Desenvolvimento de arquitetura para sistemas de reconhecimento automático de voz baseados em modelos ocultos de Markov

Este trabalho foi realizado dentro da área de reconhecimento automático de voz (RAV). Atualmente, a maioria dos sistemas de RAV é baseada nos modelos ocultos de Markov (HMMs) [GOM 99] [GOM 99b], quer utilizando-os exclusivamente, quer utilizando-os em conjunto com outras técnicas e constituindo sistemas híbridos. A abordagem estatística dos HMMs tem mostrado ser uma das mais poderosas ferramentas disponíveis para a modelagem acústica e temporal do sinal de voz. A melhora da taxa de reconhecimento exige algoritmos mais complexos [RAV 96]. O aumento do tamanho do vocabulário ou do número de locutores exige um processamento computacional adicional. Certas aplicações, como a verificação de locutor ou o reconhecimento de diálogo podem exigir processamento em tempo real [DOD 85] [MAM 96]. Outras aplicações tais como brinquedos ou máquinas portáveis ainda podem agregar o requisito de portabilidade, e de baixo consumo, além de um sistema fisicamente compacto. Tais necessidades exigem uma solução em hardware. O presente trabalho propõe a implementação de um sistema de RAV utilizando hardware baseado em FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) e otimizando os algoritmos que se utilizam no RAV. Foi feito um estudo dos sistemas de RAV e das técnicas que a maioria dos sistemas utiliza em cada etapa que os conforma. Deu-se especial ênfase aos Modelos Ocultos de Markov, seus algoritmos de cálculo de probabilidades, de treinamento e de decodificação de estados, e sua aplicação nos sistemas de RAV. Foi realizado um estudo comparativo dos sistemas em hardware, produzidos por outros centros de pesquisa, identificando algumas das suas características mais relevantes. Foi implementado um modelo de software, descrito neste trabalho, utilizado para validar os algoritmos de RAV e auxiliar na especificação em hardware. Um conjunto de funções digitais implementadas em FPGA, necessárias para o desenvolvimento de sistemas de RAV é descrito. Foram realizadas algumas modificações nos algoritmos de RAV para facilitar a implementação digital dos mesmos. A conexão, entre as funções digitais projetadas, para a implementação de um sistema de reconhecimento de palavras isoladas é aqui apresentado. A implementação em FPGA da etapa de pré-processamento, que inclui a pré-ênfase, janelamento e extração de características, e a implementação da etapa de reconhecimento são apresentadas finalmente neste trabalho.

Uma arquitetura para sistemas supervisórios industriais e sua aplicação em processos de elevação artificial de petróleo

The using of supervision systems has become more and more essential in accessing, managing and obtaining data of industrial processes, because of constant and frequent developments in industrial automation. These supervisory systems (SCADA) have been widely used in many industrial environments to store process data and to control the processes in accordance with some adopted strategy. The SCADA s control hardware is the set of equipments that execute this work. The SCADA s supervision software accesses process data through the control hardware and shows them to the users. Currently, many industrial systems adopt supervision softwares developed by the same manufacturer of the control hardware. Usually, these softwares cannot be used with other equipments made by distinct manufacturers. This work proposes an approach for developing supervisory systems able to access process information through different control hardwares. An architecture for supervisory systems is first defined, in order to guarantee efficiency in communication and data exchange. Then, the architecture is applied in a supervisory system to monitor oil wells that use distinct control hardwares. The implementation was modeled and verified by using the formal method of the Petri networks. Finally, experimental results are presented to demonstrate the applicability of the proposed solution

O sistema fluvio-estuarino da Baía de Sepetiba preservado na estratigrafia rasa da plataforma continental interna adjacente (RJ)

