Desenvolvimento de um sistema de controle para avaliação de fontes de energias renováveis no bombeamento de água

The use of alternative energy systems in the current days is an urgent necessity due to the problems that the planet is facing as the heating and loss of ozone layer. The scarcity of conventional energy is another problem that must be solved for the future of humanity. It must be considered that the people are inhabiting places moved away not always with available energy. The application of technologies as automation and control can help us to solve this problem. Therefore, this work aimed at apply an equipment of industrial usage, the Programmable Logical Controller, PLC, in alternative energies systems, as eolic generation and fotovoltaic generation used for water pumping, aiming the automatic control and the efficiency in the places where it has simultaneous availability of these sources, based in criterion of priority that previously established itself between them. It was made a hydraulic and energetic evaluation of the energy system, eolic and fotovoltaic, used in the automatic control system of pumping, in the place of accomplishment of the experiment, according to previously established physical conditions. The results have shown that the control system using the PLC is practicable and has trustworthiness. The program developed can be adapted for the use with several power plants in a specific application place. The fotovoltaic system of pumping, using a polycrystalline of 70 Watts connected to a pump Shurflo 8000, showed to be efficient with significant flows in almost all the months. The eolic system of pumping, using an eolic generator of 400 Watts assembled in place of experiment, did not demonstrate energetic capacity for use in this specific type of application.

Challenges for nursing education in Angola: the perception of nurse leaders affiliated with professional education institutions

Background: Angola is one of the African countries with the highest morbidity and mortality rates and a devastating lack of human resources for health, including nursing. The World Health Organization stimulates and takes technical cooperation initiatives for human resource education and training in health and education, with a view to the development of countries in the region. The aim in this study was to identify how nurses affiliated with nursing education institutions perceive the challenges nursing education is facing in Angola. Methods: After consulting the National Directory of Human Resources in Angola, the nurse leaders affiliated with professional nursing education institutions in Angola were invited to participate in the study by email. Data were collected in February 2009 through the focus group technique. The group of participants was focused on the central question: what are the challenges faced for nursing education in your country? To register and understand the information, besides the use of a recorder, the reporters elaborated an interpretative report. Data were coded using content analysis. Results: Fourteen nurses participated in the meeting, most of whom were affiliated with technical nursing education institutions. It was verified that the nurse leaders at technical and higher nursing education institutions in Angola face many challenges, mainly related to the lack of infrastructure, absence of trained human resources, bureaucratic problems to regularize the schools and lack of material resources. On the opposite, the solutions they present are predominantly centered on the valuation of nursing professionals, which implies cultural and attitude changes. Conclusions: Public health education policies need to be established in Angola, including action guidelines that permit effective nursing activities. Professional education institutions need further regularizations and nurses need to be acknowledged as key elements for the qualitative enhancement of health services in the country.

A GESTÃO DE RECURSOS HUMANOS: PERFIL ESTRATÉGICO OU OPERACIONAL?

