Resolução numérica de escoamentos compressíveis empregando um método de partículas livre de malhas e o processamento em paralelo (CUDA)

Os métodos numéricos convencionais, baseados em malhas, têm sido amplamente aplicados na resolução de problemas da Dinâmica dos Fluidos Computacional. Entretanto, em problemas de escoamento de fluidos que envolvem superfícies livres, grandes explosões, grandes deformações, descontinuidades, ondas de choque etc., estes métodos podem apresentar algumas dificuldades práticas quando da resolução destes problemas. Como uma alternativa viável, existem os métodos de partículas livre de malhas. Neste trabalho é feita uma introdução ao método Lagrangeano de partículas, livre de malhas, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) voltado para a simulação numérica de escoamentos de fluidos newtonianos compressíveis e quase-incompressíveis. Dois códigos numéricos foram desenvolvidos, uma versão serial e outra em paralelo, empregando a linguagem de programação C/C++ e a Compute Unified Device Architecture (CUDA), que possibilita o processamento em paralelo empregando os núcleos das Graphics Processing Units (GPUs) das placas de vídeo da NVIDIA Corporation. Os resultados numéricos foram validados e a eficiência computacional avaliada considerandose a resolução dos problemas unidimensionais Shock Tube e Blast Wave e bidimensional da Cavidade (Shear Driven Cavity Problem).

Navegar na imagem e se reencontrar com o texto escrito: um estudo de caso exploratório do processamento leitor no ciberespaço

A presente dissertação é um estudo de caso com caráter exploratório (Rampazo, 2005; Babie, 2008). Na parte teórica, propomos a categorização triádica das imagens no ciberespaço, que é uma das contribuições deste trabalho para a área de estudos sobre leitura no ciberespaço. A investigação apresenta como objetivos acompanhar e analisar o processo leitor de um professor de espanhol como língua estrangeira no ciberespaço, tendo como foco a multimodalidade. Tais objetivos têm a função de nortear a resolução dos problemas de pesquisa, a saber: (a) como um professor de ELE lê no ciberespaço tendo em vista as imagens como aspectos da multimodalidade; (b) como esse professor transpõe sua própria atividade leitora e os materiais da internet para uma atividade de aula. Os instrumentos de coleta utilizados foram: entrevista, questionário, protocolos e gravações do GTK. O cruzamento entre 12 critérios de análise permitiu, dentre outros detalhes, observar que nosso sujeito lê textos verbais no ciberespaço movimentando o cursor do mouse como se fosse seus dedos sobre uma folha de papel a percorrer linha a linha da esquerda para a direita. Também percebemos que a experiência de leitura no ciberespaço (conhecimentos prévios) pode ser o fator que contribui para que o sujeito despreze as imagens de categorias mescladas (B e C) e prefira utilizar as imagens de categoria B, no caso, por exemplo, de acessar uma reportagem a partir de sua manchete em jornal eletrônico. Quanto à transposição de materiais para as aulas, percebemos que a formação acadêmica de nosso sujeito ao não direcionar discussões teóricas e metodológicas sobre as TICs e seu uso em sala de aula e sua realidade de trabalho podem ter contribuído para o modo como o sujeito transpõe os materiais da internet para as aulas. As adaptações e afastamentos desses materiais não são trabalhados em sala de aula. As imagens e links são retirados e o texto utilizado na atividade docente é uma mistura de vários materiais provenientes de diferentes países, mas sem a fonte especificada na aula. O papel que a formação tem para a vida profissional e para a práxis do professor não pode ser descartado. Defendemos que uma formação que seja direcionada às TICs deve fazer parte do currículo acadêmico

