Algoritmos adaptativos para o método GMRES(m)

Nesse trabalho apresentamos algoritmos adaptativos do M´etodo do Res´ıduo M´ınimo Generalizado (GMRES) [Saad e Schultz, 1986], um m´etodo iterativo para resolver sistemas de equa¸c˜oes lineares com matrizes n˜ao sim´etricas e esparsas, o qual baseia-se nos m´etodos de proje¸c˜ao ortogonal sobre um subespa¸co de Krylov. O GMRES apresenta uma vers˜ao reinicializada, denotada por GMRES(m), tamb´em proposta por [Saad e Schultz, 1986], com o intuito de permitir a utiliza¸c˜ao do m´etodo para resolver grandes sistemas de n equa¸c˜oes, sendo n a dimens˜ao da matriz dos coeficientes do sistema, j´a que a vers˜ao n˜ao-reinicializada (“Full-GMRES”) apresenta um gasto de mem´oria proporcional a n2 e de n´umero de opera¸c˜oes de ponto-flutuante proporcional a n3, no pior caso. No entanto, escolher um valor apropriado para m ´e dif´ıcil, sendo m a dimens˜ao da base do subespa¸co de Krylov, visto que dependendo do valor do m podemos obter a estagna¸c˜ao ou uma r´apida convergˆencia. Dessa forma, nesse trabalho, acrescentamos ao GMRES(m) e algumas de suas variantes um crit´erio que tem por objetivo escolher, adequadamente, a dimens˜ao, m da base do subespa¸co de Krylov para o problema o qual deseja-se resolver, visando assim uma mais r´apida, e poss´ıvel, convergˆencia. Aproximadamente duas centenas de experimentos foram realizados utilizando as matrizes da Cole¸c˜ao Harwell-Boeing [MCSD/ITL/NIST, 2003], que foram utilizados para mostrar o comportamento dos algoritmos adaptativos. Foram obtidos resultados muito bons; isso poder´a ser constatado atrav´es da an´alise das tabelas e tamb´em da observa ¸c˜ao dos gr´aficos expostos ao longo desse trabalho.

NI-GMRES precondicionado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Operación eficiente de sistemas de transporte de gas natural mediante el método de gradiente reducido generalizado

UANL

Paralelizações de métodos numéricos em clusters empregando as bibliotecas MPICH, DECK e Pthread

Este trabalho tem como objetivo desenvolver e empregar técnicas e estruturas de dados agrupadas visando paralelizar os métodos do subespaço de Krylov, fazendo-se uso de diversas ferramentas e abordagens. A partir dos resultados é feita uma análise comparativa de desemvpenho destas ferramentas e abordagens. As paralelizações aqui desenvolvidas foram projetadas para serem executadas em um arquitetura formada por um agregado de máquinas indepentes e multiprocessadas (Cluster), ou seja , são considerados o paralelismo e intra-nodos. Para auxiliar a programação paralela em clusters foram, e estão sendo, desenvolvidas diferentes ferramentas (bibliotecas) que visam a exploração dos dois níveis de paralelismo existentes neste tipo de arquitetura. Neste trabalho emprega-se diferentes bibliotecas de troca de mensagens e de criação de threads para a exploração do paralelismo inter-nodos e intra-nodos. As bibliotecas adotadas são o DECK e o MPICH e a Pthread. Um dos itens a serem analisados nestes trabalho é acomparação do desempenho obtido com essas bibliotecas.O outro item é a análise da influência no desemepnho quando quando tulizadas múltiplas threads no paralelismo em clusters multiprocessados. Os métodos paralelizados nesse trabalho são o Gradiente Conjugação (GC) e o Resíduo Mínmo Generalizado (GMRES), quepodem ser adotados, respectivamente, para solução de sistemas de equações lineares sintéticos positivos e definidos e não simétricas. Tais sistemas surgem da discretização, por exemplo, dos modelos da hidrodinâmica e do transporte de massa que estão sendo desenvolvidos no GMCPAD. A utilização desses métodos é justificada pelo fato de serem métodos iterativos, o que os torna adequados à solução de sistemas de equações esparsas e de grande porte. Na solução desses sistemas através desses métodos iterativos paralelizados faz-se necessário o particionamento do domínio do problema, o qual deve ser feito visando um bom balanceamento de carga e minimização das fronteiras entre os sub-domínios. A estrutura de dados desenvolvida para os métodos paralelizados nesse trabalho permite que eles sejam adotados para solução de sistemas de equações gerados a partir de qualquer tipo de particionamento, pois o formato de armazenamento de dados adotado supre qualquer tipo de dependência de dados. Além disso, nesse trabalho são adotadas duas estratégias de ordenação para as comunicações, estratégias essas que podem ser importantes quando se considera a portabilidade das paralelizações para máquinas interligadas por redes de interconexão com buffer de tamanho insuficiente para evitar a ocorrência de dealock. Os resultados obtidos nessa dissertação contribuem nos trabalhos do GMCPAD, pois as paralelizações são adotadas em aplicações que estão sendo desenvolvidas no grupo.

