O Uso de ícones na visualização de informações

A visualização de informações congrega um conjunto de técnicas que têm por objetivo facilitar o entendimento de informações a partir de representações visuais. Nesta área, parte-se do pressuposto de que uma representação visual de dados ou informações proporciona uma forma mais simples e intuitiva de entendê-los e, com isso, inferir mais rapidamente e com maior precisão o seu significado. Normalmente, a tarefa de análise de dados é realizada com o auxílio de ferramentas de acordo com a natureza dos dados e do estudo sendo realizado. As técnicas de visualização de dados e informações não substituem ferramentas de análise específicas. Elas podem ser usadas como primeira aproximação do processo de análise, quando sintetizam de forma visual uma grande massa de dados, permitindo escolher partes do volume de dados para análise mais detalhada, ou como forma de apresentação de dados já reduzidos. Quando o subconjunto dos dados de interesse está disponível, a utilização de uma ferramenta de visualização proporciona maior agilidade nas análises e padrões na massa de dados podem ser descobertos visualmente. Uma das classes de técnicas de visualização utilizada nesta área é a icônica. Um ícone (ou glifo) é um objeto com geometria e aparência paramétricas, as quais podem ser arbitrariamente vinculadas a dados. A função de um ícone é agir como uma representação simbólica, que mostra as características essenciais de um domínio de dados ao qual o ícone se refere. Assim é possível obter uma visualização dos dados de uma forma mais clara e compacta. Em geral, ícones são utilizados para representar dados multidimensionais, ou seja, múltiplos atributos associados a uma posição num espaço qualquer, ou a entidades em estudo. O presente trabalho analisa o uso de ícones na visualização de informações. São discutidos os conceitos fundamentais de visualização de informações e sua relação com a área de mineração de dados. O uso de ícones em diversos trabalhos apontados na literatura é apresentado, sendo abordada a questão de geração automática de ícones, mais flexível do que os conjuntos fixos providos pelos sistemas de visualização estudados. Uma proposta para gerar ícones de forma automática baseada numa especificação paramétrica dos ícones é utilizada em um conjunto de dados característicos de espécimes animais estudados por biólogos do Departamento de Genética da UFRGS.

Visualização de informações aplicada à gerência de software

O desenvolvimento e manutenção de software fazem parte de um processo intrinsecamente difícil e que consome tempo e custos, principalmente quando o sistema consiste de milhares de linhas de código. Por isso, sistemas de visualização de software objetivam prover mecanismos para construir representações visuais de informações sobre programas e sistemas, através das quais o programador pode analisar e compreender características de sua estrutura e funcionamento em um maior nível de abstração do que o código fonte. Assim, ferramentas visuais de software que suportam as tarefas de desenvolvimento, depuração, manutenção e reutilização tornam-se mais necessárias pelo fato de ajudarem a reduzir a complexidade inerente do processo de compreensão. Esse trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de um visualizador que exiba as informações existentes nos programas de forma mais rápida e legível, evitando que o programador/analista tenha que percorrer as linhas de código. O texto inicialmente situa a área de visualização de informações, abordando a área de visualização de software, uma vez que a visualização de software é assim chamada por tratar da visualização de informações que são extraídas de programas. Em seguida, é apresentado um estudo de caso baseado no desenvolvimento dos sistemas da empresa Benfare Informática, no qual caracteriza-se a necessidade de ferramentas que auxiliem a compreensão de programas, com o objetivo de otimizar as operações de manutenção e desenvolvimento de programas. O restante do trabalho trata do sistema VisProgress que foi um protótipo desenvolvido como ferramenta de apoio para a equipe de desenvolvimento da empresa e como forma de avaliar o uso de técnicas de visualização em tal situação. A ferramenta desenvolvida é um visualizador de informações que percorre programas escritos em Progress, ferramenta de desenvolvimento utilizada pela empresa, e extrai as informações encontradas nos programas. A visualização é dividida em três partes. A primeira permite a visualização de informações textuais extraídas diretamente do código fonte dos programas que compõem os sistemas, a segunda faz a visualização de um grafo que representa a chamada de programas, e a terceira e última faz a visualização também de um grafo, porém representando o compartilhamento de variáveis entre os programas. A obtenção dos grafos foi construída em Delphi, porém a visualização gráfica é feita através da ferramenta Dotty, ferramenta específica para visualização de grafos. Após a descrição do protótipo implementado, são apresentados os resultados obtidos com a avaliação da ferramenta feita nas empresas Benfare Informática e Dzset Soluções e Sistemas para Computação.