Estimação de velocidade de composições usando processamento de vídeo

Esta dissertação tem como objetivo estudar um método para estimar a velocidade de veículos ferroviários usando processamento de vídeo. O sistema proposto consiste na utilização de câmeras ao longo das vias férreas que permitam não só o monitoramento do tráfego ferroviário, mas cujo vídeo captado possa ser utilizado para a obtenção de estimativas para a velocidade instantânea dos trens que por ela trafegam. Tal sistema seria utilizado independentemente dos sistemas de controle já utilizados pela operadora do sistema ferroviário, permitindo que os controladores possam ter uma segunda análise no caso de falha da primeira, assim como um modelo que permita avaliar a velocidade instantânea do veículo ferroviário ao longo do percurso. Os algoritmos de rastreamento empregados para esse fim abordaram diferentes métodos. Confrontaram-se os resultados obtidos com os algoritmos propostos com os dados empíricos de forma a determinar aquele com melhor resposta dada as características do sistema. O algoritmo que apresentou os melhores resultados emprega um único bloco de referência para todos os quadros comparados. A métrica de similaridade responsável por determinar quais blocos são mais ou menos similares dentro do universo de busca estipulado é a soma de diferenças absolutas (SAD, Sum of Absolute Differences). O tempo de processamento requerido por cada um dos métodos de rastreamento estudados também foi considerado nas avaliações de resultados apresentadas. Uma comparação realizada entre as velocidades coletadas e aquelas informadas pelo sistema de controle mostraram que os resultados obtidos com o sistema atual, utilizando a sinalização apenas por circuito de via apresenta resultados pouco confiáveis com erros bastante significativos. Os resultados obtidos com o sistema proposto apresentaram erros menores quando comparados àqueles obtidos pelo sistema vigente, apresentando-se assim como uma solução viável e de baixo custo quando comparada às técnicas atualmente empregadas para a medida de velocidade de trens.

Estudo de corrosão em sistema simulado de retortagem para processamento de folhelhos pirobetuminosos

O aço inoxidável é amplamente utilizado em sistemas para processamento e obtenção de derivados de folhelhos pirobetuminosos. Em função dos problemas de corrosão, originários da composição química dos folhelhos e do processamento em si, são gastos anualmente valores expressivos em manutenção e paradas programadas para reparos nestes sistemas. O presente trabalho busca estudar o processo de corrosão do aço inoxidável AISI 304L em meio simulado de retortagem de folhelhos, em condições de alta temperatura e em presença de elevados teores de enxofre, orgânico e inorgânico, empregando técnicas microscópicas e eletroquímicas. Os resultados mostraram que a temperatura influencia diretamente no processo de corrosão do aço, causando modificação na camada externa de óxidos. Este processo é agravado com a presença de sulfetos no meio, havendo formação, principalmente, de sulfetos de ferro sobre a superfície do aço inoxidável AISI 304L e consequente aumento do processo de corrosão. Foi observado que o enxofre de origem orgânica promove maior destruição da camada de óxido protetor do aço e aumento na formação do filme de sulfeto aderido à superfície deste material. Verificou-se ainda que o processo corrosivo é predominantemente químico, sendo o filme formado considerado protetor, do ponto de vista eletroquímico, no meio eletrolítico estudado

Paralelização do algoritmo FDK para reconstrução 3D de imagens tomográficas usando unidades gráficas de processamento e CUDA-C

A obtenção de imagens usando tomografia computadorizada revolucionou o diagnóstico de doenças na medicina e é usada amplamente em diferentes áreas da pesquisa científica. Como parte do processo de obtenção das imagens tomográficas tridimensionais um conjunto de radiografias são processadas por um algoritmo computacional, o mais usado atualmente é o algoritmo de Feldkamp, David e Kress (FDK). Os usos do processamento paralelo para acelerar os cálculos em algoritmos computacionais usando as diferentes tecnologias disponíveis no mercado têm mostrado sua utilidade para diminuir os tempos de processamento. No presente trabalho é apresentada a paralelização do algoritmo de reconstrução de imagens tridimensionais FDK usando unidades gráficas de processamento (GPU) e a linguagem CUDA-C. São apresentadas as GPUs como uma opção viável para executar computação paralela e abordados os conceitos introdutórios associados à tomografia computadorizada, GPUs, CUDA-C e processamento paralelo. A versão paralela do algoritmo FDK executada na GPU é comparada com uma versão serial do mesmo, mostrando maior velocidade de processamento. Os testes de desempenho foram feitos em duas GPUs de diferentes capacidades: a placa NVIDIA GeForce 9400GT (16 núcleos) e a placa NVIDIA Quadro 2000 (192 núcleos).

