Integrando multiagentes em ambientes 3D: um serious game para estimulação cognitiva

Sistemas Multiagentes estão recebendo cada vez mais a atenção de pesquisadores e desenvolvedores de jogos virtuais. O uso de agentes permite controlar o desempenho do usuário, adaptando a interface e alterando automaticamente o nível de dificuldade das tarefas. Este trabalho descreve uma estratégia de integração de sistemas multiagentes e ambientes virtuais tridimensionais e exemplifica a viabilidade dessa integração através do desenvolvimento de um jogo com características de Serious game. Este jogo visa estimular as funções cognitivas, tais como atenção e memória e é voltado para pessoas portadoras de diferentes distúrbios neuropsiquiátricos. A construção do jogo foi apoiada em um processo de desenvolvimento composto por várias etapas: estudos teóricos sobre as áreas envolvidas, estudo de tecnologias capazes de apoiar essa integração, levantamento de requisitos com especialistas, implementação e avaliação com especialistas. O produto final foi avaliado por especialistas da área médica, que consideraram os resultados como positivos.

Uso de ambientes virtuais para a simulação de acidentes radiológicos

Em um ambiente virtual, construído com o uso de tecnologia computacional, encontram-se presentes entidades virtuais inseridas em um espaço tridimensional, que é utilizado para a simulação de processos críticos, como os acidentes radiológicos. A pronta detecção de um acidente radiológico e a determinação da sua possível extensão são fatores essenciais para o planejamento de respostas imediatas e de ações de emergência. A integração das representações georeferenciadas do espaço tridimensional, com modelos baseados em agentes autônomos, com o objetivo de construir ambientes virtuais que tenham a capacidade de simular acidentes radiológicos é a proposta dessa tese. As representações georeferenciadas do espaço tridimensional candidatas são: i)as representações espaciais usadas nos sistemas de informações geográficas (SIG) e ii) a representação adotada pelo Google MapsTM. Com o uso deste ambiente pode-se: quantificar as doses recebidas pelas pessoas; ter uma distribuição espacial das pessoas contaminadas; estimar o número de indivíduos contaminados; estimar o impacto na rede de saúde; estimar impactos ambientais; gerar zonas de exclusão; construir cenários alternativos; treinar pessoal técnico para lidar com acidentes radiológicos.

EaD e Ciberespaço: um estudo sobre a Didática nos ambientes virtuais de aprendizagem e as possibilidades de construção de saberes

O presente trabalho de pesquisa investiga a didática, relacionando-a com as atividades educativas desenvolvidas intencionalmente nos ambientes virtuais de aprendizagem. O trabalho se desenvolve a partir do conceito de didática, compreendida como meios e mecanismos pelos quais se desenvolvem os processos de ensino-aprendizagem relacionados ao contexto sociociocultural. Utiliza-se como base teórica predominantemente, os conceitos de didática de Libâneo (1994, 2009, 2010, 2011, 2012), Candau (2003, 2011) e Pimenta (2011, 2013). Com relação ao contexto sociocultural utiliza-se Castells (2003, 2013), Lévy (1998, 2012), Lemos (2010) e Moore (2013). Investiga-se a sequência didática utilizada por duas instituições, através da coleta e análise das páginas web e dos planejamentos de curso disponibilizados nos AVA. Esta pesquisa situa-se no âmbito das pesquisas qualitativas e desta forma não houve uma estruturação rígida. Foi delineado um design mínimo para início do trabalho focando os aspectos da estruturação da aula virtual e dos elementos estruturais elencados por Libâneo. No decorrer da investigação foram adotados procedimentos de acordo com a realidade investigada. Observa-se que ambas as instituições apresentam uma sequência didática singular, com diferenças de concepção na sua elaboração. Percebe-se que, no ambiente online, a didática está sempre presente, embora tal qual no ambiente presencial, retratando as diferentes concepções de ensino.

Avaliação de desempenho de plataformas de virtualização de redes.