Bifocal tree : uma técnica para visualização de estruturas hierárquicas

Estruturas de informações organizadas hierarquicamente estão presentes em muitas áreas. Pode-se citar como exemplos diagramas organizacionais, árvores genealógicas, manuais, estruturas de diretórios, catálogos de bibliotecas, etc. Na última década, várias técnicas têm sido desenvolvidas a fim de permitir a navegação em espaços de informações organizados dessa forma. Essas técnicas buscam proporcionar uma melhor percepção de alguns atributos ou fornecer mecanismos de interação adicionais que vão além da tradicional navegação com barras de rolagem ou câmeras 3D em visualização bi e tridimensional, respectivamente. Dentre as várias alternativas de representação utilizadas nas diversas técnicas para dados hierárquicos destacam-se dois grandes grupos: as que utilizam a abordagem de preenchimento do espaço e as baseadas em diagramas de nodos e arestas. Na primeira o espaço disponível para a representação da estrutura é subdividido recursivamente, de forma que cada subárea representa um nodo da hierarquia. Na segunda, os nodos são representados por figuras geométricas e os relacionamentos, por linhas. Outro critério utilizado para classificá-las é a estratégia que cada uma aplica para exibir os detalhes presentes na estrutura. Algumas técnicas utilizam o método Foco+Contexto de modo a fornecer uma representação visual inteira do espaço de informações, bem como uma visão detalhada de itens selecionados na mesma área de exibição. Outras utilizam a abordagem Visão Geral+Detalhe que possui a característica de exibir essas duas partes (conjunto total e subconjunto de interesse) em áreas separadas. O objetivo do presente trabalho é investigar a integração dessas duas abordagens a partir da proposta da técnica Bifocal Tree. Esta estrutura utiliza um diagrama de nodos e arestas e incorpora os conceitos existentes na abordagem Foco+Contexto guardando, porém uma divisão mais perceptível da visão de contexto e de detalhe. Ela introduz o uso de um segundo foco proporcionando duas áreas de visualização onde são exibidos dois sub-diagramas conectados entre si. Um corresponde à subárvore que contém o trecho da estrutura de interesse do usuário, enquanto o outro representa o contexto da hierarquia visualizada. Possui ainda alguns mecanismos de interação a fim de facilitar a navegação e a obtenção das informações exibidas na estrutura. Experimentos baseados em tarefas realizadas por usuários com a Bifocal Tree, o Microsoft Windows Explorer e o browser MagniFind foram utilizados para a avaliação da técnica demonstrando suas vantagens em algumas situações.

Interface de cálculo modal e visualização para estruturas flexíveis tipo Euler-Bernoulli

Neste trabalho, foram analisadas, implementadas e mostradas as características de uma interface com estrutura de programação genérica para o ambiente Windows, criando facilidades de rapidez, confiabilidade e a apresentação de resultados aos usuários do sistema matemático Maple na criação e uso de aplicações matemáticas. A interface utilizou como modelo de implementação cálculos modais de vigas clássicas de Euler-Bernoulli. O usuário encontra, em um único sistema, cálculo para vigas clássicas, terá uma entrada de dados facilitada de variáveis que serão substituídas automaticamente no programa fonte da viga e a geração de resultados em um ambiente amigável com dados e gráficos mostrados de forma organizados.

