LABSQL: laboratório de ensino de SQL

Este trabalho apresenta uma nova abordagem para avaliação automática de consultas SQL. Essa abordagem propõe uma solução para o desafio de estimular o aprendiz a aperfeiçoar a sua solução: buscando, além de uma resposta que retorna o resultado correto, uma consulta com complexidade próxima da solução ótima. Essa proposta pode ser utilizada em ambientes de educação a distancia ou na educação presencial em atividades de laboratório, incluindo as avaliações. A solução proposta tem como vantagens: (1) o aprendiz recebe um feedback instantâneo durante a atividade prática de programação, o qual permite ao aprendiz refatorar a sua solução em direção a uma solução ótima; (2) completa integração entre o ensino de conceitos de programação com exemplo de fragmentos de programas executáveis on-line; (3) monitoramento das atividades do aprendiz (quantos exemplos foram executados; em cada exercício quantas tentativas de execução foram feitas, etc). Este trabalho é um primeiro passo na direção de construção de um ambiente totalmente assistido (por exemplo com avaliação automática) para ensino da linguagem de programação SQL, onde o professor é liberado do árduo trabalho de correção de comandos SQL podendo realizar tarefas pedagógicas mais relevantes. O método, fundamentado em estatística e métricas da Engenharia de Software, pode ser adaptado para outras linguagens tais como Java e Pascal. Além disso, o LabSQL serve com um laboratório para experimentação de duas novas técnicas, uma de avaliação e outra de acompanhamento, que estão sendo pesquisadas em trabalhos em paralelos: (a) avaliação automática de questões conceituais discursivas, além de permitir as tradicionais perguntas objetivas, (b) método de acompanhamento através de montagem de uma rubrica de avaliação.

Desenvolvimento de Interface gráfica como suporte para soluções numéricas das equações de Maxwell em coordenadas gerais – 3D

Neste trabalho, é implementada uma interface gráfica de usuários (GUI) usando a ferramenta Qt da Nokia (versão 3.0). A interface visa simplificar a criação de cenários para a realização de simulações paralelas usando a técnica numérica Local Nonorthogonal Finite Difference Time-Domain (LN-FDTD), aplicada para solucionar as equações de Maxwell. O simulador foi desenvolvido usando a linguagem de programação C e paralelizado utilizando threads. Para isto, a biblioteca pthread foi empregada. A visualização 3D do cenário a ser simulado (e da malha) é realizada por um programa especialmente desenvolvido que utiliza a biblioteca OpenGL. Para melhorar o desenvolvimento e alcançar os objetivos do projeto computacional, foram utilizados conceitos da Engenharia de Software, tais como o modelo de processo de software por prototipagem. Ao privar o usuário de interagir diretamente com o código-fonte da simulação, a probabilidade de ocorrência de erros humanos durante o processo de construção de cenários é minimizada. Para demonstrar o funcionamento da ferramenta desenvolvida, foi realizado um estudo relativo ao efeito de flechas em linhas de baixa tensão nas tensões transitórias induzidas nas mesmas por descargas atmosféricas. As tensões induzidas nas tomadas da edificação também são estudadas.

Desenvolvimento de um sistema de alerta de enchente aplicado aos planos de defesa civil em áreas de risco no estado do Pará utilizando Sistema de Informações Geográficas (SIG), caso: cidade de Marabá