Este trabalho tem como objetivo examinar o estágio atual do processo de desenvolvimento da função de Recursos Humanos (RH) e se esses papéis, ainda requeridos ou já existentes, atendem às expectativas dos diversos estratos envolvidos, auxiliando na busca de melhores resultados para as empresas e os que nelas trabalham. Nesse contexto, baseou-se na premissa de que as crescentes alterações sócio-culturais e o constante avanço tecnológico experimentado no mundo, além das modificações das condições de vida, permeiam e alteram as condições de trabalho e expectativas de convivência entre as pessoas e suas organizações, exigindo que a função Recursos Humanos busque alternativas de ação para alinhar suas estratégias às das organizações onde atua e fazendo com que o sistema de gestão de pessoas seja fonte de vantagem competitiva sustentável. Buscou-se analisar se o que uma organização faz e como o faz é fator que a distingue das demais, se sua especialização e habilidades deixam-na mais capaz, se é essa capacidade que a torna essencialmente mais competente e técnica e se, nesse quadro, o posicionamento postural de Recursos Humanos é adequado. Também procurou analisar a atuação de diversos públicos de interesse, como os envolvidos nas atividades trabalhistas-sindicais e se os novos elementos da governança corporativa são definidores de atuação estratégica para os profissionais da área estudada. Dentro dos conceitos acima, verificaram-se teorias e fatos, além de pesquisa, que resumissem e explicassem o que se sabe sobre o objeto estudado, classificando-os e sistematizando-os conforme apresentados na realidade empírica e selecionando aqueles a serem estudados, na tentativa de buscar e prever novas caracterizações dos papéis desempenhados por Recursos Humanos, que melhor os clarifiquem. A análise dos levantamentos teóricos realizados reforçou a importância das vantagens competitivas para o sucesso empresarial e a necessidade de que pessoas de conhecimento tornem-se mais produtivas na busca dessas vantagens, além de constatar que essas pessoas devem estar preparadas para atuar em contextos exigentes e complexos e o alerta de que a atuação estratégica de RH é fundamental na solidificação desse novo perfil dos empregados. As diversas funções operacionais atribuídas a Recursos Humanos, entre elas a administração da infra-estrutura e o gerenciamento da contribuição dos funcionários, devem complementar-se, agora, com as chamadas funções estratégicas, geradoras de valor, destacando-se o auxílio na definição das estratégias empresariais e sua tradução em ações de transformação e mudança. Mais do que isso se verificou a crescente preocupação de autores em aliar os recentes conceitos de governança corporativa a essa função estratégica de Recursos Humanos.(AU)

A GESTÃO DE RECURSOS HUMANOS: PERFIL ESTRATÉGICO OU OPERACIONAL?

Este trabalho tem como objetivo examinar o estágio atual do processo de desenvolvimento da função de Recursos Humanos (RH) e se esses papéis, ainda requeridos ou já existentes, atendem às expectativas dos diversos estratos envolvidos, auxiliando na busca de melhores resultados para as empresas e os que nelas trabalham. Nesse contexto, baseou-se na premissa de que as crescentes alterações sócio-culturais e o constante avanço tecnológico experimentado no mundo, além das modificações das condições de vida, permeiam e alteram as condições de trabalho e expectativas de convivência entre as pessoas e suas organizações, exigindo que a função Recursos Humanos busque alternativas de ação para alinhar suas estratégias às das organizações onde atua e fazendo com que o sistema de gestão de pessoas seja fonte de vantagem competitiva sustentável. Buscou-se analisar se o que uma organização faz e como o faz é fator que a distingue das demais, se sua especialização e habilidades deixam-na mais capaz, se é essa capacidade que a torna essencialmente mais competente e técnica e se, nesse quadro, o posicionamento postural de Recursos Humanos é adequado. Também procurou analisar a atuação de diversos públicos de interesse, como os envolvidos nas atividades trabalhistas-sindicais e se os novos elementos da governança corporativa são definidores de atuação estratégica para os profissionais da área estudada. Dentro dos conceitos acima, verificaram-se teorias e fatos, além de pesquisa, que resumissem e explicassem o que se sabe sobre o objeto estudado, classificando-os e sistematizando-os conforme apresentados na realidade empírica e selecionando aqueles a serem estudados, na tentativa de buscar e prever novas caracterizações dos papéis desempenhados por Recursos Humanos, que melhor os clarifiquem. A análise dos levantamentos teóricos realizados reforçou a importância das vantagens competitivas para o sucesso empresarial e a necessidade de que pessoas de conhecimento tornem-se mais produtivas na busca dessas vantagens, além de constatar que essas pessoas devem estar preparadas para atuar em contextos exigentes e complexos e o alerta de que a atuação estratégica de RH é fundamental na solidificação desse novo perfil dos empregados. As diversas funções operacionais atribuídas a Recursos Humanos, entre elas a administração da infra-estrutura e o gerenciamento da contribuição dos funcionários, devem complementar-se, agora, com as chamadas funções estratégicas, geradoras de valor, destacando-se o auxílio na definição das estratégias empresariais e sua tradução em ações de transformação e mudança. Mais do que isso se verificou a crescente preocupação de autores em aliar os recentes conceitos de governança corporativa a essa função estratégica de Recursos Humanos.(AU)

