraram diferenças estatisticamente significativas entre diferentes categorias diagnósticas e a elevação progressiva dos valores mensurados relacionados com o espectro das lesões, apresentando-as como um histograma (assinatura digital nuclear).

Uma Linguagem visual de consulta a XML baseada em ontologias

O volume de informações armazenadas e representadas em XML cresce rapidamente, abrangendo desde a Web até bancos de dados corporativos. Nesse contexto, surge a necessidade de mecanismos de recuperação de dados nesse formato que sejam, ao mesmo tempo, mais eficientes e mais eficazes. Várias propostas de linguagens de consulta têm sido feitas, dentre as quais podem ser citadas XQL, XML-QL e Quilt. Essas linguagens, todas textuais, são mais indicadas para manipulação programática ou para usuários experientes. Visando atingir também os usuários menos experientes, foram propostas linguagens visuais, tais como XML-GL e Xing. Todas essas linguagens, entretanto, apresentam duas características comuns: a) o usuário precisa conhecer, pelo menos em um certo nível, a estrutura interna dos documentos; b) a mesma informação, se armazenada de formas diferentes, exige instruções de consulta diferentes. A solução para esses problemas apresentada neste trabalho envolve a utilização de um modelo conceitual para representar os conceitos e as relações entre conceitos que ocorrem em documentos XML pertencentes a um determinado domínio de problema. O modelo conceitual é representado por uma ontologia do domínio do problema. Essa associação permite que consultas possam ser elaboradas tendo como base os conceitos da ontologia. Para permitir a associação da ontologia a conjuntos de documentos XML, apresentam-se regras de mapeamento que permitem definir se um documento XML é compatível com uma determinada ontologia. A partir dessa definição, propõe-se uma linguagem visual para consultas a documentos XML com base em ontologias, e apresenta-se uma proposta de interface visual para essa linguagem.

Uma Arquitetura de Hardware para estimação de movimento aplicada à compressão de vídeo digital

A tarefa de estimação de movimento, utilizada na compressão de vídeo digital, é normalmente realizada em hardware por processador dedicado, uma vez que demanda expressiva capacidade computacional. Este trabalho propõe e desenvolve uma arquitetura de hardware para realizar o cálculo dos vetores de movimento no contexto de compressão de vídeo digital. Essa arquitetura para estimação de movimento é composta pelos blocos: interface de entrada e saída (E/S), matriz de processamento com 64 elementos de processamento, unidade de comparação e unidade de controle. A arquitetura foi descrita em linguagem VHDL de maneira que o número de bits utilizados para representação da luminância dos pontos é configurável. A partir desta descrição, foi gerado um protótipo para dados representados em 4 bits utilizando um kit de desenvolvimento baseado no dispositivo FPGA XC2S150 da Xilinx. Para validação do algoritmo e da arquitetura implementada, além da simulação, foi desenvolvido um software para plataforma PC capaz de exercitar as funcionalidades do protótipo. O PC é utilizado como dispositivo controlador de E/S para esta validação, na qual uma implementação do algoritmo em software e outra em linguagem de descrição de hardware são comparadas. A máxima freqüência de trabalho do protótipo, estimada por simulação da arquitetura mapeada no FPGA XC2S150, é de 33 MHz. A esta freqüência o núcleo da arquitetura paralela de 64 elementos de processamento realiza cerca de 2,1 GOps (bilhões de operações inteiras por segundo). Esta arquitetura de hardware calcula os vetores de movimento para vídeo no formato 640x480 pontos à taxa de 107,32 quadros por segundo, ou um quadro a cada 9,3 ms. A arquitetura implementada para luminânica em 4 bits ocupa 16 pinos de E/S, 71,1% dos blocos lógicos do FPGA e 83,3% dos blocos de memória disponíveis no dispositivo XC2S150.

Avaliação das demandas de usuários operadores e engenheiros na elaboração de uma interface gráfica de um sistema supervisório (SDCD) de uma planta petroquímica

Este trabalho tem como objetivo identificar, analisar e selecionar as variáveis prioritárias para o controle de um Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD) de transporte pneumático de esferas de uma Petroquímica. O método adotado no estudo foi o Desenho Comentado de Guimarães (1993), onde o usuário é filmado enquanto desenha e verbaliza sobre como se dá o funcionamento e o controle do sistema em estudo. O método permitiu conhecer as necessidades e prioridades dos sujeitos envolvidos na pesquisa e identificou diferenças entre as opiniões, que impactam na concepção da interface: basicamente, os operadores e engenheiros entendem o funcionamento do sistema de forma semelhante mas divergem na forma de conceber uma tela para o controle do mesmo sistema. Os sujeitos engenheiros foram mais detalhistas e preocupados com a segurança do sistema, ao verbalizarem mais variáveis nos dois modos de operação (funcionamento e controle) se comparados com os operadores. Os operadores mostraram preferência por uma interface que represente a área. Pode-se concluir que os operadores têm uma visão local (operacional) do sistema supervisório e os engenheiros têm uma visão global (gerencial) do mesmo sistema. Uma proposta de interface que concilie os conhecimentos teórico e tácito dos dois sujeitos parece ser a melhor alternativa de interface a ser testada.