A presente dissertação desenvolveu um Sistema de Alerta de Enchentes para a Cidade de Marabá, localizada na confluência dos rios Itacaiúnas e Tocantins, a 440 km da cidade de Belém, capital do Estado do Pará. O Sistema de Alerta de Enchentes foi desenvolvido com base no modelo hidrológico MOD-4B incorporado a um Sistema de Informações Geográficas. Esse sistema permite prever as variações do nível do Rio Tocantins ao longo do ano, de modo a acompanhar a evolução da cheia com antecedência de 4 dias, o que torna possível uma ação eficiente da defesa civil. O modelo de previsão utilizou como referência as réguas linimétricas localizadas nos rios Tocantins e Araguaia nas cidades de Carolina e Conceição do Araguaia, distantes aproximadamente 225 e 270 km, respectivamente, da cidade de Marabá. O sistema utiliza o software de geoprocessamento ArcView 3.3, que teve implementada uma interface desenvolvida através da linguagem de programação orientada a objetos Avenue, com a finalidade de rodar o aplicativo do modelo hidrológico. O uso de menus e janelas customizados do sistema possibilitou o acesso a dados espaciais e tabelas de dados relacionais e/ou banco de dados cadastral, além de módulos de análise espacial e de visualização de dados geográficos em um Sistema de Informações Geográficas (SIG), possibilitando a previsão de enchentes na forma de mapas, tabelas e relatórios com a indicação das áreas inundadas para os períodos de 4, 3, 2 e 1 dia de antecedência do evento de enchente. O Sistema permitiu identificar os imóveis e as ruas atingidos, e possibilitará através de levantamentos futuros quantificar a população afetada e os prejuízos causados pelo desastre, facilitando que a defesa civil execute planos de ação para enfrentamento eficiente antes, durante e depois da ocorrência da enchente.

Inversão de dados sísmicos de reflexão a partir da curva do tempo de trânsito

A presente Dissertação de Mestrado tem como objetivo o estudo do problema de inversão sísmica baseada em refletores planos para arranjo fonte-comum (FC) e ponto-médiocomum (PMC). O modelo direto é descrito por camadas homogêneas, isotrópicas com interfaces plano-horizontais. O problema é relacionado ao empilhamento NMO baseado na otimização da função semblance, para seções PMC corrigidas de sobretempo normal (NMO). O estudo foi baseado em dois princípios. O primeiro princípio adotado foi de combinar dois grupos de métodos de inversão: um Método Global e um Método Local. O segundo princípio adotado foi o de cascata, segundo a teoria Wichert-Herglotz-Bateman, que estabelece que para conhecer uma camada inferior tem-se que conhecer primeiro a camada superior (dissecação). A aplicação do estudo é voltada à simulação sísmica de Bacia Sedimentar do Solimões e de Bacia Marinha para se obter uma distribuição local 1D de velocidades e espessuras para a subsuperfície em horizontes alvo. Sendo assim, limitamos a inversão entre 4 e 11 refletores, uma vez que na prática a indústria limita uma interpretação realizada apenas em número equivalente de 3 a 4 refletores principais. Ressalta-se que este modelo é aplicável como condição inicial ao imageamento de seções sísmicas em regiões geologicamente complexas com variação horizontal suave de velocidades. Os dados sintéticos foram gerados a partir dos modelos relacionados a informações geológicas, o que corresponde a uma forte informação a priori no modelo de inversão. Para a construção dos modelos relacionados aos projetos da Rede Risco Exploratório (FINEP) e de formação de recursos humanos da ANP em andamento, analisamos os seguintes assuntos relevantes: (1) Geologia de bacias sedimentares terrestre dos Solimões e ma rinha (estratigráfica, estrutural, tectônica e petrolífera); (2) Física da resolução vertical e horizontal; e (3) Discretização temporal-espacial no cubo de multi-cobertura. O processo de inversão é dependente do efeito da discretização tempo-espacial do campo de ondas, dos parâmetros físicos do levantamento sísmico, e da posterior reamostragem no cubo de cobertura múltipla. O modelo direto empregado corresponde ao caso do operador do empilhamento NMO (1D), considerando uma topografia de observação plana. O critério básico tomado como referência para a inversão e o ajuste de curvas é a norma 2 (quadrática). A inversão usando o presente modelo simples é computacionalmente atrativa por ser rápida, e conveniente por permitir que vários outros recursos possam ser incluídos com interpretação física lógica; por exemplo, a Zona de Fresnel Projetada (ZFP), cálculo direto da divergência esférica, inversão Dix, inversão linear por reparametrização, informações a priori, regularização. A ZFP mostra ser um conceito út il para estabelecer a abertura da janela espacial da inversão na seção tempo-distância, e representa a influência dos dados na resolução horizontal. A estimativa da ZFP indica uma abertura mínima com base num modelo adotado, e atualizável. A divergência esférica é uma função suave, e tem base física para ser usada na definição da matriz ponderação dos dados em métodos de inversão tomográfica. A necessidade de robustez na inversão pode ser analisada em seções sísmicas (FC, PMC) submetida a filtragens (freqüências de cantos: 5;15;75;85; banda-passante trapezoidal), onde se pode identificar, comparar e interpretar as informações contidas. A partir das seções, concluímos que os dados são contaminados com pontos isolados, o que propõe métodos na classe dos considerados robustos, tendo-se como referência a norma 2 (quadrados- mínimos) de ajuste de curvas. Os algoritmos foram desenvolvidos na linguagem de programação FORTRAN 90/95, usando o programa MATLAB para apresentação de resultados, e o sistema CWP/SU para modelagem sísmica sintética, marcação de eventos e apresentação de resultados.