Correlações entre os valores de lactato mínimo e potência anaeróbia com a potência crítica e a capacidade de trabalho anaeróbio obtidas por método invasivo e não invasivos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Atributos físicos e matéria orgânica de organossolos háplicos em distintos ambientes no Brasil

Os Organossolos são formados em condições geomórficas e climáticas que favorecem o acúmulo de material orgânico e sua drenagem para uso agrícola conduz a subsidência e modificações no teor de matéria orgânica do solo (MOS), com implicações na sustentabilidade desses solos. O objetivo deste trabalho foi avaliar alguns atributos físicos e sua relação com o teor e grau de decomposição da matéria orgânica de Organossolos Háplicos formados em ambientes hidromórficos, nos Estados do Rio de Janeiro (clima tropical atlântico Aw), Maranhão (tropical Awh) e Paraná (subtropical Cfb), com distintos usos. Foram utilizados os métodos recomendados no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (SiBCS) para caracterização de oito perfis, totalizando 30 horizontes, de Organossolos, sendo o teor de matéria orgânica quantificado pelo método da mufla. Os atributos físicos densidade do solo (Ds), densidade da matéria orgânica (DMO), percentual de material mineral (MM) e resíduo mínimo (RM) refletiram no teor e grau de transformação do material orgânico. A Ds variou de 0,09 a 0,93 Mg m-3, com média de 0,44 Mg m-3 e a DMO, de 0,02 a 0,66 Mg m-3, sendo a média de 0,28 Mg m-3. Observou-se relação diretamente proporcional entre a Ds e os atributos MM e RM. Quanto ao grau de decomposição, os materiais orgânicos foram identificados principalmente nas classes de hêmicos e sápricos; porém, como classes distintas foram obtidas em função do método usado, recomenda-se o uso do índice de pirofosfato e teor de fibras esfregadas em conjunto, definindo as classes por faixa de valores. Os Organossolos com menor alteração antrópica, no Estado do Rio de Janeiro (RJ02 e RJ08), apresentaram os maiores teores de matéria orgânica e os menores valores de Ds, DMO e MM. Assim, esses atributos são relevantes como indicadores do potencial de subsidência e da degradação dos Organossolos, solos relevantes pelo seu alto estoque de carbono e para a preservação de aquíferos.