O objetivo desta dissertação é avaliar o desempenho de ambientes virtuais de roteamento construídos sobre máquinas x86 e dispositivos de rede existentes na Internet atual. Entre as plataformas de virtualização mais utilizadas, deseja-se identificar quem melhor atende aos requisitos de um ambiente virtual de roteamento para permitir a programação do núcleo de redes de produção. As plataformas de virtualização Xen e KVM foram instaladas em servidores x86 modernos de grande capacidade, e comparadas quanto a eficiência, flexibilidade e capacidade de isolamento entre as redes, que são os requisitos para o bom desempenho de uma rede virtual. Os resultados obtidos nos testes mostram que, apesar de ser uma plataforma de virtualização completa, o KVM possui desempenho melhor que o do Xen no encaminhamento e roteamento de pacotes, quando o VIRTIO é utilizado. Além disso, apenas o Xen apresentou problemas de isolamento entre redes virtuais. Também avaliamos o efeito da arquitetura NUMA, muito comum em servidores x86 modernos, sobre o desempenho das VMs quando muita memória e núcleos de processamento são alocados nelas. A análise dos resultados mostra que o desempenho das operações de Entrada e Saída (E/S) de rede pode ser comprometido, caso as quantidades de memória e CPU virtuais alocadas para a VM não respeitem o tamanho dos nós NUMA existentes no hardware. Por último, estudamos o OpenFlow. Ele permite que redes sejam segmentadas em roteadores, comutadores e em máquinas x86 para que ambientes virtuais de roteamento com lógicas de encaminhamento diferentes possam ser criados. Verificamos que ao ser instalado com o Xen e com o KVM, ele possibilita a migração de redes virtuais entre diferentes nós físicos, sem que ocorram interrupções nos fluxos de dados, além de permitir que o desempenho do encaminhamento de pacotes nas redes virtuais criadas seja aumentado. Assim, foi possível programar o núcleo da rede para implementar alternativas ao protocolo IP.

A sala de aula no contexto da cibercultura: formação docente e discente em atos de currículo

Este trabalho de tese tem como temática a formação docente situada no contexto da cibercultura. Parte do pressuposto de que professores formadores e em formação precisam dialogar com saberes/fazeres que potencializem suas aprendizagens em um novo espaço/tempo da sala de aula e que a pesquisa no ensino superior se tece no exercício da reflexão sobre/na prática em um processo plural de auto-hetero-ecoformação. Tem como objetivo construir atos de currículo, utilizando as potencialidades dos ambientes virtuais, das redes sociais e da internet para ressignificar o aprender/ensinar situado nas vivências dos praticantes culturais dentro/fora da universidade. Como problemáticas central e secundária da pesquisa-formação na cibercultura, temos, respectivamente: como a criação de atos de currículo com o uso das tecnologias digitais em espaços multirreferencias de aprendizagem podem potencializar as práticas formativas docente e discente no Curso de Pedagogia da UERN no contexto da cibercultura? Quais dispositivos engendram práticas formativas autorais, no presencial e no online, com o uso das tecnologias digitais em rede? Como construir uma relação pedagógica de interação colaborativa, docente e discente, mediada pelo uso das tecnologias digitais? A criação de atos de currículo utilizando as tecnologias digitais contribui com novos letramentos digitais dos praticantes na cibercultura? Tomamos como inspirações teórico-metodológicas a pesquisa-formação (SANTOS; MACEDO; NÓVOA) multirreferencial (ARDOINO, BARBOSA, MACEDO) com os cotidianos (CERTEAU, ALVES, FERRAÇO, OLIVEIRA), situada no contexto da cibercultura (SANTOS, SILVA, LEMOS, SANTAELLA, LEVY), entrelaçadas aos sentidos dos autores da pesquisa deste trabalho de tese. A pesquisa foi desenvolvida no cenário formativo do Curso de Pedagogia da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte UERN nas disciplinas de Didática e Estágio Supervisionado I. Como resultado, apresentamos que as ambiências formativas criadas nos atos de currículo no ensino presencial e online, apontam perspectivas que vão ao encontro de uma formação docente e discente do ciberautorcidadão, uma postura em processo, em devir, que se constrói na relação cidade/ciberespaço, em espaços/tempos de aprendizagens plurais, referenciadas nas experiências tecidas nesses contextos.

