Desenvolvimento de um simulador para espectrometria por fluorescência de raios X usando computação distribuída

A Física das Radiações é um ramo da Física que está presente em diversas áreas de estudo e se relaciona ao conceito de espectrometria. Dentre as inúmeras técnicas espectrométricas existentes, destaca-se a espectrometria por fluorescência de raios X. Esta também possui uma gama de variações da qual pode-se dar ênfase a um determinado subconjunto de técnicas. A produção de fluorescência de raios X permite (em certos casos) a análise das propriedades físico-químicas de uma amostra específica, possibilitando a determinação de sua constituiçõa química e abrindo um leque de aplicações. Porém, o estudo experimental pode exigir uma grande carga de trabalho, tanto em termos do aparato físico quanto em relação conhecimento técnico. Assim, a técnica de simulação entra em cena como um caminho viável, entre a teoria e a experimentação. Através do método de Monte Carlo, que se utiliza da manipulação de números aleatórios, a simulação se mostra como uma espécie de alternativa ao trabalho experimental.Ela desenvolve este papel por meio de um processo de modelagem, dentro de um ambiente seguro e livre de riscos. E ainda pode contar com a computação de alto desempenho, de forma a otimizar todo o trabalho por meio da arquitetura distribuída. O objetivo central deste trabalho é a elaboração de um simulador computacional para análise e estudo de sistemas de fluorescência de raios X desenvolvido numa plataforma de computação distribuída de forma nativa com o intuito de gerar dados otimizados. Como resultados deste trabalho, mostra-se a viabilidade da construção do simulador através da linguagem CHARM++, uma linguagem baseada em C++ que incorpora rotinas para processamento distribuído, o valor da metodologia para a modelagem de sistemas e a aplicação desta na construção de um simulador para espectrometria por fluorescência de raios X. O simulador foi construído com a capacidade de reproduzir uma fonte de radiação eletromagnética, amostras complexas e um conjunto de detectores. A modelagem dos detectores incorpora a capacidade de geração de imagens baseadas nas contagens registradas. Para validação do simulador, comparou-se os resultados espectrométricos com os resultados gerados por outro simulador já validado: o MCNP.

Lógica nebulosa aplicada a um sistema de detecção de intrusos em computação em nuvem.

O objetivo deste trabalho é avaliar os riscos de ocorrências de intrusos em um sistema de computação em nuvem para sistemas distribuídos utilizando lógica nebulosa. A computação em nuvem é um tema que vem sendo bastante abordado e vem alavancando discussões calorosas, tanto na comunidade acadêmica quanto em palestras profissionais. Embora essa tecnologia esteja ganhando mercado, alguns estudiosos encontram-se céticos afirmando que ainda é cedo para se tirar conclusões. Isto se deve principalmente por causa de um fator crítico, que é a segurança dos dados armazenados na nuvem. Para esta dissertação, foi elaborado um sistema distribuído escrito em Java com a finalidade de controlar um processo de desenvolvimento colaborativo de software na nuvem, o qual serviu de estudo de caso para avaliar a abordagem de detecção de intrusos proposta. Este ambiente foi construído com cinco máquinas (sendo quatro máquinas virtuais e uma máquina real). Foram criados dois sistemas de inferência nebulosos, para análise de problemas na rede de segurança implementados em Java, no ambiente distribuído. Foram realizados diversos testes com o intuito de verificar o funcionamento da aplicação, apresentando um resultado satisfatório dentro dessa metodologia.

Implementação de Visualização de Dados Tridimensionais de Malhas Irregulares no Processador Cell Broadband Engine.

