Informações de suporte ao escalonamento de workflows científicos para a execução em plataformas de computação em nuvem

A ciência tem feito uso frequente de recursos computacionais para execução de experimentos e processos científicos, que podem ser modelados como workflows que manipulam grandes volumes de dados e executam ações como seleção, análise e visualização desses dados segundo um procedimento determinado. Workflows científicos têm sido usados por cientistas de várias áreas, como astronomia e bioinformática, e tendem a ser computacionalmente intensivos e fortemente voltados à manipulação de grandes volumes de dados, o que requer o uso de plataformas de execução de alto desempenho como grades ou nuvens de computadores. Para execução dos workflows nesse tipo de plataforma é necessário o mapeamento dos recursos computacionais disponíveis para as atividades do workflow, processo conhecido como escalonamento. Plataformas de computação em nuvem têm se mostrado um alternativa viável para a execução de workflows científicos, mas o escalonamento nesse tipo de plataforma geralmente deve considerar restrições específicas como orçamento limitado ou o tipo de recurso computacional a ser utilizado na execução. Nesse contexto, informações como a duração estimada da execução ou limites de tempo e de custo (chamadas aqui de informações de suporte ao escalonamento) são importantes para garantir que o escalonamento seja eficiente e a execução ocorra de forma a atingir os resultados esperados. Este trabalho identifica as informações de suporte que podem ser adicionadas aos modelos de workflows científicos para amparar o escalonamento e a execução eficiente em plataformas de computação em nuvem. É proposta uma classificação dessas informações, e seu uso nos principais Sistemas Gerenciadores de Workflows Científicos (SGWC) é analisado. Para avaliar o impacto do uso das informações no escalonamento foram realizados experimentos utilizando modelos de workflows científicos com diferentes informações de suporte, escalonados com algoritmos que foram adaptados para considerar as informações inseridas. Nos experimentos realizados, observou-se uma redução no custo financeiro de execução do workflow em nuvem de até 59% e redução no makespan chegando a 8,6% se comparados à execução dos mesmos workflows sendo escalonados sem nenhuma informação de suporte disponível.

Orquestração de migração massiva de máquinas virtuais baseada em análise cíclica para ambientes de computação na nuvem.

Um das principais características da tecnologia de virtualização é a Live Migration, que permite que máquinas virtuais sejam movimentadas entre máquinas físicas sem a interrupção da execução. Esta característica habilita a implementação de políticas mais sofisticadas dentro de um ambiente de computação na nuvem, como a otimização de uso de energia elétrica e recursos computacionais. Entretanto, a Live Migration pode impor severa degradação de desempenho nas aplicações das máquinas virtuais e causar diversos impactos na infraestrutura dos provedores de serviço, como congestionamento de rede e máquinas virtuais co-existentes nas máquinas físicas. Diferente de diversos estudos, este estudo considera a carga de trabalho da máquina virtual um importante fator e argumenta que escolhendo o momento adequado para a migração da máquina virtual pode-se reduzir as penalidades impostas pela Live Migration. Este trabalho introduz a Application-aware Live Migration (ALMA), que intercepta as submissões de Live Migration e, baseado na carga de trabalho da aplicação, adia a migração para um momento mais favorável. Os experimentos conduzidos neste trabalho mostraram que a arquitetura reduziu em até 74% o tempo das migrações para os experimentos com benchmarks e em até 67% os experimentos com carga de trabalho real. A transferência de dados causada pela Live Migration foi reduzida em até 62%. Além disso, o presente introduz um modelo que faz a predição do custo da Live Migration para a carga de trabalho e também um algoritmo de migração que não é sensível à utilização de memória da máquina virtual.

Contribuições de modelagem de equações estruturais na análise de dados em modelos comportamentais de destino turístico