虚拟环境下基于语义的三维交互技术

自然、高效的三维交互技术是虚拟现实系统成功应用的关键．现有的交互技术主要是从几何层次上考虑如何有效实现交互任务，而对面向高层应用的交互任务的支持还不够．借鉴人类在真实世界中的认知原理，虚拟环境中的交互对象不仅具有外观意义上的几何属性，而且包含了与交互有关的规则、约束和供给等语义属性，这些虚拟对象称为语义对象．在系统导航、对象选择／操作等交互任务的执行中，通过语义对象可以实现高层交互语义的封装和解析．从应用角度提高交互技术的效率和可用性，为用户提供“直接操纵”之上的面向高层语义的交互隐喻．屏蔽交互技术的底层实现细节，使用户专注于应用领域相关的高层交互控制。

Automatically Recovering Geometry and Texture from Large Sets of Calibrated Images

Three-dimensional models which contain both geometry and texture have numerous applications such as urban planning, physical simulation, and virtual environments. A major focus of computer vision (and recently graphics) research is the automatic recovery of three-dimensional models from two-dimensional images. After many years of research this goal is yet to be achieved. Most practical modeling systems require substantial human input and unlike automatic systems are not scalable. This thesis presents a novel method for automatically recovering dense surface patches using large sets (1000's) of calibrated images taken from arbitrary positions within the scene. Physical instruments, such as Global Positioning System (GPS), inertial sensors, and inclinometers, are used to estimate the position and orientation of each image. Essentially, the problem is to find corresponding points in each of the images. Once a correspondence has been established, calculating its three-dimensional position is simply a matter of geometry. Long baseline images improve the accuracy. Short baseline images and the large number of images greatly simplifies the correspondence problem. The initial stage of the algorithm is completely local and scales linearly with the number of images. Subsequent stages are global in nature, exploit geometric constraints, and scale quadratically with the complexity of the underlying scene. We describe techniques for: 1) detecting and localizing surface patches; 2) refining camera calibration estimates and rejecting false positive surfels; and 3) grouping surface patches into surfaces and growing the surface along a two-dimensional manifold. We also discuss a method for producing high quality, textured three-dimensional models from these surfaces. Some of the most important characteristics of this approach are that it: 1) uses and refines noisy calibration estimates; 2) compensates for large variations in illumination; 3) tolerates significant soft occlusion (e.g. tree branches); and 4) associates, at a fundamental level, an estimated normal (i.e. no frontal-planar assumption) and texture with each surface patch.

Simultaneous remote haptic collaboration for assembling tasks

Stand-alone virtual environments (VEs) using haptic devices have proved useful for assembly/disassembly simulation of mechanical components. Nowadays, collaborative haptic virtual environments (CHVEs) are also emerging. A new peer-to-peer collaborative haptic assembly simulator (CHAS) has been developed whereby two users can simultaneously carry out assembly tasks using haptic devices. Two major challenges have been addressed: virtual scene synchronization (consistency) and the provision of a reliable and effective haptic feedback. A consistency-maintenance scheme has been designed to solve the challenge of achieving consistency. Results show that consistency is guaranteed. Furthermore, a force-smoothing algorithm has been developed which is shown to improve the quality of force feedback under adverse network conditions. A range of laboratory experiments and several real trials between Labein (Spain) and Queen’s University Belfast (Northern Ireland) have verified that CHAS can provide an adequate haptic interaction when both users perform remote assemblies (assembly of one user’s object with an object grasped by the other user). Moreover, when collisions between grasped objects occur (dependent collisions), the haptic feedback usually provides satisfactory haptic perception. Based on a qualitative study, it is shown that the haptic feedback obtained during remote assemblies with dependent collisions can continue to improve the sense of co-presence between users with regard to only visual feedback.