Programa de processamento de efemérides de satélites GPS: aplicação em posicionamento de satélites e posicionamento geodésico.

O emprego das técnicas de posicionamento de alta-precisão e de precisão, com recurso ao Sistema de Posicionamento Global, têm se consolidado como solução definitiva para a obtenção das coordenadas de pontos sobre a superfície terrestre, nas mais diversas aplicações, em particular aquelas envolvidas na realização do cadastro em áreas urbanas e construção da base de dados associada aos Sistemas de Informação Geográfica utilizados na gestão territorial. Os receptores GPS armazenam as informações dos satélites inicialmente em formato próprio, porém a maioria dos usuários não usa esse formato para trabalho, e sim o formato RINEX. Sendo este um formato importante ao trabalhar com GPS, os softwares proprietários que geralmente acompanham os receptores e fazem a transformação de seu formato próprio para o RINEX, processam as observáveis de forma exclusiva e fechada, não permitindo alteração de seu código-fonte (o que configura uma caixa preta). Este trabalho visa elaborar e implementar um programa com código-fonte aberto para leitura e manipulação de arquivos de efemérides transmitidas e precisas do Sistema de Posicionamento Global GPS e aplicá-lo ao posicionamento de satélites artificiais, e ainda realizar um estudo do comportamento do mesmo no posicionamento geodésico de pontos na superfície terrestre. Considerando-se que a posição terrestre dos satélites influencia diretamente no cálculo da posição de pontos sobre a superfície, esse estudo verifica que é possível obter coordenadas dos satélites a partir das efemérides transmitidas de forma coerente, e isto é feito utilizando-se o processamento que o programa faz ao manipular corretamente os arquivos RINEX. O programa implementado é capaz de lidar com os arquivos de formato RINEX e SP3, lendo, extraindo e utilizando informações para uma aplicação de posicionamento terrestre de satélites artificiais GPS, podendo ainda realizar outras aplicações como o posicionamento geodésico de pontos adaptando seu código-fonte para outros modelos. Esse programa poderá ser utilizado em benefício dos profissionais que atuam em diversas aplicações que envolvam o posicionamento geodésico por satélites, proporcionando flexibilidade de trabalho, pois o programa terá código-fonte aberto.

Processamento mental da concordância verbal em estruturas do português brasileiro: investigação de possível interferência em sentenças com elemento movido sintaticamente

Muitos trabalhos têm buscado compreender como se dá o processamento da concordância entre sujeito e verbo e investigar fatores que possam influenciar a produção correta da concordância, gerando os chamados erros de concordância verbal. Franck et al (2010) realizaram pesquisa na língua francesa e encontraram interferência devido a elemento movido sintaticamente na produção da concordância verbal. Se faz necessário investigar se o fenômeno envolvendo movimento é o mesmo em sentenças do português brasileiro. Sendo assim, nosso objetivo foi investigar uma possível interferência de cópia de número plural entre sujeito e verbo (em relação de concordância) de elemento movido sintaticamente em construção de árvore sintática do PB, observando a origem do erro e tentando mostrar se há autonomia do formulador sintático. Ao propormos o diálogo entre Teoria Linguística e Psicolinguística utilizando o Programa Minimalista, versão mais atual do Gerativismo de Chomsky, a fim de observar a derivação sintática e o processamento das sentenças, acreditamos que o estudo de formulação sintática e um olhar por meio de um modelo de processamento, que abarquem tanto a formulação como a produção, esclareceriam a nós pontos importantes sobre o funcionamento da concordância verbal. A nossa hipótese é a de que um erro de concordância verbal não ocorra devido ao formulador sintático em estruturas de PB, buscaremos respostas para isso no modelo MIMC (Modelo Integrado Misto da Computação On-Line) (Corrêa & Augusto, 2007). No entanto, por outro lado, se um erro de concordância ocorre, tentaremos encontrar uma outra explicação que não proveniente da sintaxe, tal como, por exemplo, devido a aspecto de ordem morfofonológica e devido a tamanho da sentença, como colocado pelo modelo PMP (Modelo de Processamento Monitorado por parser (Rodrigues, 2006). À medida que realizamos dois experimentos com sentenças declarativa e interrogativa com o movimento do elemento DP e QU, os resultados mostram que o tamanho da sentença e fatores morfofonológicos podem produzir interferência devido ao tipo de elemento movido. Os resultados cedem terreno para assumir um formulador sintático autônomo e abre caminho para próximas investigações sobre o processamento da concordância verbal e possíveis interferências durante a sua produção