Análise dos componentes principais e métodos multicritério ordinais no estudo de organossolos e solos afins

Uma importante propriedade dos Organossolos, e de outros solos com alto teor de C orgânico para predizer o potencial de uso e riscos de degradação, é o grau de subsidência (perda de massa e volume). Nos Organossolos ocorrem diferentes riscos de subsidência, resultantes de seus atributos, em especial da natureza da matéria orgânica e do ambiente de deposição. Este estudo foi realizado com dados de 19 perfis de solos de diferentes regiões do Brasil. Foram adotados os procedimentos da SBCS para descrição e coleta dos perfis, e os métodos analíticos da Embrapa Solos para caracterização dos solos. A análise dos componentes principais foi utilizada para agrupar os perfis com o auxílio de atributos morfológicos, físicos, químicos e do ambiente de ocorrência e mostrou-se adequada no agrupamento dos solos estudados com base em seus atributos, comparando-se com a sua taxonomia. Neste artigo foram usados os métodos multicritério ordinais de Borda, Condorcet e Copeland para ordenar, segundo o risco de subsidência, os perfis de Organossolos estudados. Os resultados mostram correlação entre os métodos (exceto Condorcet, que não foi capaz de ordenar as alternativas) e o resíduo mínimo, parâmetro usual para avaliar subsidência. Isso indica eficácia para ordenar/classificar os perfis de solos estudados quanto ao risco de subsidência. Os métodos quantitativos utilizados neste trabalho mostraram-se promissores como ferramentas em estudos na Ciência do Solo.

Caracterização de Organossolos em ambientes de várzea do nordeste do Brasil

Os Organossolos são geralmente associados às regiões Sudeste e Sul do Brasil, e são poucos os estudos sobre a ocorrência e os efeitos do uso e manejo agrícola desses solos na região Nordeste. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar física, química e morfologicamente seis perfis de Organossolos de várzeas dos Estados do Ceará, Rio Grande do Norte e da Paraíba e correlacionar seus atributos ao ambiente de formação, além de quantificar seus estoques de carbono e suas capacidades de armazenamento de água. Foram utilizados os métodos recomendados no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (SiBCS) para caracterizar química e fisicamente o solo, bem como a umidade e o volume residual dele. O aumento dos valores da Ds nos horizontes foi em decorrência da maior decomposição das fibras esfregadas (FE) e da redução dos teores de matéria orgânica. O volume residual apresentou correlações positiva e significativa a 5 % com o valor de resíduo mínimo (r = 0,64) e Ds (r = 0,74) e negativa com a porcentagem de FE (r = -0,75), podendo ser usado para avaliar a subsidência desses solos. As propriedades químicas foram influenciadas pelo material orgânico e pelos sedimentos fluviomarinhos. A variação da drenagem influenciada pela posição no relevo e pelo uso agrícola dos solos conduziu a classes de diferentes graus de decomposição da matéria orgânica e com isto às classes dos Organossolos Fíbrico, Hêmico e Sáprico. Um dos perfis CE1, com maior influência de sedimentos marinhos, foi classificado como Organossolo Tiomórfico com caráter solódico.

Análisis de los métodos de transporte en la localización de empresas y su aplicación en la incertidumbre

En el presente trabajo se pretende dar una visión general de los métodos más conocidos de resolución del problema del transporte, introduciendo el método del coste mínimo escalonado en situación de certeza, comparándolos entre sí, así como su aplicación en el campo de la incertidumbre, todo ello, mediante un ejemplo práctico.

Utilização de modelos de programação não-linear para sistematização de terras para irrigação em áreas regulares

Objetivou-se com este trabalho, desenvolver modelos de programação não-linear para sistematização de terras, aplicáveis para áreas com formato regular e que minimizem a movimentação de terra, utilizando o software GAMS para o cálculo. Esses modelos foram comparados com o Método dos Quadrados Mínimos Generalizado, desenvolvido por Scaloppi & Willardson (1986), sendo o parâmetro de avaliação o volume de terra movimentado. Concluiu-se que, ambos os modelos de programação não-linear desenvolvidos nesta pesquisa mostraram-se adequados para aplicação em áreas regulares e forneceram menores valores de movimentação de terra quando comparados com o método dos quadrados mínimos.