A escrita colaborativa a distância em inglês língua estrangeira

O presente estudo investigou a temática da escrita colaborativa a distância, no Ensino Superior, em Inglês Língua Estrangeira. A escrita foi estudada de uma perspectiva processual, valorizando, portanto, o caminho que os alunos percorrem até ao produto final. O ambiente colaborativo reforçou este processo, na medida em que proporcionou, aos alunos, um espaço de discussão e melhoramento das diversas versões do texto. Por outro lado, a componente de ensino a distância de blended learning contribuiu, também, para um processo mais interactivo, mais colaborativo e, ao mesmo tempo, mais distanciado, o que beneficiaria o desenvolvimento da competência de escrita dos alunos e, simultaneamente, dos próprios alunos enquanto indivíduos. A investigação procurou averiguar diversos aspectos relacionados com o tipo de ensino já referido: aspectos evolutivos do processo de escrita na colaboração a distância – nomeadamente, as alterações efectuadas aos textos e seu impacto –; estratégias postas em prática pelos participantes em trabalho de escrita colaborativa a distância em Inglês Língua Estrangeira (ILE); formas de colaboração presentes no trabalho e a influência do ensino a distância no trabalho de escrita colaborativa. Para atingir as metas enumeradas, foi seleccionada uma turma de Língua e Cultura Inglesa II, 2º ano, da licenciatura em Ensino de Português/Inglês, da Universidade de Aveiro, que levou a cabo as diversas tarefas de escrita processual colaborativa, tarefas essas determinadas e realizadas através do webCT da Universidade de Aveiro (com uma página adaptada especialmente para a turma em questão). Todo o trabalho realizado pelos alunos foi ali registado para posterior análise. Tornou-se claro, ao longo da análise dos dados, que o ambiente a distância criou várias dificuldades aos alunos, implicando a criação de estratégias para as resolver. Por outro lado, a colaboração dentro dos grupos revelou-se um evidente benefício quer em termos de tarefas, quer em termos do desenvolvimento, motivação e envolvimento pessoais dos alunos. Também a abordagem processual à escrita trouxe resultados díspares: um dos grupos escrevia habitualmente segundo este modelo, não notando diferenças significativas, enquanto que o outro grupo valorizou o processo como um benefício para a escrita, sobretudo pelas fases de revisão que incluía. Pretendeu-se, com a análise referida e sumariada, conseguir não só investigar a escrita colaborativa a distância mas, também, identificar estratégias válidas para o ensino desta competência, estratégias essas que possam ajudar ao desenvolvimento de um ensino de escrita com mais sucesso e melhores resultados, sobretudo do ponto de vista dos alunos. É urgente um aprofundamento desta área ainda pouco desenvolvida, uma vez que as práticas de escrita se afastam cada vez mais da realidade actual, uma realidade construída em conjunto, por indivíduos que trabalham em ambientes virtuais e reais, sendo, portanto, relevante integrar os alunos nestes contextos, para melhor os preparar para o mundo de hoje. ABSTRACT: The study presented here has investigated collaborative writing at a distance in English as a Foreign Language (EFL), with University students. Students were encouraged to write according to a process model, which valued the stages of writing rather than the final product resulting from it. The collaborative environment strengthened the process, in the sense that it gave students room for discussion and improvement of the different versions of the text. On the other hand, distance learning contributed to a more collaborative and interactive process and, at the same time, more distanced, which benefited the development of the students’ writing skills and of the students as individuals. The investigation aimed to study several aspects of collaborative writing at a distance: the evolution of the writing process in distance collaboration, strategies used by the participants when writing collaboratively at a distance, initial writing competences of the participants and eventual advantages of distance learning for the collaborative revision phase of the writing process. In order to accomplish the proposed goals, we selected a class from those in the second year taking English Language and Culture II, of the English/ Portuguese Teaching “Licenciatura” degree at the University of Aveiro, and a web page was created for them. This page registered all the work done by the students along the project, establishing the data for future analysis. From this class, two groups were selected as case studies, in order to carry out a deeper and more comprehensive study of the process. We intended not only to investigate collaborative writing at a distance but also to identify valid strategies for the teaching of writing. Such strategies might aid the development of a more successful teaching of this competence, with better and more lasting results in students. Further research in this poorly developed area is urgent, as the practices of writing get further apart from the current reality. Nowadays, it is becoming growingly common to work both in real and virtual environments. It is thus relevant to integrate students in both, in order to prepare them for today’s world – our mission as teachers and educators.

Playing immersive games on the REVERIE platform

REVERIE (REal and Virtual Engagement in Realistic Immersive Environments) [1] is a multimedia and multimodal framework, which supports the creation of immersive games. The framework supports the creation of games integrating technologies such as 3D spatial audio, detection of the player’s body movement using Kinect and WIMO sensors, NPCs (Non-Playable Characters) with advanced AI capabilities featuring various levels of representation and gameplay into an immersive 3D environment. A demonstration game was developed for REVERIE, which is an adapted version of the popular Simon Says game. In the REVERIE version, a player tries to follow physical instructions issued by two autonomous agents with different degrees of realism. If a player follows a physical instruction correctly, they are awarded one point. If not, they are deducted one point. This paper presents a technical overview of the game technologies integrated in the Simon Says demo and its evaluation by players with variable computer literacy skills. Finally the potential of REVERIE as an immersive framework for gaming is discussed, followed by recommendations for improvements in future versions of the framework.

