IDELabRoute: librería para la gestión de grafos escalable

Las redes son un importante elemento topológico que tiene poco soporte en el software libre. Hay redes que cuentan con millones de nodos, lo que conlleva la necesidad de manejarlas de forma cuidadosa para optimizar los recursos. Consultando el estado del arte, hemos concluido que existe cierta cantidad de librerías de código abierto disponible, que generalmente emplean un modelo de gestión de los grafos que genera una estructura mallada de objetos en memoria precisando grandes cantidades de memoria y tiempos de puesta en marcha elevados. Estas carencias adquieren especial relevancia cuando se trata de manejar grandes redes. Además las librerías analizadas no suelen ser aptas para procesado multihilo por lo que no pueden usarse en entornos de servidores. Para estos casos hemos puesto en marcha el proyecto IDELabRoute la solución propuesta consiste en una librería genérica de análisis de redes “thread-safe” con gestión dinámica de memoria; para lo cual, se usa una arquitectura modular con gestores de memoria intercambiables, que desde distintas fuentes de almacenamiento persistente (i.e. bases de datos o sistemas de ficheros), maneja grafos de forma dinámica atendiendo a criterios espaciales y/o topológicos. Se trata de una solución de compromiso, puesto que el precio a pagar por la reducción del tamaño de los objetos en memoria es un incremento en el tiempo de respuesta, debido a la gestión de memorias con diversos tiempos de respuesta. Se trata, por tanto, de un sistema de gestión de grafos dinámico que permite manejar grandes modelos de redes de forma escalable, por lo que puede resultar adecuado en entornos con pocos recursos en relación al tamaño total de la red. El primer objetivo práctico del proyecto es proporcionar a la comunidad del GIS libre un servicio WPS para el cálculo de rutas

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.

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.

Grafos internos e multirrelações como "spans" : propriedades e composicionalidade

Um span em uma categoria é um par ordenado de morfismos dessa categoria, ambos com origem num mesmo objeto. O destino do primeiro morfismo é a origem do span e o destino do segundo morfismo é o destino do span. Spans, embora sejam uma estrutura bastante simples numa categoria e tenham uma definição também bastante simples, são versáteis, pois, com especializações sutis apresentadas aqui, são capazes de representar outras estruturas, tais como as tratadas nesses trabalho: relações binárias, multirrelações binárias, grafos e, em conjunto com um morfismo adicional, sistemas de transições etiquetadas (LTS). Permitem ainda, como proposto nesse trabalho, definir de forma também simples, redes de Petri como sendo um endospan em uma categoria. Mostra-se que a composição de spans aplicada a essas estruturas é capaz de expresar a composição de multirrelações — mas não de relações —, uma composição de grafos cujo grafo resultante indica caminhos em que cada parte é uma aresta de um dos grafos operados, uma composição de LTS cujo LTS resultante apresenta transações que podem ser compostas por transições de diferentes LTS e uma composição de redes de Petri cujo resultado também apresenta transações compostas por transições que podem ser realizadas em redes de Petri distintas. Mostra-se algumas propriedades dessas composições, bem como suas provas. Como verificar propriedades de relações e de grafos através de spans também é proposto.

Mundos pequenos, produção acadêmica e grafos de colaboração: um estudo de caso dos Enanpads

Utilizando a base de dados dos trabalhos publicados nos Enanpads realizados em 2002-04, este artigo focaliza a área de administração da informação para realizar um estudo exploratório sobre a formação de padrões nas estruturas de disseminação do conhecimento acadêmico no Brasil, apoiado nos conceitos oriundos da análise das redes sociais e conjugados com a base proveniente da teoria dos grafos e em recursos computacionais. Procurou-se mapear os fluxos de informações que possibilitam as trocas de conhecimento através das ligações existentes no meio acadêmico. Os resultados indicam a necessidade de ampliar e estreitar os laços entre os autores, notadamente os que possuem algum grau de centralidade local, no intuito de obter o fortalecimento das instituições de ensino, de forma a quebrar as resistências à produção conjunta entre elas, em detrimento do padrão de reprodução endógena detectado.

Grafos Eulerianos

A videoaula traz o conceito de grafo euleriano, aquele em que é possível encontrar um passeio que percorre todos os vértices sem passar duas vezes pela mesma aresta e retorna ao ponto de início. Destaca a trilha euleriana, sendo esta um passeio em um grafo G que atravessa cada aresta exatamente uma vez. Por fim, menciona o tour euleriano, este sendo uma trilha euleriana que começa e termina no mesmo vértice, e o grafo euleriano, um grafo com um tour euleriano.

Teoria dos Grafos

A videoaula conceitua a teoria dos grafos, que oferece a base de estruturas de representação para diversos problemas como listas, árvores, pilhas, filas, e outras. Destaca também a adjacência, laços e arestas múltiplas, o grau de um vértice, a notação, os subgrafos, os grafos isomorfos, o passeio e caminho, e, por fim, os grafos cíclicos e acíclicos.