A análise de dados de reflexão sísmica monocanal boomer (Hz ~ 700-4,000; penetração ~ 70 ms) adquiridos na plataforma continental interna-média (até ~ 50-60 m de profundidade) ao largo do sistema estuarino baía de Sepetiba, no Estado do Rio de Janeiro, Brasil, revelou a ocorrência de uma sucessão sedimentar preservada 15-20 m, sismicamente interpretada como representando ambientes fluvio-estuarinos para marinhos rasos. Estas séries são sotopostas à inconformidade regional mais superior reconhecida na escala de plataforma, chamada superfície S3. Esta superfície é erodida por numerosas incisões fluviais, que sugerem processos erosivos associados à prolongada exposição subaérea da plataforma continental durante o estágio isotópico marinho 2 (MIS 2), globalmente datada em ~ 20 ka A.P.. A preservação de tais unidades de corte e preenchimento estuarinho presumíveis Pleistoceno Superior-Holoceno na plataforma interna-média (até ~ 30 km da costa) evidencia pela primeira vez na área a existência de um paleo sistema fluvial bastante desenvolvido e processos dominantes de denudação na bacia hidrográfica a montante que atualmente alimenta a baía de Sepetiba. Bem como que, uma série de elementos arquiteturais sísmicos dentro desta sucessão estuarina, como canais de maré retrogradantes, registram a evolução do paleo sistema estuarino de um sistema aberto à um sistema parcialmente protegido durante a transgressão Holocênica. A formação e erosão de uma sucessão de ilhas barreira isoladas e canais de maré durante a transgressão persistiu até o desenvolvimento de uma superfície estratigráfica superior na área, interpretada como a superfície de máxima inundação (MFS) no registro estratigráfico. A ilha barreira atual (restinga da Marambaia) prograda sobre a MFS como uma feição deposição regressiva, apontando para uma idade mais jovem do que cerca de ~ 5 ka A. P., idade da transgressão máxima na área, de acordo com a literatura disponível.

iSalud: uma arquitetura para publicação e distribuição de sistemas de informação para o SUS

The Brazil Telehealth Networks Program was established by the Ministry of Health in 2007. Its main objective is to support professionals in Primary Health Care (PHC) by offering educational qualification, resulting in more favorable conditions to fixate the professional in remote areas. The formulation and management of telehealth services are performed by scientific and technical centers that are operated by public institutions of higher education and responsible for providing tools and services in the context of the regions where they are. However, one of the problems generated by this decentralization is the development of various tools with different types of language, architecture and without any regulation and integration of information with the Ministry of Health. Aiming to solve the above problem, we propose the specification, implementation and validation of an architectural model in the development and distribution of the Unified Health System software tools. This proposed architecture enables tools developed in telehealth center to be shared among the other centers, thereby preventing the unnecessary use of resources.

Construção de Sistemas Integrados de Gestão para Micro e Pequenas Empresas

As Micro e Pequenas Empresas (MPE) possuem na sua essência recursos limitados. Raramente possuem um Sistema Integrado de Gestão (SIG) que lhes permita gerir o seu negócio de forma transversal e que mapeie todos os processos da empresa. Devido ao número reduzido de colaboradores, não dispõem internamente alguns serviços. O seu espaço de mercado é em geral limitado. As suas competências específicas raramente permitem apresentar uma oferta global. Por serem pequenas, não têm força negocial perante os seus fornecedores e eventuais parceiros estratégicos. A Arquitetura de Sistemas de Informação (ASI) permite representar e mapear os diversos aspetos da gestão das empresas e alinhar as Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) com as necessidades destas empresas. Este trabalho pretende apresentar e descrever uma Macro Arquitetura para a construção de SIG, orientados para as MPE, e que inclua um conjunto de serviços integrados numa única plataforma.

Sistema de detecção e isolamento de falhas em sistemas dinâmicos baseado em identificação paramétrica

The present research aims at contributing to the area of detection and diagnosis of failure through the proposal of a new system architecture of detection and isolation of failures (FDI, Fault Detection and Isolation). The proposed architecture presents innovations related to the way the physical values monitored are linked to the FDI system and, as a consequence, the way the failures are detected, isolated and classified. A search for mathematical tools able to satisfy the objectives of the proposed architecture has pointed at the use of the Kalman Filter and its derivatives EKF (Extended Kalman Filter) and UKF (Unscented Kalman Filter). The use of the first one is efficient when the monitored process presents a linear relation among its physical values to be monitored and its out-put. The other two are proficient in case this dynamics is no-linear. After that, a short comparative of features and abilities in the context of failure detection concludes that the UFK system is a better alternative than the EKF one to compose the architecture of the FDI system proposed in case of processes of no-linear dynamics. The results shown in the end of the research refer to the linear and no-linear industrial processes. The efficiency of the proposed architecture may be observed since it has been applied to simulated and real processes. To conclude, the contributions of this thesis are found in the end of the text

Autenticação biométrica de usuários em sistemas de E-learning baseada em reconhecimento de faces a partir de vídeo

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Arquitetura multiagente para análise de dados

Não disponível

Arquitetura de um sistema multiagente autônomo para supervisão e controle

This paper presents a multi-agent architecture that was designed to develop processes supervision and control systems, with the main objective to automate tasks that are repetitive and stressful, and error prone when performed by humans. A set of agents were identified, based on the study of a number of applications found in the literature, that use the approach of multi-agent systems for data integration and process monitoring to faults detection and diagnosis, these agents are used as basis of the proposed multi-agent architecture. A prototype system for the analysis of abnormalities during oil wells drilling was developed.