A renderização de volume direta tornou-se uma técnica popular para visualização volumétrica de dados extraídos de fontes como simulações científicas, funções analíticas, scanners médicos, entre outras. Algoritmos de renderização de volume, como o raycasting, produzem imagens de alta qualidade. O seu uso, contudo, é limitado devido à alta demanda de processamento computacional e o alto uso de memória. Nesse trabalho, propomos uma nova implementação do algoritmo de raycasting que aproveita a arquitetura altamente paralela do processador Cell Broadband Engine, com seus 9 núcleos heterogêneos, que permitem renderização eficiente em malhas irregulares de dados. O poder computacional do processador Cell BE demanda um modelo de programação diferente. Aplicações precisam ser reescritas para explorar o potencial completo do processador Cell, que requer o uso de multithreading e código vetorizado. Em nossa abordagem, enfrentamos esse problema distribuindo a computação de cada raio incidente nas faces visíveis do volume entre os núcleos do processador, e vetorizando as operações da integral de iluminação em cada um. Os resultados experimentais mostram que podemos obter bons speedups reduzindo o tempo total de renderização de forma significativa.

Uma Metodologia para Auxiliar no Processo de Conversão de Bases Cartográficas Utilizando o Padrão da Estrutura de Dados Geoespaciais Vetoriais.

Na década de 80, o surgimento de programas de computadores mais amigáveis para usuários e produtores de informação e a evolução tecnológica fizeram com que as instituições, públicas e privadas, se aperfeiçoassem em estudos sobre sistemas de produção cartográfica apoiados por computador, visando a implementação de Sistemas de Informação Geográfica (SIG). A pouca simultaneidade de forças entre órgãos interessados, resultou em uma grande quantidade de arquivos digitais com a necessidade de padronização. Em 2007, a Comissão Nacional de Cartografia (CONCAR) homologou a Estrutura de Dados Geoespaciais Vetoriais (EDGV) a fim de minimizar o problema da falta de padronização de bases cartográficas. A presente dissertação tem como foco elaborar uma metodologia de trabalho para o processo de conversão de bases cartográficas digitais existentes no padrão da Mapoteca Topográfica Digital (MTD), do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), para o padrão da EDGV, bem como suas potencialidades e limitações para integração e padronização de bases cartográficas digitais. Será feita uma aplicação da metodologia utilizando a carta topográfica de Saquarema, na escala de 1:50.000, vetorizada na Coordenação de Cartografia (CCAR) do IBGE e disponível na Internet. Como a EDGV foi elaborada segundo técnicas de modelagem orientada a objetos, foi necessário um mapeamento para banco de dados relacional, já que este ainda é utilizado pela maioria dos usuários e produtores de informação geográfica. Um dos objetivos específicos é elaborar um esquema de banco de dados, ou seja, um banco de dados vazio contendo todas as classes de objetos, atributos e seus respectivos domínios existentes na EDGV para que possa ser utilizado no processo de produção cartográfica do IBGE. Este esquema conterá todas as descrições dos objetos e de seus respectivos atributos, além de já permitir que o usuário selecione o domínio de um determinado atributo em uma lista pré definida, evitando que ocorra erro no preenchimento dados. Esta metodologia de trabalho será de grande importância para o processo de conversão das bases cartográficas existentes no IBGE e, com isso, gerar e disponibilizar bases cartográficas no padrão da EDGV.

Otimização computacional e estudo comparativo das técnicas de extração de conhecimento de grandes repositórios de dados.

Ao se realizar estudo em qualquer área do conhecimento, quanto mais dados se dispuser, maior a dificuldade de se extrair conhecimento útil deste banco de dados. A finalidade deste trabalho é apresentar algumas ferramentas ditas inteligentes, de extração de conhecimento destes grandes repositórios de dados. Apesar de ter várias conotações, neste trabalho, irá se entender extração de conhecimento dos repositórios de dados a ocorrência combinada de alguns dados com freqüência e confiabilidade que se consideram interessantes, ou seja, na medida e que determinado dado ou conjunto de dados aparece no repositório de dados, em freqüência considerada razoável, outro dado ou conjunto de dados irá aparecer. Executada sobre repositórios de dados referentes a informações georreferenciadas dos alunos da UERJ (Universidade do Estado do Rio de Janeiro), irá se analisar os resultados de duas ferramentas de extração de dados, bem como apresentar possibilidades de otimização computacional destas ferramentas.