A fragilidade brasileira quanto à competitividade turística é um fato observável nos dados da Organização Mundial do Turismo. O Brasil caiu em 2011, da 45ª para a 52ª posição, apesar de liderar no atributo recursos naturais e estar colocado na 23° em recursos culturais. Assim, grandes interesses e esforços têm sido direcionados para o estudo da competitividade dos produtos e destinos turísticos. O destino turístico é caracterizado por um conjunto complexo e articulado de fatores tangíveis e intangíveis, apresentando alta complexidade, dados de elevada dimensionalidade, não linearidade e comportamento dinâmico, tornando-se difícil a modelagem desses processos por meio de abordagens baseadas em técnicas estatísticas clássicas. Esta tese investigou modelos de equações estruturais e seus algoritmos, aplicados nesta área, analisando o ciclo completo de análise de dados, em um processo confirmatório no desenvolvimento e avaliação de um modelo holístico da satisfação do turista; na validação da estrutura do modelo de medida e do modelo estrutural, por meio de testes de invariância de múltiplos grupos; na análise comparativa dos métodos de estimação MLE, GLS e ULS para a modelagem da satisfação e na realização de segmentação de mercado no setor de destino turístico utilizando mapas auto-organizáveis de Kohonen e sua validação com modelagem de equações estruturais. Aplicações foram feitas em análises de dados no setor de turismo, principal indústria de serviços do Estado do Rio Grande do Norte, tendo sido, teoricamente desenvolvidos e testados empiricamente, modelos de equações estruturais em padrões comportamentais de destino turístico. Os resultados do estudo empírico se basearam em pesquisas com a técnica de amostragem aleatória sistemática, efetuadas em Natal-RN, entre Janeiro e Março de 2013 e forneceram evidências sustentáveis de que o modelo teórico proposto é satisfatório, com elevada capacidade explicativa e preditiva, sendo a satisfação o antecedente mais importante da lealdade no destino. Além disso, a satisfação é mediadora entre a geração da motivação da viagem e a lealdade do destino e que os turistas buscam primeiro à satisfação com a qualidade dos serviços de turismo e, posteriormente, com os aspectos que influenciam a lealdade. Contribuições acadêmicas e gerenciais são mostradas e sugestões de estudo são dadas para trabalhos futuros.

Investigando a compressão da percepção de distância em ambientes virtuais através da comparação entre dispositivos de visualização

The correct distance perception is important for executing various interactive tasks such as navigation, selection and manipulation. It is known, however, that, in general, there is a significant distance perception compression in virtual environments, mainly when using Head-Mounted Displays - HMDs. This perceived distance compression may bring various problems to the applications and even affect in a negative way the utility of those applications that depends on the correct judgment of distances. The scientific community, so far, have not been able to determine the causes of the distance perception compression in virtual environments. For this reason, it was the objective of this work to investigate, through experiments with users, the influence of both the field-of-view - FoV - and the distance estimation methods on this perceived compression. For that, an experimental comparison between the my3D device and a HMD, using 32 participants, seeking to find information on the causes of the compressed perception, was executed. The results showed that the my3D has inferior capabilities when compared to the HMD, resulting in worst estimations, on average, in both the tested estimation methods. The causes of that are believed to be the incorrect stimulus of the peripheral vision of the user, the smaller FoV and the smaller immersion sense, as described by the participants of the experiment.

Investigando o uso do sentido háptico na visualização de dados multivariados em gráficos de dispersão bidimensionais

Data Visualization is widely used to facilitate the comprehension of information and find relationships between data. One of the most widely used techniques for multivariate data (4 or more variables) visualization is the 2D scatterplot. This technique associates each data item to a visual mark in the following way: two variables are mapped to Cartesian coordinates so that a visual mark can be placed on the Cartesian plane; the others variables are mapped gradually to visual properties of the mark, such as size, color, shape, among others. As the number of variables to be visualized increases, the amount of visual properties associated to the mark increases as well. As a result, the complexity of the final visualization is higher. However, increasing the complexity of the visualization does not necessarily implies a better visualization and, sometimes, it provides an inverse situation, producing a visually polluted and confusing visualization—this problem is called visual properties overload. This work aims to investigate whether it is possible to work around the overload of the visual channel and improve insight about multivariate data visualized through a modification in the 2D scatterplot technique. In this modification, we map the variables from data items to multisensoriy marks. These marks are composed not only by visual properties, but haptic properties, such as vibration, viscosity and elastic resistance, as well. We believed that this approach could ease the insight process, through the transposition of properties from the visual channel to the haptic channel. The hypothesis was verified through experiments, in which we have analyzed (a) the accuracy of the answers; (b) response time; and (c) the grade of personal satisfaction with the proposed approach. However, the hypothesis was not validated. The results suggest that there is an equivalence between the investigated visual and haptic properties in all analyzed aspects, though in strictly numeric terms the multisensory visualization achieved better results in response time and personal satisfaction.