Abordagem baseada em objetivos para construção de casos de uso e cenários

Para o desenvolvimento de sistemas interativos que respeitem critérios de usabilidade em adição aos critérios de qualidade convencionais, é necessário que, desde suas primeiras etapas, as áreas de Engenharia de Software (ES) e de Interação Humano- Computador (IHC) sejam consideradas, simultaneamente e de maneira integrada. Essas duas áreas investigam modelos, conceitos, técnicas e práticas que refletem diferentes perspectivas sobre a atividade de desenvolvimento, uma orientada mais ao sistema (ES) e outra, mais ao usuário (IHC). Para conciliar estas perspectivas, é necessário o estabelecimento de um entendimento mútuo e a utilização conjunta e integrada de conceitos, técnicas e práticas de desenvolvimento de ambas as áreas. Este trabalho visa mostrar as possibilidades desta integração, através da combinação dos conceitos de Casos de Uso (Use Cases) e Cenários (Scenarios), importantes técnicas de modelagem amplamente utilizadas respectivamente nas áreas de ES e IHC, em diferentes contextos, com diferentes visões; mas apresentando similaridades valiosas para propiciarem o uso complementar de ambas as técnicas. Para sistematizar esta integração, é proposta uma abordagem teleológica – baseada em objetivos – de construção sistemática de casos de uso com quatro diferentes níveis de abstração, desde os mais abstratos casos de uso essenciais até os cenários, aqui utilizados como instâncias concretas de casos de uso. Com esta abordagem, pretende-se construir um modelo de casos de uso que permita especificar requisitos funcionais, conjuntamente com requisitos de interação, de maneira compreensível e praticável e que sirva como ponto de partida à continuidade do desenvolvimento orientado a objetos de software. Com o intuito de exemplificar a proposta, é descrita e discutida a aplicação passo a passo desta abordagem a um exemplo.

Interface para um sistema gerenciador de transações longas de banco de dados

Existe uma certa gama de aplicações que não pode ser implementada através do modelo convencional de transações, são aplicações que tem um tempo de duração mais longo do que aquelas convencionalmente modeladas. Em uma transação Atômica, ou todo o trabalho é realizado por completo ou nada é feito, mas, quando se trata de atividades de longa duração, isto pode significar a perda de trabalho executado durante horas ou, até mesmo, dias. Pelo mesmo motivo, transações longas não devem executar isoladamente, porque isto impede que outras transações tenham acesso aos dados sendo manipulados. No âmbito do projeto TRANSCOOP, vêm sendo realizados vários estudos sobre modelos de transações não convencionais. Dentre eles, encontra-se o Modelo de Contratos, que prevê um mecanismo de controle seguro para gerenciar aplicações distribuídas que apresentam atividades de longa duração. Para experimentar e avaliar as idéias inseridas neste modelo está sendo desenvolvido um protótipo. Este sistema é provido de uma interface gráfica interativa, baseada em Manipulação Direta, e suporta a definição de transações longas de banco de dados de acordo com o Modelo de Contratos. O objetivo deste trabalho é descrever a arquitetura de um protótipo para o Modelo de Contratos, definindo a função de cada um de seus módulos, mais especificamente o módulo Interface, e a comunicação entre eles. Para a definição de uma interface adequada foram considerados aspectos de outras áreas da ciência, pois a área de interfaces homemmáquina é multidisciplinar.

A Teia sócio-digital, chat moo e a sociabilidade contemporânea

As novas tecnologias de comunicação digital têm possibilitado aos seus usuários espaços diversificados para experienciar o cotidiano das relações sociais. Partindo desse pressuposto, este trabalho pretende analisar uma nova forma de sociabilidade que surge na contemporaneidade: a sociabilidade mediada por computador. Para tanto, estuda-se um chat da Internet denominado CpdeeMOO (um tipo de MUD). A proposta é investigar as implicações de um novo modelo de comunicação na constituição de identidades, na noção de individualismo, e configuração de uma forma específica de sociabilidade, num espaço diferenciado, o ciberespaço, bem como sua importância no processo de subjetivação do sujeito. Os conceitos de sociabilidade e performance aparecem como conceitos centrais para analisar esta nova forma de interação. Trata-se de um trabalho de cunho qualitativo, baseado na teoria e metodologia da antropologia da performance e antropologia urbana. Os dados foram adquiridos através de etnografia virtual, pesquisa de campo, entrevista aberta e uso de arquivos log. A pesquisa analisa algumas características particulares deste tipo de sociabilidade como, as múltiplas identidades, a rede social, o discurso da comunidade, performance através da interface textual, o anonimato, dentre outras.