Base de dados e chaves electrónicas (ekeys): ferramentas úteis no diagnóstico e identificação de nemátodes fitoparasitas

Com o desenvolvimento das tecnologias de computação, o acesso à informação digital nos diversos domínios científicos tem revolucionado e facilitado a obtenção e utilização rápida de dados biológicos. Nos últimos anos, várias bases de dados (catálogos electrónicos) têm sido desenvolvidas, servindo de portal à biodiversidade existente em diversas áreas do globo (ex. Fauna Europaea, Tree of Life). Este tipo de informação permite a manutenção e a catalogação da biodiversidade existente a nível global; particularmente a biodiversidade de florestas, áreas cultivadas, ecossistemas aquáticos, bem como de espécies exóticas/invasivas encontradas nos diversos ecossistemas. Em 1999, foi detectada pela primeira vez, em Portugal e na Europa, o nemátode da madeira do pinheiro (Bursaphelenchus xylophilus, espécie de quarentena e classificada como A1 pela EPPO), associado ao pinheiro bravo (Pinus pinaster). Na sequência deste trabalho foram desenvolvidas diversas bases de dados, nomeadamente para as espécies do género Bursaphelenchus e outros géneros com espécies de elevado interesse económico (Aphelenchoides, Dolichodorus); bem como para outros grupos de espécies com especial interesse biológico (Laimaphelenchus, Parasitaphelenchus). A reunião deste tipo de informação possibilita a construção de matrizes, e a determinação dos caracteres diagnósticos mais importantes para a identificação das espécies, posteriormente utilizados na elaboração de chaves electrónicas politómicas (com base no sistema PICKEY, Dianov & Lobanov). A utilização e versatilidade deste sistema, nomeadamente para o diagnóstico e a identificação de nemátodes fitoparasitas de elevado interesse económico, é demonstrada como exemplo

Um metamodelo da linguagem de modelagem real time UML, de suporte à criação de dicionário de dados para ferramentas de modelagem de sistema tempo real, visando a verificação de consistência dos modelos

A computação de tempo real é uma das áreas mais desafiadoras e de maior demanda tecnológica da atualidade. Está diretamente ligada a aplicações que envolvem índices críticos de confiabilidade e segurança. Estas características, inerentes a esta área da computação, vêm contribuindo para o aumento da complexidade dos sistemas tempo real e seu conseqüente desenvolvimento. Isto fez com que mecanismos para facilitar especificação, delimitação e solução de problemas passem a ser itens importantes para tais aplicações. Este trabalho propõe mecanismos para atuarem no desenvolvimento de sistemas de tempo real, com o objetivo de serem empregados como ferramenta de apoio no problema da verificação de presença de inconsistências, que podem vir a ocorrer nos vários modelos gerados partir da notação da linguagem de modelagem gráfica para sistemas de tempo real - UML-RT(Unified Modeling Language for Real Time). Estes mecanismos foram projetados através da construção de um metamodelo dos conceitos presentes nos diagramas de classe, de objetos, de seqüência, de colaboração e de estados. Para construir o metamodelo, utiliza-se a notação do diagrama de classes da UML (Unified Modeling Language). Contudo, por intermédio das representações gráficas do diagrama de classes não é possível descrever toda a semântica presente em tais diagramas. Assim, regras descritas em linguagem de modelagem OCL (Object Constraint Language) são utilizadas como um formalismo adicional ao metamodelo. Com estas descrições em OCL será possível a diminuição das possíveis ambigüidades e inconsistências, além de complementar as limitações impostas pelo caráter gráfico da UML. O metamodelo projetado é mapeado para um modelo Entidade&Relacionamento. A partir deste modelo, são gerados os scripts DDL (Data Definition Language) que serão usados na criação do dicionário de dados, no banco de dados Oracle. As descrições semânticas escritas através de regras em OCL são mapeadas para triggers, que disparam no momento em que o dicionário de dados é manipulado. O MET Editor do SiMOO-RT é a ferramenta diagramática que faz o povoamento dos dados no dicionário de dados. SiMOO-RT é uma ferramenta orientada a objetos para a modelagem, simulação e geração automática de código para sistemas de tempo real.