Hydrological and photochemical influence on dynamics of estuarine bacteria

Os estuários são ecossistemas complexos, onde os processos físicos, químicos e biológicos estão intimamente ligados. A dinâmica bacteriana num estuário reflete a interação e a elevada variação temporal e espacial desses processos. Este trabalho teve como objetivo elucidar as interações entre os processos físicos, fotoquímicos e microbiológicos no sistema estuarino da Ria de Aveiro (Portugal). Para tal, foi realizada uma abordagem inicial no campo, durante a qual as comunidades bacterianas na coluna de água foram caracterizadas em termos de abundância e atividade ao longo de 2 anos. O estudo foi realizado em dois locais distintos, escolhidos por tipificarem as características marinhas e salobras do estuário. Estes locais possuem diferentes hidrodinâmicas, influências fluviais e, quantidade e composição de matéria orgânica. Numa perspectiva mecanicista, foram realizadas simulações laboratoriais no sentido de elucidar a resposta das bactérias à matéria orgânica foto-transformada. As comunidades bacterianas no estuário adaptam-se a diferentes regimes de água doce, desenvolvendo padrões de abundância e atividade distintos nas zonas marinha e salobra. Os elevados caudais dos rios induzem estratificação vertical na zona marinha, promovendo o fluxo de fitoplâncton do mar para o estuário, do bacterioplâncton do estuário para o mar, e estimulam a importação de bactérias aderentes a partículas na zona salobra. O transporte advectivo e os processos de ressuspensão contribuem para aumentar 3 vezes o número de bactérias aderentes a partículas durante os períodos de intensas descargas fluviais. Adicionalmente, a atividade bacteriana no estuário é controlada pela concentração de azoto inerente à variações de água doce. O fornecimento de azoto em associação com a fonte dos substratos bacterianos induzem alterações significativas na produtividade. O padrão de variação vertical de comunidades bacterianas foi distinto nas duas zonas do estuário. Na zona marinha, as bactérias na microcamada superficial (SML) apresentaram taxas de hidrólise mais elevadas, mas menores taxas de incorporação de monómeros e produção de biomassa que na água subjacente (UW), enquanto na zona salobra, as taxas de hidrólise e incorporação foram similares nos dois compartimentos, mas a produtividade foi significativamente mais elevada na SML. Apesar da abundância bacteriana ter sido semelhante na SML e UW, a fração de células aderentes a partículas foi significativamente maior na SML (2-3 vezes), em ambas as zonas do estuário. A integração dos resultados microbiológicos com as variáveis ambientais e hidrológicos mostraram que fortes correntes na zona marinha promovem a mistura vertical, inibindo o estabelecimento de uma comunidade bacteriana na SML distinta da UW. Em contraste, na zona de água salobra, a menor velocidades das correntes fornece as condições adequadas ao aumento da atividade bacteriana na SML. Características específicas do local, tais como a hidrodinâmica e as fontes e composição da matéria orgânica, conduzem também a diferentes graus de enriquecimento superficial de matéria orgânica e inorgânica, influenciando a sua transformação. Em geral, o ambiente da SML estuarina favorece a hidrólise de polímeros, mas inibe a utilização de monómeros, comparativamente com água subjacente. No entanto, as diferenças entre as duas comunidades tendem a atenuar-se com o aumento da atividade heterotrófica na zona salobra. A matéria orgânica dissolvida cromófora (CDOM) das duas zonas do estuário possui diferentes características espectrais, com maior aromaticidade e peso molecular médio (HMW) na zona de água salobra, em comparação com a zona marinha. Nesta zona, a abundância bacteriana correlacionou-se com a350 e a254, sugerindo uma contribuição indireta das bactéria para HMW CDOM. A irradiação do DOM resultou numa diminuição dos valores de a254 e a350, e, em um aumento do declive S275-295 e dos rácios E2:E3 (a250/a365) e SR. No entanto, a extensão de transformações foto-induzidas e as respostas microbianas são dependentes das características iniciais CDOM, inferidas a partir das suas propriedades ópticas. A dinâmica estuarina influencia claramente as atividades heterotróficas e a distribuição dos microorganismos na coluna de água. A entrada de água doce influencia a dinâmica e os principais reguladores das comunidades bacterianas no estuário. Os processos fotoquímicos e microbianos produzem alterações nas propriedades ópticas da CDOM e a combinação desses processos determina o resultado global e o destino da CDOM nos sistemas estuarinos com influência na produtividade nas áreas costeiras adjacente.