Processamento artesanal de pescado em Moçambique

The artisanal processing of fish from artisanal, semi-industrial or industrial fisheries is described and the production costs of fishery products processing in significant artisanal fishing zones of Mozambique were studied.

A campanha presidencial de 2006 e as estratégias utilizadas por eleitores para o processamento das informações políticas

Esta é uma tese centrada nas estratégias empregadas pelos eleitores para o processamento das informações sobre a política, no contexto da campanha presidencial brasileira de 2006. Propusemos, neste trabalho, um modelo estatístico para o processamento da informação sobre a política, construído a partir da contribuição de estudos realizados nos campos de conhecimento das ciências sociais, da economia, da psicologia cognitiva e da comunicação, e, sobretudo, a partir das evidências extraídas de nosso desenho de pesquisa. Este combinou métodos qualitativo, quantitativo e a análise das estratégias retóricas empregadas por candidatos e partidos políticos no Horário Gratuito de Propaganda Eleitoral (HGPE), elemento dinâmico de nosso estudo, por sintetizar os fluxos de informação no ambiente das campanhas políticas. Esse conjunto de abordagens metodológicas, foi empregado para o estudo de caso do eleitor belo-horizontino, inserido no complexo ambiente informacional das campanhas presidenciais. Com informações incompletas, o eleitor precisou escolher em quem acreditar, lidando com a incerteza dos resultados do pleito e com a incerteza em relação ao comportamento futuro dos atores, cioso de que as retóricas da campanha estavam orientadas para a persuasão. O nosso trabalho procurou mapear as estratégias empregadas pelos eleitores na seleção de temas do debate para a atenção e para o processamento das novas informações sobre a política, adquiridas em interações múltiplas ao longo da campanha. Essa complexa tarefa foi destinada à escolha de por quem ser persuadido. Procuramos responder, neste trabalho, a partir das evidências empíricas, várias preocupações deste campo de conhecimento, entre elas: 1) Em meio a tantos temas abordados na disputa entre partidos e candidatos, quais deles e por que o indivíduo escolhe para prestar atenção e acreditar? 2) Que variáveis intermedeiam e qual o seu peso nesse processo de interação com as novas informações para explicar a tomada de decisão? 3) As prioridades da agenda política do eleitor se alteram ao longo da campanha? 4) Os eleitores ampliam o repertório mais geral de informação sobre a política? 5) As percepções sobre avaliação de governo e em relação aos temas prioritários da agenda do eleitor se alteram ao longo da campanha?

Restauração de imagens de microscopia de força atômica com uso da regularização de Tikhonov via processamento em GPU

A Restauração de Imagens é uma técnica que possui aplicações em várias áreas, por exemplo, medicina, biologia, eletrônica, e outras, onde um dos objetivos da restauração de imagens é melhorar o aspecto final de imagens de amostras que por algum motivo apresentam imperfeições ou borramentos. As imagens obtidas pelo Microscópio de Força Atômica apresentam borramentos causados pela interação de forças entre a ponteira do microscópio e a amostra em estudo. Além disso apresentam ruídos aditivos causados pelo ambiente. Neste trabalho é proposta uma forma de paralelização em GPU de um algoritmo de natureza serial que tem por fim a Restauração de Imagens de Microscopia de Força Atômica baseado na Regularização de Tikhonov.