Visualização de estruturas internas em volumes de dados multimodais

Com o aperfeiçoamento de técnicas de aquisição de imagens médicas, como, por exemplo, a tomografia computadorizada e ressonância magnética, a capacidade e a fidelidade do diagnóstico por imagens foram ampliadas. Atualmente, existe a tendência de utilizarem-se imagens através de diversas modalidades para um único diagnóstico, principalmente no caso de doenças graves. Entretanto, o registro e a fusão dessas imagens, chamadas mutimodais, em uma única representação 3D do paciente é uma arefa extremamente dif[icil, que consome tempo e que está sujeita a erros. Sendo assim, a integração de imagens de diferentes modalidades tem sido objeto de pesquisa sob a denominação de Visualização de Volumes de Dados Multimodais. Sistemas desenvolvidos com este objetivo são usados, principalmente, para combinar informações metabólicas e funcionais com dados de anatomia, aumentando a precisão do diagnóstico, uma vez que possibilitam extrrair uma superfície ou região da imagem que apresenta a anatomia, e, então, observar a atividade funcional na outra modalidade. Durante a análise de tais imagens, os médicos estão interessados e quantificar diferentes estruturas. Seusobjetivos envolvem, por exemplo, a visualização de artérias e órgãos do corpo humano para análise de patologias, tais como tumores, má-formações artério-venosas, ou lesões em relação às estuturas que as circundam. Assim, um dos principais obetivos de um algoritmo de visualização volumétrica é permitir a identificação e exploração de estruturas internas no volume. Como o volume é normalmente um "bloco de dados", não se pode visualizar o seu interior, a menos que se assuma que é possível ver através de voxels transparentes, ou que é possivel remover voxels que estão na frente na qual o usuário está interessado, o que foi feito através de técnicas de segmentação ou de corte. Este trabalho presenta uma abordagem para a visualização de estruturas internas em volumes de dados multimodais. A abordagem está fundamentada na utilização de ferramentas de corte, tanto geométricas quanto baseadas em conteúdo, evitando, assim, o uso de técnicas de segmentação; e na integração dos dados multimodais na etapa de acumulação de pipeline de visualização volumétrica. Considerando que as aplicações que suportam este tipo de visualização envolvem a integração de várias ferramentas, tais como registro, corte e visualização, também é apresentado o projeto de um framework que permite esta integração e um alto grau de interação com usuário. Para teste e validação das técnicas de visualização de estruturas internas propostas e do algoritmo desenvolvido, que consiste numa extensão do algoritmo de ray casting tradicional, foram implementadas algumas classes desse framework. Uma revisão baseada na análise e na classificação das ferramentas de corte e funções de transferências, que correspondem a técnicas que permitem visualizar estruturas internas, também é apresentada.

APSEE-Monitor: um mecanismo de apoio a visualização de modelos de processos de software

A tecnologia de processos de desenvolvimento de software ´e uma importante área de estudo e pesquisas na Engenharia de Software que envolve a construção de ferramentas e ambientes para modelagem, execução, simulação e evolução de processos de desenvolvimento de software, conhecidos como PSEEs (do inglês: Process-Centered Software Engineering Environments). Um modelo de processo de software é uma estrutura complexa que relaciona elementos gerenciáveis (i.e. artefatos, agentes, e atividades) que constituem o processo de software. Esta complexidade, geralmente, dificulta a percepção e entendimento do processo por parte dos profissionais envolvidos, principalmente quando estes profissionais têm acesso apenas a uma visão geral do modelo. Desta forma, há necessidade de mecanismos para visualização e acompanhamento dos processos, fornecendo informações adequadas aos diferentes estados, abstraindo as informações relevantes tanto as fases presentes no processo de desenvolvimento quanto ao agente envolvido, além de facilitar a interação e o entendimento humano sobre os elementos do processo. Estudos afirmam que a maneira como são apresentadas as informações do modelo de processo pode influenciar no sucesso ou não do desenvolvimento do software, assim como facilitar a adoção da tecnologia pela indústria de software. Este trabalho visa contribuir nas pesquisas que buscam mecanismos e cientes para a visualização de processos de software apresentando a abordagem APSEE-Monitor destinada ao apoio a visualização de processos de software durante a sua execução. O principal objetivo desta pesquisa é apresentar um modelo formal de apoio a visualização de processos capaz de extrair dados de processos e organizá-los em sub-domínios de informações de interesse do gerente de processos. Neste trabalho aplica-se o conceito de múltiplas perspectivas como uma estratégia viável para a abstração e organização das informações presentes no modelo de processos. A solução proposta destaca-se por estender a definção original de perspectivas e fornecer uma estratégia de extração dos dados através de uma especificação formal utilizando o paradigma PROSOFT-Algébrico. Além disso, o trabalho apresenta um conjunto de requisitos relativos a interação entre gerentes de processos e PSEEs, a definição formal das perspectivas, uma gramática que define a linguagem de consulta aos processos, e um protótipo da aplicação.