Implementação da infra-estrutura e protocolo de comunicação para tratamento e disponibilização de dados do projeto ePoste

The study consists in the structure elaboration and the ePoste project communicationprotocol, which is a system of monitoring by wireless communication with the aim tosensor and act with one or many public lighting points, and also the treatment of data todetect the activity in the sensors located on the posts. Previously the communication withsensors were made in locus and when data collect was necessary or the performance inthe devices, the operator had to move until the net place. Accordingly, the purpose has theconcern to increase the system dynamic, achieving the possible integrations with the systemsalready available to the lighting management. The same technology of communicationbetween the sensors are considerate, using the ZigBee protocol running on the meshnet, the communication with this net is made be internet through a gateway by GPRS,device with two basics functionalities, which bypass for data and the firmware update inthe sensor. This functionality test of data management is being tested; integrate way withlocal net of sensors and the internet data server operates. The protocol developed, besidesincorporating the ZigBee, that it is formation of framework in lower level, where definesbeginning, size and errors check, as well as the communication of sensor with the concentrator,which it is encapsulated in ZigBee; also the protocol of upper level, where thatit is the names, it was developed a platform of service to meet GET and POST requestsbeneath HTTP protocol, this service is implemented in the data server, which availablethe communication with the clients systems, in case, lighting management systems.

Automação residencial microcontrolada para transmissão de dados via rede elétrica

This work deals with the specification and the implementation of a protocol for controlling communication between two programmable interface microcontrollers (PIC), using power line communication (PLC), making communication more secure and economically viable. The Protocol was implemented in C language, with reference to some protocols developed for automotive use. A circuit to test the communication between the PLC and the Protocol was also implemented.

Computação de alto desempenho aplicada a modelagem numérica de fenômenos atmosféricos

A constante evolução da tecnologia disponibilizou, atualmente, ferramentas computacionais que eram apenas expectativas há 10 anos atrás. O aumento do potencial computacional aplicado a modelos numéricos que simulam a atmosfera permitiu ampliar o estudo de fenômenos atmosféricos, através do uso de ferramentas de computação de alto desempenho. O trabalho propôs o desenvolvimento de algoritmos com base em arquiteturas SIMT e aplicação de técnicas de paralelismo com uso da ferramenta OpenACC para processamento de dados de previsão numérica do modelo Weather Research and Forecast. Esta proposta tem forte conotação interdisciplinar, buscando a interação entre as áreas de modelagem atmosférica e computação científica. Foram testadas a influência da computação do cálculo de microfísica de nuvens na degradação temporal do modelo. Como a entrada de dados para execução na GPU não era suficientemente grande, o tempo necessário para transferir dados da CPU para a GPU foi maior do que a execução da computação na CPU. Outro fator determinante foi a adição de código CUDA dentro de um contexto MPI, causando assim condições de disputa de recursos entre os processadores, mais uma vez degradando o tempo de execução. A proposta do uso de diretivas para aplicar computação de alto desempenho em uma estrutura CUDA parece muito promissora, mas ainda precisa ser utilizada com muita cautela a fim de produzir bons resultados. A construção de um híbrido MPI + CUDA foi testada, mas os resultados não foram conclusivos.

Explorando a combinação de visualização de software com clusterização de dados em um processo de reconstrução de arquitetura

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015.

As Escadarias de Terraços do Ródão à Chamusca (Baixo Tejo) - Caracterização e Interpretação de Dados Sedimentares, Tectónicos, Climáticos e do Paleolítico