Model-based reuse for crosscutting frameworks: assessing reuse and maintenance effort

Abstract Background Over the last years, a number of researchers have investigated how to improve the reuse of crosscutting concerns. New possibilities have emerged with the advent of aspect-oriented programming, and many frameworks were designed considering the abstractions provided by this new paradigm. We call this type of framework Crosscutting Frameworks (CF), as it usually encapsulates a generic and abstract design of one crosscutting concern. However, most of the proposed CFs employ white-box strategies in their reuse process, requiring two mainly technical skills: (i) knowing syntax details of the programming language employed to build the framework and (ii) being aware of the architectural details of the CF and its internal nomenclature. Also, another problem is that the reuse process can only be initiated as soon as the development process reaches the implementation phase, preventing it from starting earlier. Method In order to solve these problems, we present in this paper a model-based approach for reusing CFs which shields application engineers from technical details, letting him/her concentrate on what the framework really needs from the application under development. To support our approach, two models are proposed: the Reuse Requirements Model (RRM) and the Reuse Model (RM). The former must be used to describe the framework structure and the later is in charge of supporting the reuse process. As soon as the application engineer has filled in the RM, the reuse code can be automatically generated. Results We also present here the result of two comparative experiments using two versions of a Persistence CF: the original one, whose reuse process is based on writing code, and the new one, which is model-based. The first experiment evaluated the productivity during the reuse process, and the second one evaluated the effort of maintaining applications developed with both CF versions. The results show the improvement of 97% in the productivity; however little difference was perceived regarding the effort for maintaining the required application. Conclusion By using the approach herein presented, it was possible to conclude the following: (i) it is possible to automate the instantiation of CFs, and (ii) the productivity of developers are improved as long as they use a model-based instantiation approach.

A arquitetura patrimonial através dos jogos digitais

O presente artigo pretende ressaltar o potencial dos jogos digitais como instrumento de assimilação do conhecimento em arquitetura patrimonial, através da pesquisa Patrimônio arquitetônico, design e educação: desenvolvimento de Sistemas Interativos Lúdicos (jogos educativos em meio digital). Nesta pesquisa foram desenvolvidos jogos digitais a partir do levantamento das características arquitetônicas dos edifícios de relevância histórica e cultural da cidade de São Carlos. Através da interação e exploração da interface digital pelo usuário, a apropriação do conhecimento ocorre de uma forma lúdica e criativa. Por meio da manipulação desses jogos, os alunos, cidadãos e visitantes podem aproximar-se da educação patrimonial adquirindo consciência histórica e aprendendo a valorizar as origens da cidade e a arquitetura do município. Ressalta-se a importância das metodologias que permitem viabilizar o desenvolvimento dos jogos eletrônicos (desenho e linguagem de programação) e que se apresentam como importantes ferramentas de representação da arquitetura. Por fim, destaca-se a importância da educação patrimonial para a formação do cidadão e preservação do patrimônio cultural.

A linguagem de programação aliada ao desenho na criação de jogos digitais como instrumento de arquitetura patrimonial

This research studies the use of digital games as a playful tool approach of knowledge in architecture heritage. We emphasize the potential of digital games as a tool and importance of digital drawing combined with programming language, the means by which the making of the games became possible. The models developed are based on the properties of historical and cultural interest in the city of São Carlos, Brasil.