Investigação de técnicas de visualização para representação de autômatos finitos com saída

Atualmente, a World Wide Web (WWW) já se estabeleceu como um dos meios de divulgação mais difundidos. Sendo um meio de publicação de custo relativamente baixo, muitas iniciativas foram desenvolvidas no sentido de estendê-la e transformá-la também numa ferramenta de apoio. Assim, uma série de pesquisas foi realizada no sentido de promover e facilitar o gerenciamento das informações da WWW, que são estruturadas, em sua maioria, como conjuntos de documentos inter-relacionados. Grafos são estruturas utilizadas para a representação de objetos e seus múltiplos relacionamentos. Nesse sentido, pode-se afirmar que hiperdocumentos podem ser modelados através de grafos, onde uma página representa um nodo e um link para outra página é representado por uma aresta. Considerando estas características, e dada a crescente complexidade dos materiais publicados na WWW, desenvolveu-se, ao longo da última década, o uso de técnicas e recursos de Visualização de Grafos com larga aplicação na visualização da estrutura e da navegação na WWW. Técnicas de visualização de grafos são aplicáveis especificamente para representar visualmente estruturas que possam ser modeladas por meio de objetos relacionados, sendo investigadas técnicas para a abstração de modo a facilitar tanto o processo de compreensão do contexto da informação, quanto a apreensão dos dados relacionados. Este trabalho tem como objetivo a investigação de técnicas de Visualização de Grafos aplicadas a autômatos finitos com saída. Este direcionamento se deve ao fato de alguns autores utilizar a abordagem de autômatos finitos com saída para as estruturas de hiperdocumentos. Se for considerado que um documento da WWW (ou o estado de um autômato) é composto por fragmentos de informação (ou saídas) tais como trechos de texto, imagens, animações, etc e que este documento é relacionado a outros por meio de links (ou transições), tem-se a verificação de sua representatividade por meio destas estruturas. Em trabalho anterior, no âmbito do PPGC da UFRGS, a ferramenta Hyper-Automaton foi desenvolvida com o objetivo de estender o uso da Internet no sentido de prover uma ferramenta de apoio à publicação de materiais instrucionais. Por adotar a notação de autômatos finitos com saída, possibilita, além da criação e gerenciamento de hiperdocumentos, a reutilização de fragmentos de informação sem que haja qualquer interferência de um autômato que utilize este fragmento sobre outro. O Hyper-Automaton foi selecionado como caso de estudo motivador deste trabalho. As técnicas aqui desenvolvidas têm como intuito diminuir a complexidade visual da informação, assim como permitir a navegação através dos autômatos finitos com saída de forma que seja possível visualizar detalhes como as saídas e informações relacionadas a cada uma delas, mantendo a visualização do contexto da informação. Foram analisadas técnicas de agrupamento como forma de redução da complexidade visual, e técnicas do tipo foco+contexto, como alternativa para prover a visualização simultânea do contexto e dos detalhes da informação.

Critérios de avaliação de técnicas de visualização de informações hierárquicas

Após o refinamento, os critérios foram utilizados experimentalmente em três tipos de métodos de avaliação tradicionais, a saber, avaliação heurística, inspeção de conformidade e ensaios de interação. Os resultados obtidos com estas avaliações demonstraram que os critérios de avaliação, definidos neste trabalho, capturaram muito mais problemas relacionados à técnica do que os critérios tradicionalmente usados para avaliar interfaces gráficas. Um resultado promissor, não previsto, foi a constatação que o conjunto de critérios propostos detectaram, também, um número expressivo de problemas de usabilidade na interface, quando da aplicação das sessões de avaliação heurística. Este resultado evidencia a possibilidade de extensão deste conjunto de critérios a fim de avaliar, também, as principais características da interface das técnicas de visualização.

Visualização em tempo real de dados volumétricos dinâmicos usando hardware gráfico

Dados volumétricos temporais são usados na representação de fenômenos físicos em várias aplicações de visualização científica, pois tais fenômenos são complexos, alteram-se com o tempo e não possuem uma forma de representação definida. Uma solução é usar amostragens sobre um espaço de forma geométrica simples que contém o fenômeno (um cubo, por exemplo), discretizado ao longo de uma grade em células de mesmo formato e usualmente chamado de volume de amostragem. Este volume de amostragem representa um instante da representação do fenômeno e, para representar dados temporais, simplesmente enumera-se tantos volumes quanto forem as diferentes instâncias de tempo. Esta abordagem faz com que a representação seja extremamente custosa, necessitando de técnicas de representação de dados para comprimir e descomprimir os mesmos. Este trabalho apresenta uma nova abordagem para compressão de volumes de dados temporais que permite a visualização em tempo real destes dados usando hardware gráfico. O método de compressão usa uma representação hierárquica dos vários volumes de dados dentro da memória do hardware gráfico, referenciados pelo hardware como texturas 3D. O método de compressão tem melhor desempenho para dados volumétricos esparsos e com alto grau de coerência (espacial e temporal). A descompressão destes dados é feita por programas especiais que são executados no próprio hardware gráfico. Um estudo de caso usando o método de compressão/descompressão proposto é apresentado com dados provenientes do Projeto MAPEM (Monitoramento Ambiental em Atividades de Perfuração Exploratória Marítima). O objetivo do projeto é propor uma metodologia para o monitoramento dos efeitos das descargas de materiais no ecossistema marinho durante a perfuração de um poço de petróleo. Para estimar certos descarregamentos de fluidos, o projeto usa um simulador CFD que permite mostrar tais descarregamentos, gerando grades planares e uniformes 2D ou 3D em qualquer instante de tempo durante a simulação.