A INFLUÊNCIA DA LIDERANÇA COMO ESTÍMULO À MOTIVAÇÃO DE EQUIPES VIRTUAIS

No mundo contemporâneo as formas de atingir desempenho máximo são cruciais, resulta em altos investimentos em tecnologia com o intuito de melhorar, entre outros, o desempenho dos trabalhadores, por serem esses os responsáveis pela produção eficiente ou não de bens e serviços. A tecnologia tem sido essencial neste processo, tais recursos estão à disposição de toda e qualquer empresa. Resta então, otimizar o desempenho dos trabalhadores frente a tal cenário. Neste, a liderança que sempre foi marcante nos processos administrativos, precisa ser reavaliada com o objetivo de conhecer como ela se dá nas equipes virtuais. O trabalho em equipe num mesmo local ganhou força desde a última década e continua sendo propulsora de desempenho na década atual. Contudo, tais equipes ganharam novo papel: o de compartilhar o desenvolvimento de um bem ou serviço em locais distintos. Nasceram, então, as equipes virtuais. Este trabalho objetiva compreender como a liderança estimula a motivação dos integrantes de equipes virtuais. Com intuito de responder ao objetivo do trabalho foi realizado um estudo de caso exploratório em uma empresa multinacional francesa instalada na região metropolitana de São Paulo. O caso é composto por 10 sujeitos que cobrem todo território nacional, para a qual foi realizada entrevista pelos mesmos meios de comunicação utilizado pelos sujeitos. Como resultado obteve-se a idéia de que a liderança é de alta relevância para o caso estudado. Identificou-se que nas equipes virtuais há elementos facilitadores e dificultadores, de ordem pessoal, organizacional e de infra-estrutura.(AU)

A INFLUÊNCIA DA LIDERANÇA COMO ESTÍMULO À MOTIVAÇÃO DE EQUIPES VIRTUAIS

No mundo contemporâneo as formas de atingir desempenho máximo são cruciais, resulta em altos investimentos em tecnologia com o intuito de melhorar, entre outros, o desempenho dos trabalhadores, por serem esses os responsáveis pela produção eficiente ou não de bens e serviços. A tecnologia tem sido essencial neste processo, tais recursos estão à disposição de toda e qualquer empresa. Resta então, otimizar o desempenho dos trabalhadores frente a tal cenário. Neste, a liderança que sempre foi marcante nos processos administrativos, precisa ser reavaliada com o objetivo de conhecer como ela se dá nas equipes virtuais. O trabalho em equipe num mesmo local ganhou força desde a última década e continua sendo propulsora de desempenho na década atual. Contudo, tais equipes ganharam novo papel: o de compartilhar o desenvolvimento de um bem ou serviço em locais distintos. Nasceram, então, as equipes virtuais. Este trabalho objetiva compreender como a liderança estimula a motivação dos integrantes de equipes virtuais. Com intuito de responder ao objetivo do trabalho foi realizado um estudo de caso exploratório em uma empresa multinacional francesa instalada na região metropolitana de São Paulo. O caso é composto por 10 sujeitos que cobrem todo território nacional, para a qual foi realizada entrevista pelos mesmos meios de comunicação utilizado pelos sujeitos. Como resultado obteve-se a idéia de que a liderança é de alta relevância para o caso estudado. Identificou-se que nas equipes virtuais há elementos facilitadores e dificultadores, de ordem pessoal, organizacional e de infra-estrutura.(AU)

UMA VISÃO BASEADA EM RECURSOS COM DIRECIONAMENTO ESTRATÉGICO: UMA PROPOSTA ÀS INSTITUIÇÕES DE SAÚDE HOSPITALARES PÚBLICAS