Biblioteca de navegação autónoma baseada em campos de potencial

Trabalho de Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Smart object for 3D interaction

This paper reports on the creation of an interface for 3D virtual environments, computer-aided design applications or computer games. Standard computer interfaces are bound to 2D surfaces, e.g., computer mouses, keyboards, touch pads or touch screens. The Smart Object is intended to provide the user with a 3D interface by using sensors that register movement (inertial measurement unit), touch (touch screen) and voice (microphone). The design and development process as well as the tests and results are presented in this paper. The Smart Object was developed by a team of four third-year engineering students from diverse scientific backgrounds and nationalities during one semester.

Process virtualization theory (PVT) and institutional theory (INT) to explain SAAS adoption

Software as a service (SaaS) is a service model in which the applications are accessible from various client devices through internet. Several studies report possible factors driving the adoption of SaaS but none have considered the perception of the SaaS features and the pressures existing in the organization’s environment. We propose an integrated research model that combines the process virtualization theory (PVT) and the institutional theory (INT). PVT seeks to explain whether SaaS processes are suitable for migration into virtual environments via an information technology-based mechanism. INT seeks to explain the effects of the institutionalized environment on the structure and actions of the organization. The research makes three contributions. First, it addresses a gap in the SaaS adoption literature by studying the internal perception of the technical features of SaaS and external coercive, normative, and mimetic pressures faced by an organization. Second, it empirically tests many of the propositions of PVT and INT in the SaaS context, thereby helping to determine how the theory operates in practice. Third, the integration of PVT and INT contributes to the information system (IS) discipline, deepening the applicability and strengths of these theories.

Players and Avatars: The Connections between Player Personality, Avatar Personality, and Behavior in Video Games

The increasing variety and complexity of video games allows players to choose how to behave and represent themselves within these virtual environments. The focus of this dissertation was to examine the connections between the personality traits (specifically, HEXACO traits and psychopathic traits) of video game players and player-created and controlled game-characters (i.e., avatars), and the link between traits and behavior in video games. In Study 1 (n = 198), the connections between player personality traits and behavior in a Massively Multiplayer Online Roleplaying Game (World of Warcraft) were examined. Six behavior components were found (i.e., Player-versus-Player, Social Player-versus-Environment, Working, Helping, Immersion, and Core Content), and each was related to relevant personality traits. For example, Player-versus-Player behaviors were negatively related to Honesty-Humility and positively related to psychopathic traits, and Immersion behaviors (i.e., exploring, role-playing) were positively related to Openness to Experience. In Study 2 (n = 219), the connections between player personality traits and in-game behavior in video games were examined in university students. Four behavior components were found (i.e., Aggressing, Winning, Creating, and Helping), and each was related to at least one personality trait. For example, Aggressing was negatively related to Honesty-Humility and positively related to psychopathic traits. In Study 3 (n = 90), the connections between player personality traits and avatar personality traits were examined in World of Warcraft. Positive player-avatar correlations were observed for all personality traits except Extraversion. Significant mean differences between players and avatars were observed for all traits except Conscientiousness; avatars had higher mean scores on Extraversion and psychopathic traits, but lower mean scores on the remaining traits. In Study 4, the connections between player personality traits, avatar traits, and observed behaviors in a life-simulation video game (The Sims 3) were examined in university students (n = 93). Participants created two avatars and used these avatars to play The Sims 3. Results showed that the selection of certain avatar traits was related to relevant player personality traits (e.g., participants who chose the Friendly avatar trait were higher in Honesty-Humility, Emotionality, and Agreeableness, and lower in psychopathic traits). Selection of certain character-interaction behaviors was related to relevant player personality traits (e.g., participants with higher levels of psychopathic traits used more Mean and fewer Friendly interactions). Together, the results of the four studies suggest that individuals generally behave and represent themselves in video games in ways that are consistent with their real-world tendencies.