Visualização interativa e manipulação de imagens 3D em tempo real usando métodos baseados na GPU

Este trabalho apresenta um conjunto de ferramentas que exploram as capacidades recentes das placas gráficas de computadores pessoais para prover a visualização e a interação com volumes de dados. O objetivo é oferecer ao usuário ferramentas que permitam a remoção interativa de partes não relevantes do volume. Assim, o usuário é capaz de selecionar um volume de interesse, o que pode tanto facilitar a compreensão da sua estrutura quanto a sua relação com os volumes circundantes. A técnica de visualização direta de volumes através do mapeamento de texturas é explorada para desenvolver estas ferramentas. O controle programável dos cálculos realizados pelo hardware gráfico para gerar a aparência de cada pixel na tela é usado para resolver a visibilidade de cada ponto do volume em tempo real. As ferramentas propostas permitem a modificação da visibilidade de cada ponto dentro do hardware gráfico, estendendo o benefício da visualização acelerada por hardware. Três ferramentas de interação são propostas: uma ferramenta de recorte planar que permite a seleção de um volume de interesse convexo; uma ferramenta do tipo “borracha”, para eliminar partes não relevantes da imagem; e uma ferramenta do tipo “escavadeira”, para remover camadas do volume Estas ferramentas exploram partes distintas do fluxo de visualização por texturas, onde é possível tomar a decisão sobre a visibilidade de cada ponto do volume. Cada ferramenta vem para resolver uma deficiência da ferramenta anterior. Com o recorte planar, o usuário aproxima grosseiramente o volume de interesse; com a borracha, ele refina o volume selecionado que, finalmente, é terminado com a escavadeira. Para aplicar as ferramentas propostas ao volume visualizado, são usadas técnicas de interação conhecidas, comuns nos sistemas de visualização 2D. Isto permite minimizar os esforços do usuário no treinamento do uso das ferramentas. Finalmente, são ilustradas as aplicações potenciais das ferramentas propostas para o estudo da anatomia do fígado humano. Nestas aplicações foi possível identificar algumas necessidades do usuário na visualização interativa de conjuntos de dados médicos. A partir destas observações, são propostas também novas ferramentas de interação, baseadas em modificações nas ferramentas propostas.

Visualização simultânea e multi-nível de informações de monitoramento de cluster

Clusters de computadores são geralmente utilizados para se obter alto desempenho na execução de aplicações paralelas. Sua utilização tem aumentado significativamente ao longo dos anos e resulta hoje em uma presença de quase 60% entre as 500 máquinas mais rápidas do mundo. Embora a utilização de clusters seja bastante difundida, a tarefa de monitoramento de recursos dessas máquinas é considerada complexa. Essa complexidade advém do fato de existirem diferentes configurações de software e hardware que podem ser caracterizadas como cluster. Diferentes configurações acabam por fazer com que o administrador de um cluster necessite de mais de uma ferramenta de monitoramento para conseguir obter informações suficientes para uma tomada de decisão acerca de eventuais problemas que possam estar acontecendo no seu cluster. Outra situação que demonstra a complexidade da tarefa de monitoramento acontece quando o desenvolvedor de aplicações paralelas necessita de informações relativas ao ambiente de execução da sua aplicação para entender melhor o seu comportamento. A execução de aplicações paralelas em ambientes multi-cluster e grid juntamente com a necessidade de informações externas à aplicação é outra situação que necessita da tarefa de monitoramento. Em todas essas situações, verifica-se a existência de múltiplas fontes de dados independentes e que podem ter informações relacionadas ou complementares. O objetivo deste trabalho é propor um modelo de integração de dados que pode se adaptar a diferentes fontes de informação e gerar como resultado informações integradas que sejam passíveis de uma visualização conjunta por alguma ferramenta. Esse modelo é baseado na depuração offline de aplicações paralelas e é dividido em duas etapas: a coleta de dados e uma posterior integração das informações. Um protótipo baseado nesse modelo de integração é descrito neste trabalho Esse protótipo utiliza como fontes de informação as ferramentas de monitoramento de cluster Ganglia e Performance Co-Pilot, bibliotecas de rastreamento de aplicações DECK e MPI e uma instrumentação do Sistema operacional Linux para registrar as trocas de contexto de um conjunto de processos. Pajé é a ferramenta escolhida para a visualização integrada das informações. Os resultados do processo de integração de dados pelo protótipo apresentado neste trabalho são caracterizados em três tipos: depuração de aplicações DECK, depuração de aplicações MPI e monitoramento de cluster. Ao final do texto, são delineadas algumas conclusões e contribuições desse trabalho, assim como algumas sugestões de trabalhos futuros.