Este trabalho investiga a utilização da Visão Baseada em Recursos, tendo por objetivo propor um modelo de gestão de pessoas que atenda a exigibilidade da qualidade de prestação de serviços à saúde. São observadas as relações de trabalho nesses serviços nas diversas modalidades, a sistematização do conhecimento sobre os elementos que figuram na gestão de pessoas e a verificação da necessidade de Gestão Operacional e Estratégica de Pessoas para trabalhadores das Instituições de Saúde Hospitalares Públicas. Trata-se de pesquisa de natureza empírico-exploratória, apoiada em múltiplos casos de hospitais públicos, entrevistando e registrando fatos observados nos locais pesquisados, aplicando-se o Protocolo de Observações. Para atingir o objetivo principal, são utilizados os fundamentos das obras de Marras (2001; 2003 e 2005): Relações Trabalhistas no Brasil: administração e estratégia; Administração de Recursos Humanos: do operacional ao estratégico; e Gestão de Pessoas em Empresas Inovadoras, respectivamente. Além das observações participantes, utilizaram-se entrevistas e questionários com os usuários e profissionais dos hospitais, com instrumentos adaptados para o contexto da instituição e dado tratamento estatístico para análise dos resultados, que se apresentam em tabelas para melhor visualização dos dados e análise. A Gestão de Pessoas nas ISHP permanecem no modelo tradicional e longe de qualquer movimento que possa torná-la estratégica. O nível de satisfação dos pacientes para com os profissionais de saúde é ótimo, mas quanto aos recursos e infra-estrutura, é baixo. Os profissionais de saúde na quase sua totalidade trabalham por vocação, espírito de humanização e por acharem gratificante, embora o nível de insatisfação com a remuneração recebida seja elevado.(AU)

UMA VISÃO BASEADA EM RECURSOS COM DIRECIONAMENTO ESTRATÉGICO: UMA PROPOSTA ÀS INSTITUIÇÕES DE SAÚDE HOSPITALARES PÚBLICAS

Este trabalho investiga a utilização da Visão Baseada em Recursos, tendo por objetivo propor um modelo de gestão de pessoas que atenda a exigibilidade da qualidade de prestação de serviços à saúde. São observadas as relações de trabalho nesses serviços nas diversas modalidades, a sistematização do conhecimento sobre os elementos que figuram na gestão de pessoas e a verificação da necessidade de Gestão Operacional e Estratégica de Pessoas para trabalhadores das Instituições de Saúde Hospitalares Públicas. Trata-se de pesquisa de natureza empírico-exploratória, apoiada em múltiplos casos de hospitais públicos, entrevistando e registrando fatos observados nos locais pesquisados, aplicando-se o Protocolo de Observações. Para atingir o objetivo principal, são utilizados os fundamentos das obras de Marras (2001; 2003 e 2005): Relações Trabalhistas no Brasil: administração e estratégia; Administração de Recursos Humanos: do operacional ao estratégico; e Gestão de Pessoas em Empresas Inovadoras, respectivamente. Além das observações participantes, utilizaram-se entrevistas e questionários com os usuários e profissionais dos hospitais, com instrumentos adaptados para o contexto da instituição e dado tratamento estatístico para análise dos resultados, que se apresentam em tabelas para melhor visualização dos dados e análise. A Gestão de Pessoas nas ISHP permanecem no modelo tradicional e longe de qualquer movimento que possa torná-la estratégica. O nível de satisfação dos pacientes para com os profissionais de saúde é ótimo, mas quanto aos recursos e infra-estrutura, é baixo. Os profissionais de saúde na quase sua totalidade trabalham por vocação, espírito de humanização e por acharem gratificante, embora o nível de insatisfação com a remuneração recebida seja elevado.(AU)