Atenuação de vibrações em pás de helicópteros utilizando circuito piezelétrico semi-passivo

O uso de materiais inteligentes em problemas de controle de vibração tem sido investigado em diversas pesquisas ao longo dos últimos anos. Apesar de que diferentes materiais inteligentes estão disponíveis, o piezelétrico tem recebido grande atenção devido à facilidade de uso como sensores, atuadores, ou ambos simultaneamente. As principais técnicas de controle usando materiais piezoelétricos são os ativos e passivos. Circuitos piezelétricos passivos são ajustados para uma frequência específica e, portanto, a largura de banda efetiva é pequena. Embora os sistemas ativos possam apresentar um bom desempenho no controle de vibração, a quantidade de energia externa e hardware adicionado são questões importantes. As técnicas SSD (Synchronized Switch Damping) foram desenvolvidas como uma alternativa aos controladores passivos e controladores ativos de vibração. Elas podem ser técnicas semi-ativas ou semi-passivas que introduzem um tratamento não linear na tensão elétrica proveniente do material piezelétrico e induz um aumento na conversão de energia mecânica para energia elétrica e, consequentemente, um aumento no efeito de amortecimento. Neste trabalho, o controle piezoelétrico semi-passivo de uma pá piezelétrica engastada é apresentado e comparado com outros controladores. O modelo não linear electromecânico de uma pá com piezocerâmicas incorporados é determinado com base no método variacional-assintótico (VAM). O sistema rotativo acoplado não linear é resolvido no domínio do tempo, utilizando um método de integração alfa-generalizado afim de garantir a estabilidade numérica. As simulações são realizadas para uma vasta gama de velocidades de rotação. Em primeiro lugar, um conjunto de resistências (variando desde a condição de curto-circuito para a condição de circuito aberto) é considerada. O efeito da resistência ótima (que resulta em máximo amortecimento) sobre o comportamento do sistema é investigado para o aumento da velocidade de rotação. Mais tarde, a técnica SSDS é utilizada para amortecer as oscilações da pá com o aumento da velocidade de rotação. Os resultados mostram que a técnica SSDS pode ser um método útil para o controle de vibrações de vigas rotativas não lineares, tais como pás de helicóptero.

Testes cosmológicos aplicados a modelos de energia escura

A significant observational effort has been directed to investigate the nature of the so-called dark energy. In this dissertation we derive constraints on dark energy models using three different observable: measurements of the Hubble rate H(z) (compiled by Meng et al. in 2015.); distance modulus of 580 Supernovae Type Ia (Union catalog Compilation 2.1, 2011); and the observations of baryon acoustic oscilations (BAO) and the cosmic microwave background (CMB) by using the so-called CMB/BAO of six peaks of BAO (a peak determined through the Survey 6dFGS data, two through the SDSS and three through WiggleZ). The statistical analysis used was the method of the χ2 minimum (marginalized or minimized over h whenever possible) to link the cosmological parameter: m, ω and δω0. These tests were applied in two parameterization of the parameter ω of the equation of state of dark energy, p = ωρ (here, p is the pressure and ρ is the component of energy density). In one, ω is considered constant and less than -1/3, known as XCDM model; in the other the parameter of state equantion varies with the redshift, where we the call model GS. This last model is based on arguments that arise from the theory of cosmological inflation. For comparison it was also made the analysis of model CDM. Comparison of cosmological models with different observations lead to different optimal settings. Thus, to classify the observational viability of different theoretical models we use two criteria information, the Bayesian information criterion (BIC) and the Akaike information criteria (AIC). The Fisher matrix tool was incorporated into our testing to provide us with the uncertainty of the parameters of each theoretical model. We found that the complementarity of tests is necessary inorder we do not have degenerate parametric spaces. Making the minimization process we found (68%), for the Model XCDM the best fit parameters are m = 0.28 ± 0, 012 and ωX = −1.01 ± 0, 052. While for Model GS the best settings are m = 0.28 ± 0, 011 and δω0 = 0.00 ± 0, 059. Performing a marginalization we found (68%), for the Model XCDM the best fit parameters are m = 0.28 ± 0, 012 and ωX = −1.01 ± 0, 052. While for Model GS the best settings are M = 0.28 ± 0, 011 and δω0 = 0.00 ± 0, 059.