Captura e visualização de video 3d em tempo real

Vídeos são dos principais meios de difusão de conhecimento, informação e entretenimento existentes. Todavia, apesar da boa qualidade e da boa aceitação do público, os vídeos atuais ainda restringem o espectador a um único ponto de vista. Atualmente, alguns estudos estão sendo desenvolvidos visando oferecer ao espectador maior liberdade para decidir de onde ele gostaria de assistir a cena. O tipo de vídeo a ser produzido por essas iniciativas tem sido chamado genericamente de vídeo 3D. Esse trabalho propõe uma arquitetura para captura e exibição de vídeos 3D em tempo real utilizando as informações de cor e profundidade da cena, capturadas para cada pixel de cada quadro do vídeo. A informação de profundidade pode ser obtida utilizando-se câmeras 3D, algoritmos de extração de disparidade a partir de estéreo, ou com auxílio de luz estruturada. A partir da informação de profundidade é possível calcular novos pontos de vista da cena utilizando um algoritmo de warping 3D. Devido a não disponibilidade de câmeras 3D durante a realização deste trabalho, a arquitetura proposta foi validada utilizando um ambiente sintético construído usando técnicas de computação gráfica. Este protótipo também foi utilizado para analisar diversos algoritmos de visão computacional que utilizam imagens estereoscópias para a extração da profundidade de cenas em tempo real. O uso de um ambiente controlado permitiu uma análise bastante criteriosa da qualidade dos mapas de profundidade produzidos por estes algoritmos, nos levando a concluir que eles ainda não são apropriados para uso de aplicações que necessitem da captura de vídeo 3D em tempo real.

Uma Proposta de especificação formal e fundamentação teórica para simulated annealing

Os algoritmos baseados no paradigma Simulated Annealing e suas variações são atualmente usados de forma ampla na resolução de problemas de otimização de larga escala. Esta popularidade é resultado da estrutura extremamente simples e aparentemente universal dos algoritmos, da aplicabilidade geral e da habilidade de fornecer soluções bastante próximas da ótima. No início da década de 80, Kirkpatrick e outros apresentaram uma proposta de utilização dos conceitos de annealing (resfriamento lento e controlado de sólidos) em otimização combinatória. Esta proposta considera a forte analogia entre o processo físico de annealing e a resolução de problemas grandes de otimização combinatória. Simulated Annealing (SA) é um denominação genérica para os algoritmos desenvolvidos com base nesta proposta. Estes algoritmos combinam técnicas de busca local e de randomização. O objetivo do presente trabalho é proporcionar um entendimento das características do Simulated Annealing e facilitar o desenvolvimento de algoritmos com estas características. Assim, é apresentado como Simulated Annealing e suas variações estão sendo utilizados na resolução de problemas de otimização combinatória, proposta uma formalização através de um método de desenvolvimento de algoritmos e analisados aspectos de complexidade. O método de desenvolvimento especifica um programa abstrato para um algoritmo Simulated Annealing seqüencial, identifica funções e predicados que constituem os procedimentos deste programa abstrato e estabelece axiomas que permitem a visualização das propriedades que estes procedimentos devem satisfazer. A complexidade do Simulated Annealing é analisada a partir do programa abstrato desenvolvido e de seus principais procedimentos, permitindo o estabelecimento de uma equação genérica para a complexidade. Esta equação genérica é aplicável aos algoritmos desenvolvidos com base no método proposto. Uma prova de correção é apresentada para o programa abstrato e um código exemplo é analisado com relação aos axiomas estabelecidos. O estabelecimento de axiomas tem como propósito definir uma semântica para o algoritmo, o que permite a um desenvolvedor analisar a correção do código especificado para um algoritmo levando em consideração estes axiomas. O trabalho foi realizado a partir de um estudo introdutório de otimização combinatória, de técnicas de resolução de problemas, de um levantamento histórico do uso do Simulated Annealing, das variações em torno do modelo e de embasamentos matemáticos documentados. Isto permitiu identificar as características essenciais dos algoritmos baseados no paradigma, analisar os aspectos relacionados com estas características, como as diferentes formas de realizar uma prescrição de resfriamento e percorrer um espaço de soluções, e construir a fundamentação teórica genérica proposta.