Use of computer algebra in the calculation of Feynman diagrams

The increasing precision of current and future experiments in high-energy physics requires a likewise increase in the accuracy of the calculation of theoretical predictions, in order to find evidence for possible deviations of the generally accepted Standard Model of elementary particles and interactions. Calculating the experimentally measurable cross sections of scattering and decay processes to a higher accuracy directly translates into including higher order radiative corrections in the calculation. The large number of particles and interactions in the full Standard Model results in an exponentially growing number of Feynman diagrams contributing to any given process in higher orders. Additionally, the appearance of multiple independent mass scales makes even the calculation of single diagrams non-trivial. For over two decades now, the only way to cope with these issues has been to rely on the assistance of computers. The aim of the xloops project is to provide the necessary tools to automate the calculation procedures as far as possible, including the generation of the contributing diagrams and the evaluation of the resulting Feynman integrals. The latter is based on the techniques developed in Mainz for solving one- and two-loop diagrams in a general and systematic way using parallel/orthogonal space methods. These techniques involve a considerable amount of symbolic computations. During the development of xloops it was found that conventional computer algebra systems were not a suitable implementation environment. For this reason, a new system called GiNaC has been created, which allows the development of large-scale symbolic applications in an object-oriented fashion within the C++ programming language. This system, which is now also in use for other projects besides xloops, is the main focus of this thesis. The implementation of GiNaC as a C++ library sets it apart from other algebraic systems. Our results prove that a highly efficient symbolic manipulator can be designed in an object-oriented way, and that having a very fine granularity of objects is also feasible. The xloops-related parts of this work consist of a new implementation, based on GiNaC, of functions for calculating one-loop Feynman integrals that already existed in the original xloops program, as well as the addition of supplementary modules belonging to the interface between the library of integral functions and the diagram generator.

Algorithmen zur labelfreien quantitativen Proteomanalyse auf Basis datenunabhängig-akquirierter LC-MS-Daten

Moderne ESI-LC-MS/MS-Techniken erlauben in Verbindung mit Bottom-up-Ansätzen eine qualitative und quantitative Charakterisierung mehrerer tausend Proteine in einem einzigen Experiment. Für die labelfreie Proteinquantifizierung eignen sich besonders datenunabhängige Akquisitionsmethoden wie MSE und die IMS-Varianten HDMSE und UDMSE. Durch ihre hohe Komplexität stellen die so erfassten Daten besondere Anforderungen an die Analysesoftware. Eine quantitative Analyse der MSE/HDMSE/UDMSE-Daten blieb bislang wenigen kommerziellen Lösungen vorbehalten. rn| In der vorliegenden Arbeit wurden eine Strategie und eine Reihe neuer Methoden zur messungsübergreifenden, quantitativen Analyse labelfreier MSE/HDMSE/UDMSE-Daten entwickelt und als Software ISOQuant implementiert. Für die ersten Schritte der Datenanalyse (Featuredetektion, Peptid- und Proteinidentifikation) wird die kommerzielle Software PLGS verwendet. Anschließend werden die unabhängigen PLGS-Ergebnisse aller Messungen eines Experiments in einer relationalen Datenbank zusammengeführt und mit Hilfe der dedizierten Algorithmen (Retentionszeitalignment, Feature-Clustering, multidimensionale Normalisierung der Intensitäten, mehrstufige Datenfilterung, Proteininferenz, Umverteilung der Intensitäten geteilter Peptide, Proteinquantifizierung) überarbeitet. Durch diese Nachbearbeitung wird die Reproduzierbarkeit der qualitativen und quantitativen Ergebnisse signifikant gesteigert.rn| Um die Performance der quantitativen Datenanalyse zu evaluieren und mit anderen Lösungen zu vergleichen, wurde ein Satz von exakt definierten Hybridproteom-Proben entwickelt. Die Proben wurden mit den Methoden MSE und UDMSE erfasst, mit Progenesis QIP, synapter und ISOQuant analysiert und verglichen. Im Gegensatz zu synapter und Progenesis QIP konnte ISOQuant sowohl eine hohe Reproduzierbarkeit der Proteinidentifikation als auch eine hohe Präzision und Richtigkeit der Proteinquantifizierung erreichen.rn| Schlussfolgernd ermöglichen die vorgestellten Algorithmen und der Analyseworkflow zuverlässige und reproduzierbare quantitative Datenanalysen. Mit der Software ISOQuant wurde ein einfaches und effizientes Werkzeug für routinemäßige Hochdurchsatzanalysen labelfreier MSE/HDMSE/UDMSE-Daten entwickelt. Mit den Hybridproteom-Proben und den Bewertungsmetriken wurde ein umfassendes System zur Evaluierung quantitativer Akquisitions- und Datenanalysesysteme vorgestellt.