Metais em plantas e algas : acumulação e potencial aplicação em processos de remediação

The present work reports the study of the bioaccumulation of potentially toxic elements (cadmium, lead and mercury) by marine macroalgae (Ulva lactuca, Fucus vesiculosus and Gracilaria gracilis), abundant in the coast and estuarine systems worldwide. These organisms proved to be capable of withstanding moderate multi-metallic contamination (environmentally relevant concentrations), incorporating high amounts of metal in their tissues. The high removal percentages achieved, in particular for mercury (99%), demonstrate the potential of these algae as a basis for a new biotechnological treatment of saline waters contaminated with metals (more efficient, cost-effective and environmentally friendly than conventional methods). U. lactuca was considered the most promising due to the better performance presented. The comparison between the bioaccumulation and biosorption processes suggested that in some cases the use of the living organism will have advantages over the application of biomass, due to the simplicity of the overall process, and the lower residual concentration of metal achieved in the solution (especially for Cd). The transfer and accumulation of Hg by terrestrial plants (Brassica juncea and Lolium perenne) in agricultural fields near a contaminated industrial area was also studied. Despite the low bioaccumulation factors found (<1), there were high Hg content in plants (up to 84 mg kg-1 in roots and up 6.9 mg kg-1 in shoots, dry weight). Daily intake estimates for grazing animals (cows and sheep) pointed to the potential risk to human health derived from consumption of their meat. The results highlighted the important role that plants and algae may have in protection, risk assessment and remediation of environmental systems contaminated with metals.

Padrões temporais e verticais de pequena escala na ocorrência de larvas de peixe na Ria de Aveiro, Portugal

Dissertação de mest., Biologia Marinha (Ecologia e Conservação Marinha), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2010

Middleware for Large-scale Distributed Systems

Nos últimos anos o aumento exponencial da utilização de dispositivos móveis e serviços disponibilizados na “Cloud” levou a que a forma como os sistemas são desenhados e implementados mudasse, numa perspectiva de tentar alcançar requisitos que até então não eram essenciais. Analisando esta evolução, com o enorme aumento dos dispositivos móveis, como os “smartphones” e “tablets” fez com que o desenho e implementação de sistemas distribuidos fossem ainda mais importantes nesta área, na tentativa de promover sistemas e aplicações que fossem mais flexíveis, robutos, escaláveis e acima de tudo interoperáveis. A menor capacidade de processamento ou armazenamento destes dispositivos tornou essencial o aparecimento e crescimento de tecnologias que prometem solucionar muitos dos problemas identificados. O aparecimento do conceito de Middleware visa solucionar estas lacunas nos sistemas distribuidos mais evoluídos, promovendo uma solução a nível de organização e desenho da arquitetura dos sistemas, ao memo tempo que fornece comunicações extremamente rápidas, seguras e de confiança. Uma arquitetura baseada em Middleware visa dotar os sistemas de um canal de comunicação que fornece uma forte interoperabilidade, escalabilidade, e segurança na troca de mensagens, entre outras vantagens. Nesta tese vários tipos e exemplos de sistemas distribuídos e são descritos e analisados, assim como uma descrição em detalhe de três protocolos (XMPP, AMQP e DDS) de comunicação, sendo dois deles (XMPP e AMQP) utilzados em projecto reais que serão descritos ao longo desta tese. O principal objetivo da escrita desta tese é demonstrar o estudo e o levantamento do estado da arte relativamente ao conceito de Middleware aplicado a sistemas distribuídos de larga escala, provando que a utilização de um Middleware pode facilitar e agilizar o desenho e desenvolvimento de um sistema distribuído e traz enormes vantagens num futuro próximo.