As unidades estratigráficas que resultaram da evolução do rio Tejo em Portugal, aqui analisadas em pormenor entre Vila Velha de Ródão e Chamusca, possuem distintas características sedimentares e indústrias líticas: uma unidade culminante do enchimento sedimentar (o ancestral Tejo, antes do início da etapa de incisão fluvial) - SLD13 (+142 a 262 m acima do leito actual; com provável idade 3,6 a 1,8 Ma), sem indústrias identificadas; terraço T1 (+76 a 180 m; ca. 1000? a 900 ka), sem indústrias; terraço T2 (+57 a 150 m; idade estimada em ca. 600 ka), sem indústrias; terraço T3 (+36 a 113 m; ca. 460 a 360? ka), sem indústrias; terraço T4 (+26 a 55 m; ca. 335 a 155 ka), Paleolítico Inferior (Acheulense) em níveis da base e intermédios mas Paleolítico Médio inicial em níveis do topo; terraço T5 (+5 a 34 m; 135 a 73 ka), Paleolítico Médio (com talhe Mustierense, Levallois); terraço T6 (+3 a 14 m; 62 a 32 ka), Paleolítico Médio final (Mustierense final); Areias da Carregueira (areias eólicas) e coluviões (+3 a ca. 100 m; 32 a 12 ka), Paleolítico Superior a Epipaleolítico; enchimento da planície aluvial (+0 a 8 m; ca. 12 ka a actual), Mesolítico e indústrias mais recentes. As diferenças na elevação (a.r.b.) das escadarias de terraços resultam de soerguimento diferencial, devido a falhas ativas. Numa dada escadaria datada, a projeção da elevação da superfície de cada terraço (a.r.b.) versus a sua idade permitiu estimar a idade do topo do terraço T2 (ca. 600 ka) e a provável idade do início da etapa de incisão (ca. 1,8 Ma). Obteve-se a duração da fase de agradação dos terraços baixos e médios: T6 – 30 ka; T5 – 62 ka; T4 – ca. 180 ka; T3 – ca. 100? ka. Conclui-se que durante o Plistocénico médio e final, as fases de incisão e alargamento do vale foram curtas (ca. 11-25 ka) e ocorreram durante períodos de nível do mar muito baixo, alternando com mais longas fases de inundação e agradação do vale durante níveis do mar mais altos. Estas oscilações eustáticas de causa climática estão sobrepostas a um contexto de soerguimento de longo termo, controlando o desenvolvimento das escadarias. Calculou-se que para os últimos ca. 155 ka as taxas de incisão de curto-termo apresentam valores (0,09 a 0,41 m/ka), aproximadamente, duplos dos calculados para o intervalo ca. 155 a 900 ka (0,04 a 0,28 m/ka). Este aumento na taxa de incisão deve estar relacionado com um aumento na taxa de soerguimento por intensificação da compressão devido à convergência entre as placas Africana e Eurasiática. Abstract: The terrace staircases of the Lower Tagus River (Ródão to Chamusca) – characterization and interpretation of the sedimentary, tectonic, climatic and Palaeolithic data The stratigraphic units that record the evolution of the Tagus River in Portugal (study area between Vila Velha de Ródão and Chamusca villages) have different sedimentary characteristics and lithic industries: a culminant sedimentary unit (the ancestral Tagus, before the drainage network entrenchment) – SLD13 (+142 to 262 m above river bed – a.r.b.; with probable age 3.6 to 1.8 Ma), without artefacts; T1 terrace (+76 to 180 m; ca. 1000? to 900 ka), without artefacts; T2 terrace (+57 to 150 m; top deposits with a probable age ca. 600 ka), without artefacts; T3 terrace (+36 to 113 m; ca. 460 to 360? ka), without artefacts; T4 terrace (+26 to 55 m; ca. 335 a 155 ka), Lower Paleolithic (Acheulian) at basal and middle levels but early Middle Paleolithic at top levels; T5 terrace (+5 to 34 m; 135 to 73 ka), Middle Paleolithic (Mousterian; Levallois technique); T6 terrace (+3 to 14 m; 62 to 32 ka), late Middle Paleolithic (late Mousterian); Carregueira Sands (aeolian sands) and colluvium (+3 a ca. 100 m; 32 to 12 ka), Upper Paleolithic to Epipaleolithic; alluvial plain (+0 to 8 m; ca. 12 ka to present), Mesolithic and more recent industries. The differences in elevation (a.r.b.) of the several terrace staircases results from differential uplift due to active faults. The age interval for each aggradation phase of T3 to T6 terraces was obtained: T3 – ca. 100? ka; T4 – ca. 180 ka; T5 – 62 ka; T6 – 30 ka. The intervals of river down-cutting and widening of the valley floor were short (ca. 11-25 ka) and coincided with periods of very low sea-level. The plotting of the elevation (a.r.b.) versus the age of each terrace surface allows to estimate the age of the T2 terrace (ca. 600 ka) and the probable age of the beginning of the incision stage (ca. 1.8 Ma). So, the high amplitude sea-level changes that characterized the Middle and Late Pleistocene strongly determined the episodic down-cutting phases of the river during the low stands sea levels that alternated with the flooding and aggradation phases of the incised valley during highstand sea levels. These climate related eustatic oscillations are superimposed onto a long term uplift pattern, controlling the river terrace staircase development. During the last ca. 155 ka, the short-term incision rates (0.09 a 0.41 m/ka) were twice the values determined for the interval 155 to 900 ka (0.04 to 0.28 m/ka). This increase in incision rate should be related with an increase in uplift rate resulting from an intensification of compression due to the convergence between African - Eurasian plates.