Proposição de um indicador global de funcionalidade operacional para sistemas de processamento primário em instalações marítimas de produção de petróleo: estudo de caso para o sistema de separação e tratamento de óleo

Este texto verificou o tema de monitoramento de processos de produção de petróleo em plataformas no mar de forma a propor indicadores globais para monitoramento da funcionalidade dos equipamentos que envolvem estes processos, permitindo a antecipação da tomada de decisão sobre suas eminentes quedas de disponibilidade. Para tal, buscando conhecer as áreas envolvidas na gestão de uma plataforma de petróleo no mar, foram identificados os principais sistemas relacionados ao processo de produção de petróleo e optou-se pelo Sistema de Separação e Tratamento de Óleo para desenvolvimento e validação dos indicadores propostos. O Indicador Global de Funcionalidade Operacional (IGFO) foi desenvolvido a partir dos dados disponíveis para monitoramento dos processos de produção de petróleo, focado nas visões das principais áreas envolvidas na gestão da plataforma. Este indicador foi elaborado com objetivo de simplificar a análise dos processos, permitindo assim aferir o desempenho das ações de monitoramento de processos em plataformas de petróleo, de modo a atuar de forma antecipativa, contribuindo com a identificação e a disseminação das melhores práticas de manutenção preditiva. Neste aspecto, os indicadores na forma de normalização utilizada permitem comparações em diversos níveis, tanto em relação as plataformas dentro de uma empresa, como plataformas de empresas diferentes. Os indicadores globais propostos obtiveram resultados que permitiram avaliar a queda de funcionalidade dos equipamentos do Sistema de Separação e Tratamento de Óleo durante o período avaliado, servindo de base para identificação das causas das falhas destes equipamentos. Assim sendo, pôde-se perceber que a utilização dos indicadores globais identificados pode responder com sucesso às necessidades propostas

DistributedCL: middleware de processamento distribuído em GPU com interface da API OpenCL.

Este trabalho apresenta a proposta de um middleware, chamado DistributedCL, que torna transparente o processamento paralelo em GPUs distribuídas. Com o suporte do middleware DistributedCL uma aplicação, preparada para utilizar a API OpenCL, pode executar de forma distribuída, utilizando GPUs remotas, de forma transparente e sem necessidade de alteração ou nova compilação do seu código. A arquitetura proposta para o middleware DistributedCL é modular, com camadas bem definidas e um protótipo foi construído de acordo com a arquitetura, onde foram empregados vários pontos de otimização, incluindo o envio de dados em lotes, comunicação assíncrona via rede e chamada assíncrona da API OpenCL. O protótipo do middleware DistributedCL foi avaliado com o uso de benchmarks disponíveis e também foi desenvolvido o benchmark CLBench, para avaliação de acordo com a quantidade dos dados. O desempenho do protótipo se mostrou bom, superior às propostas semelhantes, tendo alguns resultados próximos do ideal, sendo o tamanho dos dados para transmissão através da rede o maior fator limitante.

Biofiltração de compostos orgânicos voláteis e gás sulfídrico em estações de despejos industriais de processamento de hidrocarbonetos.