Visualização de estruturas internas em volumes de dados multimodais

Com o aperfeiçoamento de técnicas de aquisição de imagens médicas, como, por exemplo, a tomografia computadorizada e ressonância magnética, a capacidade e a fidelidade do diagnóstico por imagens foram ampliadas. Atualmente, existe a tendência de utilizarem-se imagens através de diversas modalidades para um único diagnóstico, principalmente no caso de doenças graves. Entretanto, o registro e a fusão dessas imagens, chamadas mutimodais, em uma única representação 3D do paciente é uma arefa extremamente dif[icil, que consome tempo e que está sujeita a erros. Sendo assim, a integração de imagens de diferentes modalidades tem sido objeto de pesquisa sob a denominação de Visualização de Volumes de Dados Multimodais. Sistemas desenvolvidos com este objetivo são usados, principalmente, para combinar informações metabólicas e funcionais com dados de anatomia, aumentando a precisão do diagnóstico, uma vez que possibilitam extrrair uma superfície ou região da imagem que apresenta a anatomia, e, então, observar a atividade funcional na outra modalidade. Durante a análise de tais imagens, os médicos estão interessados e quantificar diferentes estruturas. Seusobjetivos envolvem, por exemplo, a visualização de artérias e órgãos do corpo humano para análise de patologias, tais como tumores, má-formações artério-venosas, ou lesões em relação às estuturas que as circundam. Assim, um dos principais obetivos de um algoritmo de visualização volumétrica é permitir a identificação e exploração de estruturas internas no volume. Como o volume é normalmente um "bloco de dados", não se pode visualizar o seu interior, a menos que se assuma que é possível ver através de voxels transparentes, ou que é possivel remover voxels que estão na frente na qual o usuário está interessado, o que foi feito através de técnicas de segmentação ou de corte. Este trabalho presenta uma abordagem para a visualização de estruturas internas em volumes de dados multimodais. A abordagem está fundamentada na utilização de ferramentas de corte, tanto geométricas quanto baseadas em conteúdo, evitando, assim, o uso de técnicas de segmentação; e na integração dos dados multimodais na etapa de acumulação de pipeline de visualização volumétrica. Considerando que as aplicações que suportam este tipo de visualização envolvem a integração de várias ferramentas, tais como registro, corte e visualização, também é apresentado o projeto de um framework que permite esta integração e um alto grau de interação com usuário. Para teste e validação das técnicas de visualização de estruturas internas propostas e do algoritmo desenvolvido, que consiste numa extensão do algoritmo de ray casting tradicional, foram implementadas algumas classes desse framework. Uma revisão baseada na análise e na classificação das ferramentas de corte e funções de transferências, que correspondem a técnicas que permitem visualizar estruturas internas, também é apresentada.

Análise de interdependência dos habilitadores tecnológicos, empresariais e humanos no desenvolvimento de base de dados pessoal

Trata do uso dos dados pessoais integrado aos serviços digitais (e-services), criando um ambiente único para gerenciamento e uso destes, denominado de solução de base de dados pessoal. Além de descrever e caracterizar o ambiente e os componentes desta nova solução, são discutidas ações e desenvolvimentos requeridos para os seus principais habilitadores: humanos, tecnológicos e empresariais

Visualização em tempo real de dados volumétricos dinâmicos usando hardware gráfico