Testes cosmológicos aplicados a modelos de energia escura

A significant observational effort has been directed to investigate the nature of the so-called dark energy. In this dissertation we derive constraints on dark energy models using three different observable: measurements of the Hubble rate H(z) (compiled by Meng et al. in 2015.); distance modulus of 580 Supernovae Type Ia (Union catalog Compilation 2.1, 2011); and the observations of baryon acoustic oscilations (BAO) and the cosmic microwave background (CMB) by using the so-called CMB/BAO of six peaks of BAO (a peak determined through the Survey 6dFGS data, two through the SDSS and three through WiggleZ). The statistical analysis used was the method of the χ2 minimum (marginalized or minimized over h whenever possible) to link the cosmological parameter: m, ω and δω0. These tests were applied in two parameterization of the parameter ω of the equation of state of dark energy, p = ωρ (here, p is the pressure and ρ is the component of energy density). In one, ω is considered constant and less than -1/3, known as XCDM model; in the other the parameter of state equantion varies with the redshift, where we the call model GS. This last model is based on arguments that arise from the theory of cosmological inflation. For comparison it was also made the analysis of model CDM. Comparison of cosmological models with different observations lead to different optimal settings. Thus, to classify the observational viability of different theoretical models we use two criteria information, the Bayesian information criterion (BIC) and the Akaike information criteria (AIC). The Fisher matrix tool was incorporated into our testing to provide us with the uncertainty of the parameters of each theoretical model. We found that the complementarity of tests is necessary inorder we do not have degenerate parametric spaces. Making the minimization process we found (68%), for the Model XCDM the best fit parameters are m = 0.28 ± 0, 012 and ωX = −1.01 ± 0, 052. While for Model GS the best settings are m = 0.28 ± 0, 011 and δω0 = 0.00 ± 0, 059. Performing a marginalization we found (68%), for the Model XCDM the best fit parameters are m = 0.28 ± 0, 012 and ωX = −1.01 ± 0, 052. While for Model GS the best settings are M = 0.28 ± 0, 011 and δω0 = 0.00 ± 0, 059.

Análise dos componentes principais e métodos multicritério ordinais no estudo de organossolos e solos afins.

Uma importante propriedade dos Organossolos, e de outros solos com alto teor de C orgânico para predizer o potencial de uso e riscos de degradação, é o grau de subsidência (perda de massa e volume). Nos Organossolos ocorrem diferentes riscos de subsidência, resultantes de seus atributos, em especial da natureza da matéria orgânica e do ambiente de deposição. Este estudo foi realizado com dados de 19 perfis de solos de diferentes regiões do Brasil. Foram adotados os procedimentos da SBCS para descrição e coleta dos perfis, e os métodos analíticos da Embrapa Solos para caracterização dos solos. A análise dos componentes principais foi utilizada para agrupar os perfis com o auxílio de atributos morfológicos, físicos, químicos e do ambiente de ocorrência e mostrou-se adequada no agrupamento dos solos estudados com base em seus atributos, comparando-se com a sua taxonomia. Neste artigo foram usados os métodos multicritério ordinais de Borda, Condorcet e Copeland para ordenar, segundo o risco de subsidência, os perfis de Organossolos estudados. Os resultados mostram correlação entre os métodos (exceto Condorcet, que não foi capaz de ordenar as alternativas) e o resíduo mínimo, parâmetro usual para avaliar subsidência. Isso indica eficácia para ordenar/classificar os perfis de solos estudados quanto ao risco de subsidência. Os métodos quantitativos utilizados neste trabalho mostraram-se promissores como ferramentas em estudos na Ciência do Solo.