A reconstrução da realidade com a informação digital : a emergência da dupla competência sociológica

As possibilidades das metodologias informacionais para a Sociologia tornam-se problemáticas, pois ela se encontra imersa na sociedade do conhecimento, cuja novidade principal é a de que a informação está envolvida numa estruturação reflexiva e comunicacional. As metodologias de pesquisa do conhecimento sociológico, vinculadas ao mundo da informação digital computável, implicam desafios, sobretudo diante das novas modulagens relacionadas à produção e à descoberta de conhecimentos suportados por computadores. O mundo sociológico apresenta-se, cada vez mais, conectado à reflexividade do conhecimento, assim, a decifração da esfinge informacional pode vir a ser uma grande contribuição da Sociologia à compreensão tanto da produção do conhecimento dessa área, como da vida social contemporânea. Urge, nesse sentido, que a Sociologia caminhe em direção à dupla competência sociológica (Sociologia e Informática) para a formação dos novos cientistas e pesquisadores sociais. O objetivo principal desta tese é verificar a situação da atual interface entre os(as) sociólogos(as) brasileiros(as) e a Informática. Busca-se, também, identificar as implicações metodológicas advindas da interface entre Informática e Sociologia na produção do saber acadêmico, assim como apontar algumas perspectivas desafiadoras para a dupla competência sociológica tanto no tocante à investigação como à produção do seu próprio saber. Inicia-se com parte da história da informação digital, especificando-se e precisando-se seu conceito. Metodologicamente, realizou-se uma pesquisa em nível nacional, através da Internet, visando-se identificar o impacto da Informática na produção do conhecimento sociológico no Brasil. Para tanto, utilizaram-se um programa questionário (software criado para esta tese) e recursos de banco de dados relacionais. Pergunta-se se a adoção de múltiplos procedimentos da informação computada está ou não permitindo a superação das velhas antinomias do tratamento informacional e afirmando um novo padrão de produção e de trabalho científico que se poderia denominar sociologia informacional. Quer-se, assim, afirmar que, diferentemente dos artefatos e instrumentos de elevada amplificação muscular e/ou apenas sensória, a informação digital computável potencializa mais efetivamente a amplificação lógico-cognitiva como o compartilhamento de memória de longo prazo, a integração de suportes recursivos sobre inferência numéricas ou miméticas, a recuperação parametrizada de dados e informações, o compartilhamento de cenários analíticos de simulações e o apoio a descobertas de conhecimento sociológico.

Desenvolvimento e implementação de uma interface de comunicação para controlador robótico industrial

O presente trabalho trata do desenvolvimento de um sistema para comunicação bidirecional entre um robô ABB IRB 1400, originalmente desprovido de uma interface de comunicação de dados, e um microcomputador PC padrão. Para a implementação utilizou-se a porta paralela do PC e uma Placa E/S Digital para sinais discretos disponível no controlador do robô. Devido à diferença de caracterìsticas elétricas entre as interfaces utilizadas, foi necessáio projetar um dispositivo que permitisse o ajuste dos niveis de tensão entre os sinais. Osistema foi elaborado visando sua utilização por programas desenvolvidos pelos usuários em ambiente Windows, sendo disponibilizadas rotinas para envio e recebimento de dados através de um protocolo próprio. Na plataforma PC as rotinas estão encapsuladas em um arquivo compilado no formato DDL (Dynamic Link Library). No controlador do robô as rotinas foram criadas em linguagem ABB RAPID. O programa desenvolvido pelo usuário é responsável por todo o processamento das informações, que são então enviadas através do sistema de comunicação a um outro programa específico sendo executado no controlador do robô, o qual interpreta os dados e ativa as tarefas correspondentes. Os resultados obtidos foram satisfatórios, sendo a velocidade de transmissão limitada pela velocidade da Placa E/S do robô. Utilizando-se uma placa ABB DSQC 223, atingiram taxas de transmissão da ordem de 12,5 bytes/s para envio e 6,1 bytes/s para o recbimento de informaçãoes a partir do PC. O sistema demonstrou ser uma alternativa viável para o controle do robô através de um microcomputador PC, apresentando boa confiabilidade, baixo custo e faciliadade de implementação.