A natureza teleológica do princípio darwiniano de seleção natural : a articulação do metafísico e do epistemológico na origem das espécies

A presente tese tem por objetivo o exame da natureza explicativa do princípio de seleção natural (PSN) na Origem das Espécies de Charles Darwin, enquanto tal princípio exibe uma natureza teleológica, como ponto de articulação entre suas dimensões metafísica e epistemológica. A motivação inicial para este estudo encontrou-se num interesse mais profundo pela questão da "racionalidade", através do exame das relações entre ciência e nÃo-ciência provocada pelo reacender-se das discussões sobre evolucionismo versus criacionismo, nas escolas norte-americanas na década de 80. Todavia, uma detida leitura da Origem e o rastreamento de seu questionamento na trajetória intelectual de Darwin buscando empreender uma análise cuidadosa da teoria darwiniana como exigência prévia àquele exame mostrou-se, por si só, filosoficamente tão rica e absorvente, que direcionou a essa análise todos os esforços da presente tese. De imediato, o caráter multifacético dos padrões explicativos e das estratégias argumentativas encontradas na elaboração e defesa da teoria apresentada por Darwin na Origem das Espécies indicava a relevância de uma análise de PSN para a história e filosofia da ciência. De sua leitura igualmente aflorava uma nova abordagem para a questão teleológica, tema instigante nos questionamentos contemporâneos. O exame então empreendido teve, entre seus pressupostos orientadores, quatro pontos-chave: (1) a percepção do mútuo remetimento da História e da Filosofia da Ciência para a elucidaçÃo da natureza da produçÃo científica, partilhando certas idéias básicas das análises feitas por Thomas Kuhn, Paul Feyerabend e Imre Lakatos, entre outros, e, sobretudo, seu reconhecimento do papel do núcleo metafísico presente no questionamento científico; (2) a busca de uma compreensão contextualizadora da estrutura lógico-conceitual em que se insere a função e sentido do princípio a ser investigado, (a) privilegiando o contexto "interno" da obra e do desenvolvimento do pensamento de Darwin, mas buscando o contraponto esclarecedor em seu contexto "externo" e (b) construindo um referencial de análise emergente da estrutura contextual; (3) a visualização de uma relação todo-parte de mútuo suporte na estruturação da integridade contextual, constituindo uma tessitura tipo rede, em que a clarificação das partes, considerada sua posição no todo, faz avançar a inteligibilidade desse e confere-lhe sustentação, a qual, em troca, reverte em clarificação e fortalecimento das partes; (4) a busca de um novo enfoque da teleologia, numa nova perspectiva das relações explicativas e causais, pelo exame das bases metafísicas e epistemológicas da questão à época de Darwin e de tematizações e ambigüidades que permeiam o seu tratamento contemporaneamente. À luz de tais pressupostos, o fio condutor de trabalho é a análise da Origem das Espécies, em sua 6ª. ediçÃo inglesa (a última revisada pelo próprio Darwin), buscando complementar as requeridas elucidações, sobretudo no que concerne a certos pressupostos do pensamento de Darwin, nas obras e textos que perfazem sua trajetória intelectual (diário da viagem a bordo do Beagle, Notebooks 1836-1844, Ensaios de 1842 e 1844, o longo manuscrito de 1856-1858, correspondência) até a exposição madura de seu pensamento na Origem. Assim procedendo, o exame da natureza explicativa de PSN parte (I Parte) de uma leitura da Origem das Espécies como uma história da Natureza, constituindo o contexto no qual cabe dimensionar a função e sentido de PSN como a parte privilegiada da argumentação/narrativa da Origem como um todo (capítulo 1). Desse modo, a clarificação de PSN, encerrando a idéia mestra de que as espécies na Natureza originamse umas de outras por seleção natural, demanda a inteligibilidade e integração provida por esse princípio ao contexto da obra, ao "um longo argumento" em sua integridade, e essa inteligibilidade reverte em clarificação do próprio princípio. Nesse sentido, a atenção