O MERCADO DE TRABALHO PARA O PROFISSIONAL DA HOTELARIA NAS CIDADES DE GUARULHOS E SÃO BERNARDO DO CAMPO

O objetivo desse estudo é descobrir se as cidades de Guarulhos e São Bernardo do Campo têm chances de, ao explorar sua vocação turística para os negócios, obter reais possibilidades de ampliar seu mercado de trabalho na área de hotelaria. Para realizar o que se propôs, utilizou-se dos dados primários advindos das entrevistas pessoais com alguns profissionais ligados ao setor; além dos dados secundários e informações coletadas nos próprios sites das prefeituras, sindicatos, meios de hospedagem e outras associações que integrados à pesquisa bibliográfica verificou-se que as duas cidades possuem potencial turístico para os negócios porque contam com parques industriais que possibilitam a entrada e permanência de pessoas que vem às cidades para realizar diversos tipos de negócios. Para tanto, precisam hospedar-se, geralmente, por um espaço de tempo em que pretendem descansar, alimentar-se, banhar-se como se estivessem em suas casas. Além desse potencial, as cidades apresentam mais algumas características em comum como a localização de aeroportos, Cumbica e Congonhas, bem próximos de seus centros e, ainda, servem de passagem para outras cidades consideradas mais acolhedoras como Santos, Guarujá entre outras localizadas no litoral e São Paulo, na região conhecida como a grande São Paulo. Por isso Guarulhos e São Bernardo acabam sendo pouco aproveitadas no que se refere aos seus potenciais turísticos. A pesquisa aponta que se houver investimentos nesse setor, o turismo poderá crescer tornando-as cidades receptivas àqueles que as visitam por motivo de trabalho e que precisam de uma boa hospedagem e, muitas vezes, de um lugar para utilizar como seu próprio escritório. Com isso, aumenta-se a necessidade de profissionais qualificados para atender às expectativas desses turistas. Conseqüentemente amplia-se o mercado de trabalho nas áreas voltadas ao turismo e hotelaria das cidades. Entre elas, destacam-se Transportes, Comércio, Segurança, Gastronomia, Cultura, Esportes e Lazer, Redes Hoteleiras e até mesmo Escolas Técnicas e Faculdades. Identificou-se que as duas cidades estudadas possuem potencial turístico para os negócios e podem ampliar o mercado de trabalho hoteleiro a partir da conscientização das partes interessadas em investirem na infra-estrutura, na capacitação dos Recursos Humanos, na estrutura dos empreendimentos hoteleiros e na divulgação do local, dos produtos e dos serviços oferecidos.(AU)

O MERCADO DE TRABALHO PARA O PROFISSIONAL DA HOTELARIA NAS CIDADES DE GUARULHOS E SÃO BERNARDO DO CAMPO

O objetivo desse estudo é descobrir se as cidades de Guarulhos e São Bernardo do Campo têm chances de, ao explorar sua vocação turística para os negócios, obter reais possibilidades de ampliar seu mercado de trabalho na área de hotelaria. Para realizar o que se propôs, utilizou-se dos dados primários advindos das entrevistas pessoais com alguns profissionais ligados ao setor; além dos dados secundários e informações coletadas nos próprios sites das prefeituras, sindicatos, meios de hospedagem e outras associações que integrados à pesquisa bibliográfica verificou-se que as duas cidades possuem potencial turístico para os negócios porque contam com parques industriais que possibilitam a entrada e permanência de pessoas que vem às cidades para realizar diversos tipos de negócios. Para tanto, precisam hospedar-se, geralmente, por um espaço de tempo em que pretendem descansar, alimentar-se, banhar-se como se estivessem em suas casas. Além desse potencial, as cidades apresentam mais algumas características em comum como a localização de aeroportos, Cumbica e Congonhas, bem próximos de seus centros e, ainda, servem de passagem para outras cidades consideradas mais acolhedoras como Santos, Guarujá entre outras localizadas no litoral e São Paulo, na região conhecida como a grande São Paulo. Por isso Guarulhos e São Bernardo acabam sendo pouco aproveitadas no que se refere aos seus potenciais turísticos. A pesquisa aponta que se houver investimentos nesse setor, o turismo poderá crescer tornando-as cidades receptivas àqueles que as visitam por motivo de trabalho e que precisam de uma boa hospedagem e, muitas vezes, de um lugar para utilizar como seu próprio escritório. Com isso, aumenta-se a necessidade de profissionais qualificados para atender às expectativas desses turistas. Conseqüentemente amplia-se o mercado de trabalho nas áreas voltadas ao turismo e hotelaria das cidades. Entre elas, destacam-se Transportes, Comércio, Segurança, Gastronomia, Cultura, Esportes e Lazer, Redes Hoteleiras e até mesmo Escolas Técnicas e Faculdades. Identificou-se que as duas cidades estudadas possuem potencial turístico para os negócios e podem ampliar o mercado de trabalho hoteleiro a partir da conscientização das partes interessadas em investirem na infra-estrutura, na capacitação dos Recursos Humanos, na estrutura dos empreendimentos hoteleiros e na divulgação do local, dos produtos e dos serviços oferecidos.(AU)