Dados volumétricos temporais são usados na representação de fenômenos físicos em várias aplicações de visualização científica, pois tais fenômenos são complexos, alteram-se com o tempo e não possuem uma forma de representação definida. Uma solução é usar amostragens sobre um espaço de forma geométrica simples que contém o fenômeno (um cubo, por exemplo), discretizado ao longo de uma grade em células de mesmo formato e usualmente chamado de volume de amostragem. Este volume de amostragem representa um instante da representação do fenômeno e, para representar dados temporais, simplesmente enumera-se tantos volumes quanto forem as diferentes instâncias de tempo. Esta abordagem faz com que a representação seja extremamente custosa, necessitando de técnicas de representação de dados para comprimir e descomprimir os mesmos. Este trabalho apresenta uma nova abordagem para compressão de volumes de dados temporais que permite a visualização em tempo real destes dados usando hardware gráfico. O método de compressão usa uma representação hierárquica dos vários volumes de dados dentro da memória do hardware gráfico, referenciados pelo hardware como texturas 3D. O método de compressão tem melhor desempenho para dados volumétricos esparsos e com alto grau de coerência (espacial e temporal). A descompressão destes dados é feita por programas especiais que são executados no próprio hardware gráfico. Um estudo de caso usando o método de compressão/descompressão proposto é apresentado com dados provenientes do Projeto MAPEM (Monitoramento Ambiental em Atividades de Perfuração Exploratória Marítima). O objetivo do projeto é propor uma metodologia para o monitoramento dos efeitos das descargas de materiais no ecossistema marinho durante a perfuração de um poço de petróleo. Para estimar certos descarregamentos de fluidos, o projeto usa um simulador CFD que permite mostrar tais descarregamentos, gerando grades planares e uniformes 2D ou 3D em qualquer instante de tempo durante a simulação.

Avaliação da compressão de dados e da qualidade de imagem em modelos de animação gráfica para web : uma nova abordagem baseada em complexidade de Kolmogorov

Este trabalho versa sobre a avaliação da compressão de dados e da qualidade de imagens e animações usando-se complexidade de Kolmogorov, simulação de máquinas e distância de informação. Complexidade de Kolmogorov é uma teoria da informação e da aleatoriedade baseada na máquina de Turing. No trabalho é proposto um método para avaliar a compressão de dados de modelos de animação gráfica usando-se simulação de máquinas. Também definimos formalmente compressão de dados com perdas e propomos a aplicação da distância de informação como uma métrica de qualidade de imagem. O desenvolvimento de uma metodologia para avaliar a compressão de dados de modelos de animação gráfica para web é útil, a medida que as páginas na web estão sendo cada vez mais enriquecidas com animações, som e vídeo, e a economia de banda de canal tornase importante, pois os arquivos envolvidos são geralmente grandes. Boa parte do apelo e das vantagens da web em aplicações como, por exemplo, educação à distância ou publicidade, reside exatamente na existência de elementos multimídia, que apoiam a idéia que está sendo apresentada na página. Como estudo de caso, o método de comparação e avaliação de modelos de animação gráfica foi aplicado na comparação de dois modelos: GIF (Graphics Interchange Format) e AGA (Animação Gráfica baseada em Autômatos finitos), provando formalmente que AGA é melhor que GIF (“melhor” significa que AGA comprime mais as animações que GIF). Foi desenvolvida também uma definição formal de compressão de dados com perdas com o objetivo de estender a metodologia de avalição apresentada Distância de informação é proposta como uma nova métrica de qualidade de imagem, e tem como grande vantagem ser uma medida universal, ou seja, capaz de incorporar toda e qualquer medida computável concebível. A métrica proposta foi testada em uma série de experimentos e comparada com a distância euclidiana (medida tradicionalmente usada nestes casos). Os resultados dos testes são uma evidência prática que a distância proposta é efetiva neste novo contexto de aplicação, e que apresenta, em alguns casos, resultados superiores ao da distância euclidiana. Isto também é uma evidência que a distância de informação é uma métrica mais fina que a distância euclidiana. Também mostramos que há casos em que podemos aplicar a distância de informação, mas não podemos aplicar a distância euclidiana. A métrica proposta foi aplicada também na avaliação de animações gráficas baseadas em frames, onde apresentou resultados melhores que os obtidos com imagens puras. Este tipo de avaliação de animações é inédita na literatura, segundo revisão bibliográfica feita. Finalmente, neste trabalho é apresentado um refinamento à medida proposta que apresentou resultados melhores que a aplicação simples e direta da distância de informação.