GRAFOS coloração, planaridade e "Matching"

A matemÆtica discreta Ø um dos ramos mais antigos da matemÆtica. Nos tempos mais recentes sofreu grandes avanos em especial na teoria dos grafos, a qual tornou-se numa poderosa ferramenta de anÆlise para entender e dar soluªo a vÆrios tipos de problemas complexos. O objectivo deste trabalho Ø contribuir para a obtenªo de possveis relaıes entre assuntos que partida poderamos pensar que sªo dspares (quando na realidade nªo o sªo), como coloraªo, planaridade e a existŒncia de matching em grafos. Esta dissertaªo Ø um trabalho de natureza reexiva, sobre a teoria dos grafos onde a ideia principal passa por questionarmos e discutirmos alguns temas pertinentes, deniıes e teoremas relacionando sempre com a planaridade dos grafos. DesenvolveremosumraciocnioecriaremosargumentosquefundamentemaexistŒncia de uma relaªo entre este tema e a coloraªo de grafos e a existŒncia de matching em grafos, utilizando exemplos e estabelecendo relaıes de causa e consequŒncia, deduzindo assim as respetivas conclusıes. Por vezes, os grafos nªo planares podem conter um aspeto visual um pouco complexo, devido aos vÆrios cruzamentos entre as suas arestas, originando assim um certo desencorajamento em utilizÆ-los como ferramenta para a soluªo de vÆrios problemas, quer sejam bÆsicos do quotidiano, ou mais complexos das mais vastas Æreas ligadas investigaªo. Um dos propsitos deste trabalho passa por desmisticar esta ideia e provar que existem muitas deniıes, propriedades, teoremas e algoritmos que podem ser aplicados em qualquer tipo de grafos, independentement da sua planaridade.

Conceitos e técnicas da mecânica estatística e termodinâmica aplicados ao estudo dos grafos aleatórios

This dissertation briefly presents the random graphs and the main quantities calculated from them. At the same time, basic thermodynamics quantities such as energy and temperature are associated with some of their characteristics. Approaches commonly used in Statistical Mechanics are employed and rules that describe a time evolution for the graphs are proposed in order to study their ergodicity and a possible thermal equilibrium between them

Análise de grafos aplicada a relatos de sonhos: ferramenta diagnóstica objetiva e diferencial para psicose esquizofrênica e bipolar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Uma máquina de redução de grafos para serviços web

Web services are software accessible via the Internet that provide functionality to be used by applications. Today, it is natural to reuse third-party services to compose new services. This process of composition can occur in two styles, called orchestration and choreography. A choreography represents a collaboration between services which know their partners in the composition, to achieve the service s desired functionality. On the other hand, an orchestration have a central process (the orchestrator) that coordinates all application operations. Our work is placed in this latter context, by proposing an abstract model for running service orchestrations. For this purpose, a graph reduction machine will be defined for the implementation of service orchestrations specified in a variant of the PEWS composition language. Moreover, a prototype of this machine (in Java) is built as a proof of concept

Detecção e recuperação de falhas para a máquina de redução de grafos PEWS-AM

Web services are software units that allow access to one or more resources, supporting the deployment of business processes in the Web. They use well-defined interfaces, using web standard protocols, making possible the communication between entities implemented on different platforms. Due to these features, Web services can be integrated as services compositions to form more robust loose coupling applications. Web services are subject to failures, unwanted situations that may compromise the business process partially or completely. Failures can occur both in the design of compositions as in the execution of compositions. As a result, it is essential to create mechanisms to make the implementation of service compositions more robust and to treat failures. Specifically, we propose the support for fault recovery in service compositions described in PEWS language and executed on PEWS-AM, an graph reduction machine. To support recovery failure on PEWS-AM, we extend the PEWS language specification and adapted the rules of translation and reduction of graphs for this machine. These contributions were made both in the model of abstract machine as at the implementation level

Uma caracterização de grafos imersíveis

Este trabalho é motivado pelo resultado de Berge, que é uma generalização do teorema de Tutte o qual expressamos na forma: Dado o grafo G de ordem |V(G)| eni(G) o número de arestas em um emparelhamento máximo, existe um conjunto X de vértices de G tal que |V(G)|+|X| - ômega(G\X) - 2n(G)=0, onde ômega(G\X) é o número de componentes de ordem ímpar de G\X. Tal expressão chamamos a equação de Tutte-Berge associada de G, e escrevemos simplesmente T(G; X)=0. Os grafos podem ser classificados a partir das soluções da equação de Tutte-Berge. Um grafo G é chamado imersível se, e somente se, T(G; X)=0 possui pelo menos um conjunto solução não vazio de vértices, e G é denominado não imersível se, e somente se, o conjunto vazio é a única solução de T(G; X)=0. O resultado principal deste artigo é a caracterização de grafos imersíveis pelos conjuntos antifatores completos, além disso, provamos que os grafos fatoráveis estão contidos na classe dos imersíveis.