COACHING E MENTORING COMO PRÁTICAS DE COMPARTILHAMENTO DO CONHECIMENTO: ESTUDOS DE CASOS EM EMPRESAS PÚBLICAS PAULISTAS

A pesquisa teve como objetivo geral analisar as principais razões pelas quais as empresas públicas paulistas utilizam coaching e mentoring como práticas de compartilhamento de conhecimento. No ano de 2009, foi instituído pelo governador do Estado de São Paulo, o decreto nº 53.963 que instituiu a Política de Gestão do Conhecimento e Inovação para as empresas públicas. Kuniyoshi e Santos (2007) realizaram uma pesquisa, na qual identificaram práticas e iniciativas de gestão do conhecimento adotadas por algumas empresas, dentre elas, coaching e mentoring. As práticas são processos que necessitam de investimento não somente financeiro, mas de tempo e pessoas adequadas, por serem processos mais complexos, instigam a investigação de ações no contexto organizacional de empresas públicas. Este estudo busca contribuir para o desenvolvimento de estudos na área pública. O método utilizado neste estudo de abordagem qualitativa é do tipo exploratória. O objeto desta pesquisa foram as empresas públicas paulistas, que, atualmente, somam 21. Foi realizado estudo de caso, com entrevista e análise documental em duas destas empresas, A Sabesp, empresa do segmento de saneamento de água e esgoto, teve como objetivo analisar a prática de coaching e, o Instituto de Pesquisa Tecnológicas (IPT), referência nacional em metrologia, teve como objetivo analisar a prática de mentoring. Uma vez que não existem práticas exclusivas à Gestão do Conhecimento, e o sucesso de uma prática está relacionado ao contexto na qual está inserida. No caso da Sabesp, a prática de coaching é utilizada como uma das atividades dentro de dois programas, visando desenvolver o capital humano como força competitiva. O IPT teve como objetivo da aplicação do programa de mentoring, especificamente, o compartilhar conhecimento tácito. Foi constatado que as práticas de coaching e mentoring podem ser utilizadas como recurso capaz de tornar a empresa singular perante as demais, mesmo empresas públicas não tendo foco em competitividade, mas utilizam o conhecimento de forma estratégica para melhorar a qualidade de atendimento à sociedade.

Cobrança pelo uso da água e escassez de recursos hídricos: proposta de modelo de cobrança e aplicação na bacia do rio Atibaia

No Brasil, a Política Nacional de Recursos Hídricos apresenta a cobrança pelo uso da água como um instrumento de gestão de recursos hídricos de caráter econômico. Considerando esse caráter, a cobrança deve ter como objetivos: racionalizar o uso do recurso baseado na sua escassez; reconhecer a água como um bem de valor econômico, refletindo os custos ambientais advindos de sua utilização; e diminuir os conflitos entre os usos, induzindo uma alocação que considere o gerenciamento da demanda e as prioridades da sociedade. Além dessas metas, como instrumento de gestão de uma política que lista como primeiro objetivo \"assegurar à atual e às futuras gerações a necessária disponibilidade de água, em padrões de qualidade adequados aos respectivos usos\", a cobrança deve ser implementada de maneira que o agente usuário direcione seu comportamento no sentido da sustentabilidade ambiental. Mediante esses fundamentos, o que se pretende desenvolver neste trabalho é a aplicação de um modelo de cobrança sobre o uso da água que considera como princípio base a manutenção da qualidade ambiental medida pela adequada gestão da escassez de água e, compondo a busca dessa qualidade, a racionalização econômica e a viabilização financeira. Essa predominância do ambiente sobre aspectos econômicos vem no sentido de desqualificar argumentos segundo os quais, os impactos advindos dos usos da água serão corrigidos indefinidamente mediante investimentos financeiros em infra estrutura. Admitir que o desenvolvimento tem esse poder é supor equivocadamente que o meio econômico é limitante do meio ambiente e não o contrário. Esta constatação mostra qual é o problema da maioria das propostas de cobrança que valoram a água baseadas em custos de tratamento de resíduos e de obras hidráulicas. Por mais elaborados que sejam essas fórmulas de cobrança, chegando a ponto de se conseguir que fique mais caro, mediante um padrão ambiental corretamente definido, captar água ou lançar poluentes do que racionalizar usos, o preço da água não pode estar baseado em fatores cuja \"sustentabilidade\" pode acabar no curto prazo, dependendo do ritmo de crescimento econômico. A sustentabilidade dos recursos hídricos só será base da cobrança pelo uso da água se o valor cobrado for dificultando esse uso à medida que os recursos tornarem se escassos, e não quando os custos de medidas mitigadoras dessa escassez se tornarem muito elevados. Portanto, o modelo de cobrança proposto neste trabalho procura garantir que o agente econômico que está exaurindo o meio ambiente não possa ter capacidade de pagar por essa degradação, ajudando efetivamente a política de outorga do direito de uso da água na observância da capacidade de suporte do meio.