à estrutura argumentativa/narrativa da Origem permite ver como as partes desse argumento/os capítulos da narrativa estruturam-se, fugindo às rotulações usuais de um modelo "indutivo" ou "dedutivo", e constituindo, antes, uma rede argumentativa, em que os avanços, a seqüência dos capítulos, leva a retomadas, a uma nova inteligibilidade das etapas/capítulos anteriores, fortalecendo, na integridade desse movimento, as bases para novos avanços e crescentes explicitações e fortalecimento de sua sustentaçÃo. A atençÃo a esse movimento argumentativo leva igualmente a uma análise conceitual de "PSN" e "Natureza", ao longo da obra. Para tanto, procede-se a uma cuidadosa análise lógicosemântica da ocorrência desses conceitos no texto (capítulos 2 e 3, respectivamente), encontrando na visão de Natureza como "luta pela existência" um ponto privilegiado para a exploração de sua articulação. A análise realizada na primeira parte revela a natureza epistemológica e metafísica de PSN em sua condição explicativa e permite colocar a peculiar relação que se estabelece entre PSN (parte) e Natureza (todo) em termos de uma visão teleológica. No entanto, um aprofundamento desse ponto pede, antes (II parte), um exame mais detido dos conceitos de "explicação" e de "causa" na perspectiva darwiniana. Buscando uma compreensão contextualizadora, o contraponto "externo" ao contexto da Origem é balizado pelo enfoque dos padrões de cientificidade encontrados nas filosofias da ciência de John Herschel, William Whewell e Stuart Mill (capítulo 4). A construção de um referencial "interno", ponto a ser enfatizado, parte da análise lógico-conceitual do uso de "explicaçÃo", "causa" e cognatos feito no texto, levando, através de sucessivos refinamentos de análise, a uma ampliação e aprofundamento do elenco inicial de significações, de modo a determinar compreensivos focos orientadores de análise e identificar dimensões fundamentais do esforço explicativo darwiniano (capítulos 5, 6, 7, 8, 9). A exploraçÃo epistemológica conduzida na segunda parte fornece o instrumento analítico que permite retomar a colocação inicial da função e sentido de PSN em suas relações com o conceito de Natureza, projetando a indagação epistemológica no âmbito da especulação metafísica. Essa dupla dimensão de PSN pode então ser focalizada, tratando-se agora da articulação do epistemológico e do metafísico, presente na natureza explicativa de PSN - e o fazendo enquanto PSN exibe uma natureza teleológica (III Parte). Cabe, inicialmente, estabelecer, face ao exame realizado na segunda parte, os alcances e limites dos níveis e padrões explicativos e das estratégias argumentativas darwinianas, mostrando sua "novidade" e seu caráter multifacético (capítulo 10), a fim de compreender o escopo explicativo de PSN. Esse escopo, por sua vez, cabe vê-lo concretizado em sua função explicativa, através da reconstrução de argumentos-chave da Origem e representativos de seus diferentes níveis explicativos (capítulo 11). Assim visto, o poder explicativo de PSN pode ser compreendido como sendo estabelecido em duas grandes e mutuamente remissivas etapas: em sua fundamentação, como um princípio da Natureza, e em sua justificação, pelo seu poder explicativo operando em diferentes níveis e assim viabilizando empiricamente a visão de Natureza que lhe serve de fundamento (capítulo 12). Desse modo, a dimensão epistemológica de PSN, tornando o que ocorre na Natureza inteligível como objeto de conhecimento, operacionaliza a dimensão metafísica, ou seja, a visão do próprio "ser" da Natureza que lhe serve de fundamento - PSN é a Natureza no exercício de seu poder, é a Natureza (concebida como sistema que recebe suas cores em termos de "luta pela existência") atualizada. Em ambas dimensões explicativas, PSN exibe uma natureza teleológica, enquanto dá lugar a explicações telelógicas e apresenta-se como princípio teleologicamente fundado, abrindo o caminho a um novo enfoque da questão teleológica, redimensionando o tratamento de muitas das ambiguidades encontradas na problematização contemporânea dessa questão.