Neste trabalho foi estudado o tratamento simultâneo por biofiltração de emissões de compostos orgânicos voláteis, COV e gás sulfídrico, H2S, em estações de tratamento de despejos industriais, de refinaria de petróleo, ETDI. A biofiltração dos gases emanados da EDTI mostrou ser uma técnica de alta eficiência, atingindo valores de 95 a 99 % para tratamento simultâneo de COV e H2S em concentrações de 1000 e 100 ppmv, respectivamente. Foram realizados testes em 95 dias consecutivos de operação, em uma planta piloto instalada na Superintendência da Industrialização do Xisto, SIX, em São Mateus do Sul, Paraná, de março a agosto de 2006. O biofiltro foi do tipo fluxo ascendente, com 3,77 m3 de leito orgânico, composto de turfa, carvão ativado, lascas de madeira, serragem brita fina além de outros componentes menores. Foi realizada inoculação biológica com lodo filtrado de estação de tratamento de esgoto sanitário. As vazões de gás aplicadas variaram de 85 a 407 m3/h, resultando em taxas de carga de massa de 11,86 a 193,03 g de COV/h.m3 de leito e tempos de residência de 24 segundos a 6,5 minutos, com tempo ótimo de 1,6 minutos. A capacidade máxima de remoção do sistema encontrada, nas condições testadas, foi de 15 g de COV/h. m3, compatível com os valores encontrados na literatura para depuração biológica de COV na escala praticada. Também foi verificada a redução de componentes específicos de BTX, demonstrando boa degradabilidade dos compostos orgânicos. Finalmente o biofiltro demonstrou boa robustez biológica diante dos desvios operacionais intencionalmente provocados, tais como falta de umidade do leito, baixa temperatura, alta vazão, falta de carga de COV e baixo pH do leito. Depois de retomada a condição de operação estável, a biofiltração rapidamente atingiu o estado de equilíbrio, assegurando o uso eficiente e confiável da técnica no tratamento de gases de EDTI na indústria do hidrocarbonetos ou em refinarias de petróleo.

Processamento digital de imagens destinado ao mapeamento da ocupação humana do alto Bonfim e análise histórica dos remanescentes florestais entre os anos de 1965 a 2006.

Através do processamento de imagens digitais, mais especificamente as etapas de segmentação e classificação, foi possível analisar o processo de ocupação humana da bacia hidrográfica do rio Bonfim, localizada no município de Petrópolis, no estado do Rio de Janeiro. Este processo possibilitou a geração de mapas de uso da terra e cobertura vegetal e configurou-se numa importante etapa para avaliação ambiental capaz de auxiliar e dar fomento à execução de atividades de gestão e monitoramento do meio ambiente e de análise histórica dos remanescentes florestais ao longo dos últimos anos. Nesta pesquisa foram adotadas classes temáticas com o propósito de permitir a classificação das imagens digitais na escala 1/40.000. As classes adotadas foram: afloramento rochoso e vegetação rupestre; obras e edificações; áreas agrícolas e vegetação. Estudos foram feitos no sentido de indicar o melhor método de classificação. Primeiramente, efetuou-se a classificação no sistema SPRING, testando-se os melhores parâmetros de similaridade e área na detecção de fragmentos, somente da classe vegetação. Houve tentativa de classificar as demais classes de uso diretamente pelo sistema SPRING, mas esta classificação não foi viável por apresentar conflitos em relação às classes, desta forma, neste sistema foi feita somente a classificação e quantificação da classe vegetação. Visando dar continuidade a pesquisa, optou-se por executar uma interpretação visual, através do sistema ArcGis, para todas as classes de uso do solo, possibilitando o mapeamento da dinâmica de evolução humana, diante da floresta de mata atlântica na área de estudos e análise histórica de seus remanescentes entre os anos dos anos 1965, 1975, 1994 e 2006.

Medida de porosidade em SiC através de processamento digital de imagens.

Esforços constantes de pesquisa têm sido conduzidos na seleção de materiais, combinando propriedades de interesse (mecânicas, químicas, elétricas ou térmicas), versatilidade de uso, tempo de vida útil elevado e baixo custo de produção. A busca por materiais de elevado desempenho mecânico despertou grande interesse na pesquisa e desenvolvimento dos cerâmicos avançados com aplicações estruturais e funcionais, como o carbeto de silício. Entretanto, a porosidade ainda é vista como fator limitador do alto desempenho destes materiais visto que, acima de determinada porcentagem, reduz largamente sua resistência mecânica. Seu controle atualmente é realizado através de técnicas de alto custo, com a utilização de tomógrafos. Este trabalho buscou validar uma nova técnica, onde a porosidade foi avaliada através de processamento digital de imagens de microscopia ótica do material previamente lixado e polido em diversas profundidades, com controle dos parâmetros de lixamento e polimento. Esta nova metodologia mostrou-se apropriada e menos dispendiosa para a quantificação da porosidade do carbeto de silício, tendo sido validada para o estudo deste material.