A new information fusion method for land-use classification using high resolution satellite imagery

Satellite image classification involves designing and developing efficient image classifiers. With satellite image data and image analysis methods multiplying rapidly, selecting the right mix of data sources and data analysis approaches has become critical to the generation of quality land-use maps. In this study, a new postprocessing information fusion algorithm for the extraction and representation of land-use information based on high-resolution satellite imagery is presented. This approach can produce land-use maps with sharp interregional boundaries and homogeneous regions. The proposed approach is conducted in five steps. First, a GIS layer - ATKIS data - was used to generate two coarse homogeneous regions, i.e. urban and rural areas. Second, a thematic (class) map was generated by use of a hybrid spectral classifier combining Gaussian Maximum Likelihood algorithm (GML) and ISODATA classifier. Third, a probabilistic relaxation algorithm was performed on the thematic map, resulting in a smoothed thematic map. Fourth, edge detection and edge thinning techniques were used to generate a contour map with pixel-width interclass boundaries. Fifth, the contour map was superimposed on the thematic map by use of a region-growing algorithm with the contour map and the smoothed thematic map as two constraints. For the operation of the proposed method, a software package is developed using programming language C. This software package comprises the GML algorithm, a probabilistic relaxation algorithm, TBL edge detector, an edge thresholding algorithm, a fast parallel thinning algorithm, and a region-growing information fusion algorithm. The county of Landau of the State Rheinland-Pfalz, Germany was selected as a test site. The high-resolution IRS-1C imagery was used as the principal input data.

Simulation of titration experiments

Nowadays computer simulation is used in various fields, particularly in laboratories where it is used for the exploration data which are sometimes experimentally inaccessible. In less developed countries where there is a need for up to date laboratories for the realization of practical lessons in chemistry, especially in secondary schools and some higher institutions of learning, it may permit learners to carryout experiments such as titrations without the use of laboratory materials and equipments. Computer simulations may also permit teachers to better explain the realities of practical lessons, given that computers have now become very accessible and less expensive compared to the acquisition of laboratory materials and equipments. This work is aimed at coming out with a virtual laboratory that shall permit the simulation of an acid-base titration and an oxidation-reduction titration with the use of synthetic images. To this effect, an appropriate numerical method was used to obtain appropriate organigram, which were further transcribed into source codes with the help of a programming language so as to come out with the software.

Hoisting C Structures Into Clay In Device Drivers

This project addresses the unreliability of operating system code, in particular in device drivers. Device driver software is the interface between the operating system and the device's hardware. Device drivers are written in low level code, making them difficult to understand. Almost all device drivers are written in the programming language C which allows for direct manipulation of memory. Due to the complexity of manual movement of data, most mistakes in operating systems occur in device driver code. The programming language Clay can be used to check device driver code at compile-time. Clay does most of its error checking statically to minimize the overhead of run-time checks in order to stay competitive with C's performance time. The Clay compiler can detect a lot more types of errors than the C compiler like buffer overflows, kernel stack overflows, NULL pointer uses, freed memory uses, and aliasing errors. Clay code that successfully compiles is guaranteed to run without failing on errors that Clay can detect. Even though C is unsafe, currently most device drivers are written in it. Not only are device drivers the part of the operating system most likely to fail, they also are the largest part of the operating system. As rewriting every existing device driver in Clay by hand would be impractical, this thesis is part of a project to automate translation of existing drivers from C to Clay. Although C and Clay both allow low level manipulation of data and fill the same niche for developing low level code, they have different syntax, type systems, and paradigms. This paper explores how C can be translated into Clay. It identifies what part of C device drivers cannot be translated into Clay and what information drivers in Clay will require that C cannot provide. It also explains how these translations will occur by explaining how each C structure is represented in the compiler and how these structures are changed to represent a Clay structure.