Modelagem e implementação da interface para apresentação de comportamentos animados e emotivos de um agente pedagógico animado

A popularização da Internet e o crescimento da educação à distância tornaram possível a criação de softwares e cursos à distância, disponíveis na WWW. Atualmente, a Inteligência Artificial (IA) vem sendo utilizada para aumentar a capacidade de ambientes de educação à distância, diminuindo a desistência pela falta de estímulos externos e de interação entre colegas e professores. Este trabalho encontra-se inserido no ambiente colaborativo suportado por computador, definido no projeto “Uma Proposta de Modelo Computacional de Aprendizagem à Distância Baseada na Concepção Sócio-Interacionista de Vygotsky” chamado MACES (Multiagent Architecture for an Collaborative Educational System). Sua principal proposta, como parte do projeto do grupo, é desenvolver e implementar a interface animada do personagem para os agentes pedagógicos animados Colaborativo e Mediador que operam no ambiente de aprendizado colaborativo proposto pelo grupo. O personagem desenvolvido chama-se PAT (Pedagogical and Affective Tutor). A interface do personagem foi desenvolvida em Java, JavaScript e usa o Microsoft Agent para a movimentação. O Resin 2.1.6 (semelhante ao Tomcat que também foi usado de teste) é o compilador de servlet usado na execução de Java Servlet’s e tecnologias jsp – que monta páginas HTML dinamicamente. Esta montagem é feita no servidor e enviada para o browser do usuário. Para definir a aparência do personagem foram feitas entrevistas com pedagogas, psicólogas, psicopedagogas e idéias tiradas de entrevistas informais com profissionais que trabalham com desenho industrial, propaganda, cartoon e desenho animado. A PAT faz parte da interface do MACES e promove a comunicação entre esse ambiente e o usuário. Portanto, acredita-se que a PAT e os recursos da Inteligência artificial poderão aumentar a capacidade de ambientes de educação à distância, tornando-os mais agradáveis, assim como diminuir a desistência pela falta de estímulos externos e de interação com colegas e professores.

Uma interface para o aumento da faixa de freqüências de operação de FPAAS

O crescente avanço nas mais diversas áreas da eletrônica, desde instrumentação em baixa freqüência até telecomunicações operando em freqüências muito elevadas, e a necessidade de soluções baratas em curto espaço de tempo que acompanhem a demanda de mercado, torna a procura por circuitos programáveis, tanto digitais como analógicos, um ponto comum em diversas pesquisas. Os dispositivos digitais programáveis, que têm como grande representante os Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), vêm apresentando um elevado e contínuo crescimento em termos de complexidade, desempenho e número de transistores integrados, já há várias décadas. O desenvolvimento de dispositivos analógicos programáveis (Field Programmable Analog Arrays – FPAAs), entretanto, esbarra em dois pontos fundamentais que tornam sua evolução um tanto latente: a estreita largura de banda alcançada, conseqüência da necessidade de um grande número de chaves de programação e reconfiguração, e a elevada área consumida por componentes analógicos como resistores e capacitores, quando integrados em processos VLSI Este trabalho apresenta uma proposta para aumentar a faixa de freqüências das aplicações passíveis de serem utilizadas tanto em FPAAs comerciais quanto em outros FPAAs, através da utilização de uma interface de translação e seleção de sinais, mantendo características de programabilidade do FPAA em questão, sem aumentar em muito sua potência consumida. A proposta, a simulação e a implementação da interface são apresentadas ao longo desta dissertação. Resultados de simulação e resultados práticos obtidos comprovam a eficácia da proposta.

Localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia : uma metodologia baseada em redes neurais artificiais

O presente trabalho apresenta uma nova metodologia de localização de faltas em sistemas de distribuição de energia. O esquema proposto é capaz de obter uma estimativa precisa da localização tanto de faltas sólidas e lineares quanto de faltas de alta impedância. Esta última classe de faltas representa um grande problema para as concessionárias distribuidoras de energia elétrica, uma vez que seus efeitos nem sempre são detectados pelos dispositivos de proteção utilizados. Os algoritmos de localização de faltas normalmente presentes em relés de proteção digitais são formulados para faltas sólidas ou com baixa resistência de falta. Sendo assim, sua aplicação para localização de faltas de alta impedância resulta em estimativas errôneas da distância de falta. A metodologia proposta visa superar esta deficiência dos algoritmos de localização tradicionais através da criação de um algoritmo baseado em redes neurais artificiais que poderá ser adicionado como uma rotina adicional de um relé de proteção digital. O esquema proposto utiliza dados oscilográficos pré e pós-falta que são processados de modo que sua localização possa ser estimada através de um conjunto de características extraídas dos sinais de tensão e corrente. Este conjunto de características é classificado pelas redes neurais artificiais de cuja saída resulta um valor relativo a distância de falta. Além da metodologia proposta, duas metodologias para localização de faltas foram implementadas, possibilitando a obtenção de resultados comparativos. Os dados de falta necessários foram obtidos através de centenas de simulações computacionais de um modelo de alimentador radial de distribuição. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade do uso da metodologia proposta para localização de faltas em sistemas de distribuição de energia, especialmente faltas de alta impedância.