Desempenho comparativo do BLAST e do mpiBLAST

Em Bioinformática são frequentes problemas cujo tratamento necessita de considerável poder de processamento/cálculo e/ou grande capacidade de armazenamento de dados e elevada largura de banda no acesso aos mesmos (de forma não comprometer a eficiência do seu processamento). Um exemplo deste tipo de problemas é a busca de regiões de similaridade em sequências de amino-ácidos de proteínas, ou em sequências de nucleótidos de DNA, por comparação com uma dada sequência fornecida (query sequence). Neste âmbito, a ferramenta computacional porventura mais conhecida e usada é o BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) [1]. Donde, qualquer incremento no desempenho desta ferramenta tem impacto considerável (desde logo positivo) na atividade de quem a utiliza regularmente (seja para investigação, seja para fins comerciais). Precisamente, desde que o BLAST foi inicialmente introduzido, foram surgindo diversas versões, com desempenho melhorado, nomeadamente através da aplicação de técnicas de paralelização às várias fases do algoritmo (e. g., partição e distribuição das bases de dados a pesquisar, segmentação das queries, etc. ), capazes de tirar partido de diferentes ambientes computacionais de execução paralela, como: máquinas multi-core (BLAST+ 2), clusters de nós multi-core (mpiBLAST3J e, mais recentemente, co-processadores aceleradores como GPUs" ou FPGAs. É também possível usar as ferramentas da família BLAST através de um interface/sítio WEB5, que permite, de forma expedita, a pesquisa de uma variedade de bases de dados conhecidas (e em permanente atualização), com tempos de resposta suficientemente pequenos para a maioria dos utilizadores, graças aos recursos computacionais de elevado desempenho que sustentam o seu backend. Ainda assim, esta forma de utilização do BLAST poderá não ser a melhor opção em algumas situações, como por exemplo quando as bases de dados a pesquisar ainda não são de domínio público, ou, sendo-o, não estão disponíveis no referido sitio WEB. Adicionalmente, a utilização do referido sitio como ferramenta de trabalho regular pressupõe a sua disponibilidade permanente (dependente de terceiros) e uma largura de banda de qualidade suficiente, do lado do cliente, para uma interacção eficiente com o mesmo. Por estas razões, poderá ter interesse (ou ser mesmo necessário) implantar uma infra-estrutura BLAST local, capaz de albergar as bases de dados pertinentes e de suportar a sua pesquisa da forma mais eficiente possível, tudo isto levando em conta eventuais constrangimentos financeiros que limitam o tipo de hardware usado na implementação dessa infra-estrutura. Neste contexto, foi realizado um estudo comparativo de diversas versões do BLAST, numa infra-estrutura de computação paralela do IPB, baseada em componentes commodity: um cluster de 8 nós (virtuais, sob VMWare ESXi) de computação (com CPU Í7-4790K 4GHz, 32GB RAM e 128GB SSD) e um nó dotado de uma GPU (CPU Í7-2600 3.8GHz, 32GB RAM, 128 GB SSD, 1 TB HD, NVIDIA GTX 580). Assim, o foco principal incidiu na avaliação do desempenho do BLAST original e do mpiBLAST, dado que são fornecidos de base na distribuição Linux em que assenta o cluster [6]. Complementarmente, avaliou-se também o BLAST+ e o gpuBLAST no nó dotado de GPU. A avaliação contemplou diversas configurações de recursos, incluindo diferentes números de nós utilizados e diferentes plataformas de armazenamento das bases de dados (HD, SSD, NFS). As bases de dados pesquisadas correspondem a um subconjunto representativo das disponíveis no sitio WEB do BLAST, cobrindo uma variedade de dimensões (desde algumas dezenas de MBytes, até à centena de GBytes) e contendo quer sequências de amino-ácidos (env_nr e nr), quer de nucleótidos (drosohp. nt, env_nt, mito. nt, nt e patnt). Para as pesquisas