DEVELOPMENT OF AN OPTIMIZATION MODEL FOR BIOFUEL FACILITY SIZE AND LOCATION AND A SIMULATION MODEL FOR DESIGN OF A BIOFUEL SUPPLY CHAIN

A range of societal issues have been caused by fossil fuel consumption in the transportation sector in the United States (U.S.), including health related air pollution, climate change, the dependence on imported oil, and other oil related national security concerns. Biofuels production from various lignocellulosic biomass types such as wood, forest residues, and agriculture residues have the potential to replace a substantial portion of the total fossil fuel consumption. This research focuses on locating biofuel facilities and designing the biofuel supply chain to minimize the overall cost. For this purpose an integrated methodology was proposed by combining the GIS technology with simulation and optimization modeling methods. The GIS based methodology was used as a precursor for selecting biofuel facility locations by employing a series of decision factors. The resulted candidate sites for biofuel production served as inputs for simulation and optimization modeling. As a precursor to simulation or optimization modeling, the GIS-based methodology was used to preselect potential biofuel facility locations for biofuel production from forest biomass. Candidate locations were selected based on a set of evaluation criteria, including: county boundaries, a railroad transportation network, a state/federal road transportation network, water body (rivers, lakes, etc.) dispersion, city and village dispersion, a population census, biomass production, and no co-location with co-fired power plants. The simulation and optimization models were built around key supply activities including biomass harvesting/forwarding, transportation and storage. The built onsite storage served for spring breakup period where road restrictions were in place and truck transportation on certain roads was limited. Both models were evaluated using multiple performance indicators, including cost (consisting of the delivered feedstock cost, and inventory holding cost), energy consumption, and GHG emissions. The impact of energy consumption and GHG emissions were expressed in monetary terms to keep consistent with cost. Compared with the optimization model, the simulation model represents a more dynamic look at a 20-year operation by considering the impacts associated with building inventory at the biorefinery to address the limited availability of biomass feedstock during the spring breakup period. The number of trucks required per day was estimated and the inventory level all year around was tracked. Through the exchange of information across different procedures (harvesting, transportation, and biomass feedstock processing procedures), a smooth flow of biomass from harvesting areas to a biofuel facility was implemented. The optimization model was developed to address issues related to locating multiple biofuel facilities simultaneously. The size of the potential biofuel facility is set up with an upper bound of 50 MGY and a lower bound of 30 MGY. The optimization model is a static, Mathematical Programming Language (MPL)-based application which allows for sensitivity analysis by changing inputs to evaluate different scenarios. It was found that annual biofuel demand and biomass availability impacts the optimal results of biofuel facility locations and sizes.

Playing with the Real World

In this paper we provide a framework that enables the rapid development of applications using non-standard input devices. Flash is chosen as programming language since it can be used for quickly assembling applications. We overcome the difficulties of Flash to access external devices by introducing a very generic concept: The state information generated by input devices is transferred to a PC where a program collects them, interprets them and makes them available on a web server. Application developers can now integrate a Flash component that accesses the data stored in XML format and directly use it in their application.

Student2Student als Organisationsmodell für die Entwicklung von E-Learning-Ressourcen

Die E-Learning-Plattform VBA@HfTL unterstützt das Erlernen von grundlegenden Programmierkonzepten mithilfe der Programmiersprache Visual Basic for Applications (VBA). Diese Plattform wurde von Studierenden für Studierende der Fachrichtung Wirtschaftsinformatik entwickelt, so dass ein Student2Student (S2S)-Ansatz umgesetzt wurde. Der Beitrag führt die konzeptionellen Grundlagen dieses Ansatzes ein und erläutert die organisatorischen sowie technischen Rahmenbedingungen des Entwicklungsprojekts als Forschungsfallstudie. Das Projektergebnis zeigt, dass Studierende selbstorganisiert E-Learning-Ressourcen entwickeln und sich dabei interdisziplinäre Fachinhalte der Wirtschaftsinformatik aneignen können. Die resultierende E-Learning-Plattform liefert aufgrund der hohen Resonanz nicht nur einen wertvollen Beitrag zur Unterstützung von Lernprozessen in der Aus- und Weiterbildung, sondern bietet der Hochschule auch eine Möglichkeit zur Profilierung des Bildungsangebots im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit.