Uma metodologia para modelagem e avaliação da dependabilidade de redes industriais sem fio

Ensuring the dependability requirements is essential for the industrial applications since faults may cause failures whose consequences result in economic losses, environmental damage or hurting people. Therefore, faced from the relevance of topic, this thesis proposes a methodology for the dependability evaluation of industrial wireless networks (WirelessHART, ISA100.11a, WIA-PA) on early design phase. However, the proposal can be easily adapted to maintenance and expansion stages of network. The proposal uses graph theory and fault tree formalism to create automatically an analytical model from a given wireless industrial network topology, where the dependability can be evaluated. The evaluation metrics supported are the reliability, availability, MTTF (mean time to failure), importance measures of devices, redundancy aspects and common cause failures. It must be emphasized that the proposal is independent of any tool to evaluate quantitatively the target metrics. However, due to validation issues it was used a tool widely accepted on academy for this purpose (SHARPE). In addition, an algorithm to generate the minimal cut sets, originally applied on graph theory, was adapted to fault tree formalism to guarantee the scalability of methodology in wireless industrial network environments (< 100 devices). Finally, the proposed methodology was validate from typical scenarios found in industrial environments, as star, line, cluster and mesh topologies. It was also evaluated scenarios with common cause failures and best practices to guide the design of an industrial wireless network. For guarantee scalability requirements, it was analyzed the performance of methodology in different scenarios where the results shown the applicability of proposal for networks typically found in industrial environments

Deciding difference logic in a Nelson-Oppen combination framework

O método de combinação de Nelson-Oppen permite que vários procedimentos de decisão, cada um projetado para uma teoria específica, possam ser combinados para inferir sobre teorias mais abrangentes, através do princípio de propagação de igualdades. Provadores de teorema baseados neste modelo são beneficiados por sua característica modular e podem evoluir mais facilmente, incrementalmente. Difference logic é uma subteoria da aritmética linear. Ela é formada por constraints do tipo x − y ≤ c, onde x e y são variáveis e c é uma constante. Difference logic é muito comum em vários problemas, como circuitos digitais, agendamento, sistemas temporais, etc. e se apresenta predominante em vários outros casos. Difference logic ainda se caracteriza por ser modelada usando teoria dos grafos. Isto permite que vários algoritmos eficientes e conhecidos da teoria de grafos possam ser utilizados. Um procedimento de decisão para difference logic é capaz de induzir sobre milhares de constraints. Um procedimento de decisão para a teoria de difference logic tem como objetivo principal informar se um conjunto de constraints de difference logic é satisfatível (as variáveis podem assumir valores que tornam o conjunto consistente) ou não. Além disso, para funcionar em um modelo de combinação baseado em Nelson-Oppen, o procedimento de decisão precisa ter outras funcionalidades, como geração de igualdade de variáveis, prova de inconsistência, premissas, etc. Este trabalho apresenta um procedimento de decisão para a teoria de difference logic dentro de uma arquitetura baseada no método de combinação de Nelson-Oppen. O trabalho foi realizado integrando-se ao provador haRVey, de onde foi possível observar o seu funcionamento. Detalhes de implementação e testes experimentais são relatados

Física estatística aplicada a sistemas sociais através do estudo de redes complexas

In this work a study of social networks based on analysis of family names is presented. A basic approach to the mathematical formalism of graphs is developed and then main theoretical models for complex networks are presented aiming to support the analysis of surnames networks models. These, in turn, are worked so as to be drawn leading quantities, such as aggregation coefficient, minimum average path length and connectivity distribution. Based on these quantities, it can be stated that surnames networks are an example of complex network, showing important features such as preferential attachment and small-world character

Utilização de um algoritmo de caminho mínimo no processo de recolhimento do palhiço da cana-de-açúcar

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Proposta de uma abordagem metodológica para analisar como os fatores posicionais influenciam as prioridades competitivas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Decomposição de grupos e invariantes ends

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Analisando a determinação sexual de vertebrados com base em redes de interação entre proteínas

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Genética) - IBB

Inferência estatística clássica para a confiabilidade de rede de coautoria com enfoque nos vértices

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Interações entre pré-escolares: possibilidades de análises

Buscou-se, neste trabalho, construir a rede de relações sociais entre pré-escolares e analisar a pertinência das metodologias utilizadas para a coleta e análise dos dados. Participaram dezessete pré-escolares de uma escola privada em Belém-PA. Os dados foram coletados através de teste sociométrico e observação comportamental. A estrutura do grupo foi analisada a partir da rede de relações sociais, construída através de Árvores Geradoras Mínimas (Teoria dos Grafos). Os resultados mostraram preferências por parcerias diferentes no teste sociométrico e no comportamento interativo. As duas medidas complementaram-se. O uso da Teoria dos Grafos demonstrou-se relevante por possibilitar análises quantitativa e qualitativa do fenômeno social.

Estudo do espectro Laplaciano na categorização de imagens

Uma imagem engloba informação que precisa ser organizada para interpretar e compreender seu conteúdo. Existem diversas técnicas computacionais para extrair a principal informação de uma imagem e podem ser divididas em três áreas: análise de cor, textura e forma. Uma das principais delas é a análise de forma, por descrever características de objetos baseadas em seus pontos fronteira. Propomos um método de caracterização de imagens, por meio da análise de forma, baseada nas propriedades espectrais do laplaciano em grafos. O procedimento construiu grafos G baseados nos pontos fronteira do objeto, cujas conexões entre vértices são determinadas por limiares T_l. A partir dos grafos obtêm-se a matriz de adjacência A e a matriz de graus D, as quais definem a matriz Laplaciana L=D -A. A decomposição espectral da matriz Laplaciana (autovalores) é investigada para descrever características das imagens. Duas abordagens são consideradas: a) Análise do vetor característico baseado em limiares e a histogramas, considera dois parâmetros o intervalo de classes IC_l e o limiar T_l; b) Análise do vetor característico baseado em vários limiares para autovalores fixos; os quais representam o segundo e último autovalor da matriz L. As técnicas foram testada em três coleções de imagens: sintéticas (Genéricas), parasitas intestinais (SADPI) e folhas de plantas (CNShape), cada uma destas com suas próprias características e desafios. Na avaliação dos resultados, empregamos o modelo de classificação support vector machine (SVM), o qual avalia nossas abordagens, determinando o índice de separação das categorias. A primeira abordagem obteve um acerto de 90 % com a coleção de imagens Genéricas, 88 % na coleção SADPI, e 72 % na coleção CNShape. Na segunda abordagem, obtém-se uma taxa de acerto de 97 % com a coleção de imagens Genéricas; 83 % para SADPI e 86 % no CNShape. Os resultados mostram que a classificação de imagens a partir do espectro do Laplaciano, consegue categorizá-las satisfatoriamente.

O problema da supressão na protecção de informação confidencial: formalizações e algoritmos.

Doutoramento em Matemática Aplicada à Economia e à Gestão.

Categoria de grafos parciais com homomorfismos totais teoria e aplicações

O conceito de parcialidade e importante em diversas áreas como a Matemática e a Ciência da Computação; ele pode ser utilizado, por exemplo, para expressar computações que não terminam e para definir funções recursivas parciais. Com rela cão a grafos, categorias de homomorfismos parciais são comuns (por exemplo, em gramáticas de grafos com a técnica de single-pushout). Este trabalho propõe uma abordagem diferente: a parcialidade é usada na estrutura interna dos objetos (não nos morfismos).Istoéfeito utilizando uma extensão do conceito de Categoria das Setas, chamada de Categoria das Setas Parciais. E definida entãoa categoria Grp de grafos parciais(tais que arcos podem possuir ou não vértices de origem e/ou destino) e homomorfismos totais.A generalização deste modelo resulta em categorias de grafos parciais internos.Émostrado que Grp é bicompleta e, se C é um topos, a categoria dos grafos parciais internos a C é cocompleta. Grafos parciais podem ser utilizados para definir modelos computacionais tais como autômatos. Uma categoria de Autômatos Parciais, denominada Autp, é construída a partir da categoria de Grafos Parciais. Usando uma extensão de composição de spans de grafos para autômatos, chamada de Composição de Transições, e possível definir as computações de autômatos. Brevemente, uma composição de transi cões de dois autômatos parciais resulta em um autômato parcial onde cada transição representa um caminho de tamanho dois (entre vértices), tal que a primeira metade é uma transição do primeiro autômato e a segunda metade é uma transição do segundo. É possível compor um autômato consigo mesmo diversas vezes; no caso de n sucessivas composições de transições, pode-se obter as palavras da linguagem aceita pelo autômato que necessitam de n+1 passos de computação nos arcos que não possuem origem e nem destino definidos do autômato parcial resultante.

Particionamento de grafos de aplicações e mapeamento em grafos de arquiteturas heterogêneas

Esta pesquisa visa a modelagem de clusters de computadores, utilizando um modelo analítico simples que é representado por um grafo valorado denominado grafo da arquitetura. Para ilustrar tal metodologia, exemplificou-se a modelagem do cluster Myrinet/SCI do Instituto de Informática da UFRGS, que é do tipo heterogêneo e multiprocessado. A pesquisa visa também o estudo de métodos e tecnologias de software para o particionamento de grafos de aplicações e seu respectivo mapeamento sobre grafos de arquiteturas. Encontrar boas partições de grafos pode contribuir com a redução da comunicação entre processadores em uma máquina paralela. Para tal, utilizou-se o grafo da aplicação HIDRA, um dos trabalhos do GMCPAD, que modela o transporte de substâncias no Lago Guaíba. Um fator importante é o crescente avanço da oferta de recursos de alto desempenho como os clusters de computadores. Os clusters podem ser homogêneos, quando possuem um arquitetura com nós de mesma característica como: velocidade de processamento, quantidade de memória RAM e possuem a mesma rede de interconexão interligando-os. Eles também podem ser heterogêneos, quando alguns dos componentes dos nós diferem em capacidade ou tecnologia. A tendência é de clusters homogêneos se tornarem em clusters heterogêneos, como conseqüência das expansões e atualizações. Efetuar um particionamento que distribua a carga em clusters heterogêneos de acordo com o poder computacional de cada nó não é uma tarefa fácil, pois nenhum processador deve ficar ocioso e, tampouco, outros devem ficar sobrecarregados Vários métodos de particionamento e mapeamento de grafos foram estudados e três ferramentas (Chaco, Jostle e o Scotch) foram testadas com a aplicação e com a arquitetura modeladas. Foram realizados, ainda, vários experimentos modificando parâmetros de entrada das ferramentas e os resultados foram analisados. Foram considerados melhores resultados aqueles que apresentaram o menor número de corte de arestas, uma vez que esse parâmetro pode representar a comunicação entre os processadores de uma máquina paralela, e executaram o particionamento/mapeamento no menor tempo. O software Chaco e o software Jostle foram eficientes no balanceamento de carga por gerarem partições com praticamente o mesmo tamanho, sendo os resultados adequados para arquiteturas homogêneas. O software Scotch foi o único que permitiu o mapeamento do grafo da aplicação sobre o grafo da arquitetura com fidelidade, destacando-se também por executar particionamento com melhor qualidade e pela execução dos experimentos em um tempo significativamente menor que as outras ferramentas pesquisadas.

Uma investigação das sequências de fase Hebbianas descritas como grafos de assembleias neuronais

Hebb proposed that synapses between neurons that fire synchronously are strengthened, forming cell assemblies and phase sequences. The former, on a shorter scale, are ensembles of synchronized cells that function transiently as a closed processing system; the latter, on a larger scale, correspond to the sequential activation of cell assemblies able to represent percepts and behaviors. Nowadays, the recording of large neuronal populations allows for the detection of multiple cell assemblies. Within Hebb’s theory, the next logical step is the analysis of phase sequences. Here we detected phase sequences as consecutive assembly activation patterns, and then analyzed their graph attributes in relation to behavior. We investigated action potentials recorded from the adult rat hippocampus and neocortex before, during and after novel object exploration (experimental periods). Within assembly graphs, each assembly corresponded to a node, and each edge corresponded to the temporal sequence of consecutive node activations. The sum of all assembly activations was proportional to firing rates, but the activity of individual assemblies was not. Assembly repertoire was stable across experimental periods, suggesting that novel experience does not create new assemblies in the adult rat. Assembly graph attributes, on the other hand, varied significantly across behavioral states and experimental periods, and were separable enough to correctly classify experimental periods (Naïve Bayes classifier; maximum AUROCs ranging from 0.55 to 0.99) and behavioral states (waking, slow wave sleep, and rapid eye movement sleep; maximum AUROCs ranging from 0.64 to 0.98). Our findings agree with Hebb’s view that neuronal assemblies correspond to primitive building blocks of representation, nearly unchanged in 10 the adult, while phase sequences are labile across behavioral states and change after novel experience. The results are compatible with a role for phase sequences in behavior and cognition

Älykkään suunnittelun teoria : Tutkimus kansanomaisen psykologian ja biologian yhteydestä kreationistiseen ajatteluun

Tutkimuksen kohteena on (uus)kreationistinen älykkään suunnittelun (Intelligent Design) teoria. Tutkimus on luonteeltaan teoreettinen ja lukeutuu kognitiivisen uskonnontutkimuksen alaan. Näkökulmana on tarkastella älykkään suunnittelun teorian mukaista ajattelua ihmisen intuitiivisena taipumuksena ymmärtää luontoa ja luonnossa esiintyviä mekanismeja. Esimerkkinä intuitiivisesta päättelystä tarkastellaan erityisesti kansanomaisen psykologian (folk psychology) ja kansanomaisen biologian (folk biology) mukaista ajattelua. Tutkimuksessa kysytään: ilmeneekö älykkään suunnittelun teoriassa mahdollisesti kansanomaisen psykologian ja biologian mukaista ajattelua? Ensimmäiseksi käsitteellistetään älykkään suunnittelun teoria ja esitellään tutkimuksen aineisto. Esille tulevat yhteydet Yhdysvaltojen uskonnolliseen ilmapiiriin, kristillisten kreationististen suuntausten jatkumoon sekä evoluutioteoriaan. Aineisto koostuu älykkään suunnittelun teoriaa kehitelleen Michael J. Behen todistajanlausunnosta Doverin oikeudenkäynnissä, jossa arvioitavana oli älykkään suunnittelun teorian mahdollinen tieteellisyys ja uskonnollisuus. Tutkimuksen teoreettisessa viitekehyksessä määritellään tarkemmin, minkälaisiin ajattelutapoihin kansanomaisella, tieteellisellä ja uskonnollisella ajattelulla tutkimuksessa viitataan. Tämän jälkeen esitellään teoreettiset työvälineet - kansanomaisen psykologia ja biologia. Teoriaosuudessa tarkennetaan myös kansanomaisen, tieteellisen ja uskonnollisen ajattelun suhdetta intuitiiviseen ja intuitionvastaiseen ajatteluun, sekä määritellään kolmas termi epäintuitiivisuus. Teoriaosuus perustuu pääasiassa kognitiivisen uskonnontutkimuksen alaan lukeutuvien tutkijoiden, kuten Scott Atranin, Pascal Boyerin, Robert N. McCauleyn ja Ilkka Pyysiäisen julkaisuihin. Tutkimuksessa tarkastellaan myös evoluutioteorian ymmärtämistä tutkineen E. Margaret Evansin tutkimuksia. Analyysissä teoreettisia huomioita havainnollistetaan aineistosta löydettyjen esimerkkien kautta. Teoriaohjaavan sisällönanalyysin kautta Behen todistajanlausunnosta nostetaan esille erityisesti kansanomaisen psykologian ja biologian mukaiset ajattelun tavat. Analyysissä tarkastellaan, mitä tutkimuslöydösten avulla voidaan selittää älykkään suunnittelun teorian edustamasta kreationistisesta ajattelusta. Tutkimustuloksena esitetään, että älykkään suunnittelun teoria mukailee monilta osin sekä kansanomaista psykologiaa että kansanomaista biologiaa. Älykkään suunnittelun teoriassa muodostetaan intuitiivinen ideakokonaisuus maailmasta/ eliökunnasta ja sen aiheuttaneesta intuitionvastaisesta toimijasta. Mahdolliset epäintuitiiviset elementit, kuten luonnonvalinta ja kristillinen teologia, ovat teoriassa olemattomat. Tutkimuksessa osoitetaan, että kreationistista ajattelua voidaan perustellusti tarkastella ihmiselle intuitiivisena taipumuksena ymmärtää luontoa.