Utilização de inteligência competitiva, da gestão de riscos e da computação aplicada para ganhos de competitividade em instituição organizadora de concursos

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015.

Compressão de Imagens Usando a Função de Peano e a Transformada Wavelet 1D

In this work, spoke about the importance of image compression for the industry, it is known that processing and image storage is always a challenge in petrobrás to optimize the storage time and store a maximum number of images and data. We present an interactive system for processing and storing images in the wavelet domain and an interface for digital image processing. The proposal is based on the Peano function and wavelet transform in 1D. The storage system aims to optimize the computational space, both for storage and for transmission of images. Being necessary to the application of the Peano function to linearize the images and the 1D wavelet transform to decompose it. These applications allow you to extract relevant information for the storage of an image with a lower computational cost and with a very small margin of error when comparing the images, original and processed, ie, there is little loss of quality when applying the processing system presented . The results obtained from the information extracted from the images are displayed in a graphical interface. It is through the graphical user interface that the user uses the files to view and analyze the results of the programs directly on the computer screen without the worry of dealing with the source code. The graphical user interface, programs for image processing via Peano Function and Wavelet Transform 1D, were developed in Java language, allowing a direct exchange of information between them and the user

Avaliação do desempenho relativo de bancos de dados NoSQL para arquivos de genótipos.

A bioinformática e a genômica trabalham com bases de dados fora do padrão tradicional ou clássico que, por sua vez, caracterizam-se pela organizacão tabular e pelo tratamento destas em SGBDRs. Arquivos de genótipos são exemplos de bases de dados não clássicas e são caracterizados por serem gerados como arquivos textos, com dados desbalanceados, com alta dimensionalidade e por ocuparem muito espaço, entre outros aspectos. Os SGBDRs não têm se mostrado uma boa solucão para o tratamento de tais bases e, portanto, o presente trabalho busca avaliar o desempenho relativo entre bancos de dados NoSQL que representam duas famílias de diferentes modelo de dados, a partir de cenários de teste para a manipulação de arquivos de genótipo.

PARAFAC: uma ferramenta quimiométrica para tratamento de dados multidimensionais. Aplicações na determinação direta de fármacos em plasma humano por espectrofluorimetria

Since the last decade, the combined use of chemometrics and molecular spectroscopic techniques has become a new alternative for direct drug determination, without the need of physical separation. Among the new methodologies developed, the application of PARAFAC in the decomposition of spectrofluorimetric data should be highlighted. The first objective of this article is to describe the theoretical basis of PARAFAC. For this purpose, a discussion about the order of chemometric methods used in multivariate calibration and the development of multi-dimensional methods is presented first. The other objective of this article is to divulge for the Brazilian chemical community the potential of the combination PARAFAC/spectrofluorimetry for the determination of drugs in complex biological matrices. For this purpose, two applications aiming at determining, respectively, doxorrubicine and salicylate in human plasma are presented.

Resistência à compressão e remoção de folhas da cana-de-açúcar visando à colheita mecânica

Sugarcane holds an important place in the Brazilian economy. Grate part of the sugarcane harvested still accomplished largely manually. Sugarcane harvesters available in Brazil use the technology to chop the cane into 200 to 300 mm billets to allow on the go cane transferring to transport, contradicting the traditional method of whole stalk sugarcane harvesting system. In order to make whole stalk mechanical harvesting system possible, one of the barriers to be expired is the mechanical removal of the straw. The design of a mechanism that accomplishes this operation depends directly on the knowledge of the mechanical properties of the sugarcane related to its resistance to compression and the forces necessary to remove the leaves from the stalk. Compression tests were conducted using the universal testing machine. For leaves removal test by friction, a special apparatus was designed to allow the registration of the normal and traction force. The sugarcane stalk can resist up to 4.9 MPa. With a normal pressure of 0.8 MPa, which correspond to a friction force of 315 N, it is possible to remove the leaves, independent of its location in the sugarcane stalk.