foram 'usadas sequências arbitrárias de 568 letras em formato FASTA, e adoptadas as opções por omissão dos vários aplicativos BLAST. Salvo menção em contrário, os tempos de execução considerados nas comparações e no cálculo de speedups são relativos à primeira execução de uma pesquisa, não sendo assim beneficiados por qualquer efeito de cache; esta opção assume um cenário real em que não é habitual que uma mesma query seja executada várias vezes seguidas (embora possa ser re-executada, mais tarde). As principais conclusões do estudo comparativo realizado foram as seguintes: - e necessário acautelar, à priori, recursos de armazenamento com capacidade suficiente para albergar as bases de dados nas suas várias versões (originais/compactadas, descompactadas e formatadas); no nosso cenário de teste a coexistência de todas estas versões consumiu 600GBytes; - o tempo de preparação (formataçâo) das bases de dados para posterior pesquisa pode ser considerável; no nosso cenário experimental, a formatação das bases de dados mais pesadas (nr, env_nt e nt) demorou entre 30m a 40m (para o BLAST), e entre 45m a 55m (para o mpiBLAST); - embora economicamente mais onerosos, a utilização de discos de estado sólido, em alternativa a discos rígidos tradicionais, permite melhorar o tempo da formatação das bases de dados; no entanto, os benefícios registados (à volta de 9%) ficam bastante aquém do inicialmente esperado; - o tempo de execução do BLAST é fortemente penalizado quando as bases de dados são acedidas através da rede, via NFS; neste caso, nem sequer compensa usar vários cores; quando as bases de dados são locais e estão em SSD, o tempo de execução melhora bastante, em especial com a utilização de vários cores; neste caso, com 4 cores, o speedup chega a atingir 3.5 (sendo o ideal 4) para a pesquisa de BDs de proteínas, mas não passa de 1.8 para a pesquisa de BDs de nucleótidos; - o tempo de execução do mpiBLAST é muito prejudicado quando os fragmentos das bases de dados ainda não se encontram nos nós do cluster, tendo que ser distribuídos previamente à pesquisa propriamente dita; após a distribuição, a repetição das mesmas queries beneficia de speedups de 14 a 70; porém, como a mesma base de dados poderá ser usada para responder a diferentes queries, então não é necessário repetir a mesma query para amortizar o esforço de distribuição; - no cenário de teste, a utilização do mpiBLAST com 32+2 cores, face ao BLAST com 4 cores, traduz-se em speedups que, conforme a base de dados pesquisada (e previamente distribuída), variam entre 2 a 5, valores aquém do máximo teórico de 6.5 (34/4), mas ainda assim demonstradores de que, havendo essa possibilidade, compensa realizar as pesquisas em cluster; explorar vários cores) e com o gpuBLAST, realizada no nó com GPU (representativo de uma workstation típica), permite aferir qual a melhor opção no caso de não serem possíveis pesquisas em cluster; as observações realizadas indicam que não há diferenças significativas entre o BLAST e o BLAST+; adicionalmente, o desempenho do gpuBLAST foi sempre pior (aproximadmente em 50%) que o do BLAST e BLAST+, o que pode encontrar explicação na longevidade do modelo da GPU usada; - finalmente, a comparação da melhor opção no nosso cenário de teste, representada pelo uso do mpiBLAST, com o recurso a pesquisa online, no site do BLAST5, revela que o mpiBLAST apresenta um desempenho bastante competitivo com o BLAST online, chegando a ser claramente superior se se considerarem os tempos do mpiBLAST tirando partido de efeitos de cache; esta assunção acaba por se justa, Já que BLAST online também rentabiliza o mesmo tipo de efeitos; no entanto, com tempos de pequisa tão reduzidos (< 30s), só é defensável a utilização do mpiBLAST numa infra-estrutura local se o objetivo for a pesquisa de Bds não pesquisáveis via BLAS+ online.