Digital rights management, concorrência e acesso ao conhecimento no mercado de livros digitais

Os livros digitais facilitam o acesso aos livros, por meio de fatores como a diminuição de barreiras geográficas e financeiras, constituindo um importante instrumento para a promoção do acesso ao conhecimento no século XXI. Como forma de combater a pirataria na rede, os ebooks são protegidos por digital rights management (DRM), uma trava tecnológica que permite que os titulares de direitos autorais protejam seus direitos por meio do controle do que os usuários conseguem fazer com os arquivos digitais. O DRM pode determinar variáveis como em quais circunstâncias, quantas vezes, por quanto tempo e em quais plataformas o um arquivo pode ser acessado. Essa trava, por sua vez, é protegida por leis anticircunvenção que proíbem que os usuários a alterem ou a removam. Em regra, essas leis não exigem que a arquitetura dos sistemas de DRM observe os mesmos limites e exceções impostos ao direito autoral. Por conta disso, é possível que os sistemas de DRM estabeleçam novas regras para o uso de trabalhos artísticos, que ultrapassam a proteção conferida pelas leis de propriedade intelectual. No mercado de livros digitais, tais regras têm um impacto particular na concorrência. Uma vez que as livrarias usam diferentes sistemas proprietários de DRM em seus livros digitais, compatíveis com um número limitado de dispositivos de leitura, o leitor enfrenta problemas de interoperabilidade para adquirir e-books em uma loja diferente daquela em que seu dispositivo de leitura foi comprado. Essa baixa interoperabilidade vincula os leitores a um determinado ecossistema e aumenta os efeitos de rede, custos de mudança e barreiras à entrada nesse mercado, propiciando a concentração. Como resultado, as livrarias são capazes de exercer um grande poder sobre o fluxo de informações nesse mercado, minando o potencial dos e-books para difundir o conhecimento e promover a leitura. Assim, esta pesquisa examina como os sistemas de DRM e as normas anticircunvenção afetam a concorrência no mercado de livros digitais e como essa dinâmica concorrencial, por sua vez, impacta no acesso aos livros. A análise inicia-se com a descrição do mercado de livros digitais e avança à discussão teórica, consistente na revisão da literatura especializada sobre direito autoral, direito da concorrência e acesso ao conhecimento. Sob uma perspectiva de desenvolvimento como liberdade, conclui-se que a revisão das leis anticircunvenção é essencial para fomentar a concorrência nesse mercado, garantir a autonomia dos indivíduos e concretizar o potencial dos e-books para a expansão do acesso ao conhecimento.

A Linguagem de Especificação algébrica CASL e o Tipo de Dados Intervalos

Na computação científica é necessário que os dados sejam o mais precisos e exatos possível, porém a imprecisão dos dados de entrada desse tipo de computação pode estar associada às medidas obtidas por equipamentos que fornecem dados truncados ou arredondados, fazendo com que os cálculos com esses dados produzam resultados imprecisos. Os erros mais comuns durante a computação científica são: erros de truncamentos, que surgem em dados infinitos e que muitas vezes são truncados", ou interrompidos; erros de arredondamento que são responsáveis pela imprecisão de cálculos em seqüências finitas de operações aritméticas. Diante desse tipo de problema Moore, na década de 60, introduziu a matemática intervalar, onde foi definido um tipo de dado que permitiu trabalhar dados contínuos,possibilitando, inclusive prever o tamanho máximo do erro. A matemática intervalar é uma saída para essa questão, já que permite um controle e análise de erros de maneira automática. Porém, as propriedades algébricas dos intervalos não são as mesmas dos números reais, apesar dos números reais serem vistos como intervalos degenerados, e as propriedades algébricas dos intervalos degenerados serem exatamente as dos números reais. Partindo disso, e pensando nas técnicas de especificação algébrica, precisa-se de uma linguagem capaz de implementar uma noção auxiliar de equivalência introduzida por Santiago [6] que ``simule" as propriedades algébricas dos números reais nos intervalos. A linguagem de especificação CASL, Common Algebraic Specification Language, [1] é uma linguagem de especificação algébrica para a descrição de requisitos funcionais e projetos modulares de software, que vem sendo desenvolvida pelo CoFI, The Common Framework Initiative [2] a partir do ano de 1996. O desenvolvimento de CASL se encontra em andamento e representa um esforço conjunto de grandes expoentes da área de especificações algébricas no sentido de criar um padrão para a área. A dissertação proposta apresenta uma especificação em CASL do tipo intervalo, munido da aritmética de Moore, afim de que ele venha a estender os sistemas que manipulem dados contínuos, sendo possível não só o controle e a análise dos erros de aproximação, como também a verificação algébrica de propriedades do tipo de sistema aqui mencionado. A especificação de intervalos apresentada aqui foi feita apartir das especificações dos números racionais proposta por Mossakowaski em 2001 [3] e introduz a noção de igualdade local proposta por Santiago [6, 5, 4]