Proposição de um método para avaliação de empresa de computação gráfica: um estudo de caso da dreamworks animation

Avaliar uma empresa nos dias de hoje é algo corriqueiro e relativamente fácil de ser feito, na maioria dos casos, quando a empresa se adequa as metodologias disponíveis. Este trabalho se propõe a avaliar uma empresa que possui características impares, dificultando o uso dos métodos mais tradicionais hoje em uso. A empresa Dreamworks Animation SKG, estúdio norte-americano especializado me produções áudio visuais em computação gráfica para o cinema, possui é caracterizada por possuir em sua maioria ativos intangíveis, tanto como matéria prima quanto produto final, são historias que se convertem em filmes animados por computador. Este cenário propicia algumas peculiaridades, como por exemplo, a dificuldade de previsão dados financeiros futuros, devido às receitas da empresa estarem fortemente ligadas ao sucesso e/ou fracasso das produções lançadas. Como se trata de conteúdo muito subjetivo, como tudo que é relativo à arte. O trabalho apontou a proposta de uma solução que permite certa confiabilidade na previsão de receitas geradas pelo lançamento de uma produção. Há uma forte relação entre a receptividade do lançamento em seus dias de estréia e o alto retorno gerado pelo mesmo, o que não acontece com a relação entre o custo da produção e seu sucesso nas bilheterias.

A eficiência da descentralização na computação forense do Departamento de Polícia Técnica do Estado da Bahia

Este estudo teve como objetivo verificar até que ponto o processo de descentralização adotado pelo Departamento de Polícia Técnica da Bahia (DPT-BA) foi eficiente no atendimento às demandas de perícias de Computação Forense geradas pelas Coordenadorias Regionais de Polícia Técnica (CRPTs) do interior do Estado. O DPT-BA foi reestruturado obedecendo aos princípios da descentralização administrativa, seguindo a corrente progressista. Assumiu, com a descentralização, o compromisso de coordenar ações para dar autonomia às unidades do interior do Estado, com a criação de estruturas mínimas em todas as esferas envolvidas, com ampla capacidade de articulação entre si e com prestação de serviços voltados para um modelo de organização pública de alto desempenho. Ao abordar a relação existente entre a descentralização e a eficiência no atendimento à demanda de perícias oriundas do interior do estado da Bahia, o estudo, por limitações instrumentais, se manteve adstrito ao campo das perícias de Computação Forense, que reflete e ilustra, de forma expressiva, o cenário ocorrido nas demais áreas periciais. Inicialmente foram identificadas as abordagens teóricas sobre descentralização, evidenciando as distintas dimensões do conceito, e, em seguida, sobre a Computação Forense. Foram realizadas pesquisa documental no Instituto de Criminalística Afrânio Peixoto (Icap) e pesquisa de campo por meio de entrevistas semiestruturadas com juízes de direito lotados nas varas criminais de comarcas relacionadas ao cenário de pesquisa e com peritos criminais das Coordenações Regionais, das CRPTs e da Coordenação de Computação Forense do Icap. Correlacionando os prazos de atendimento que contemplam o conceito de eficiência  definido pelos juízes de direito entrevistados, clientes finais do trabalho pericial  e os prazos reais  obtidos mediante a pesquisa documental  os dados revelaram alto grau de ineficiência, morosidade e inadimplência, além de realidades discrepantes entre capital e interior. A análise das entrevistas realizadas com os peritos criminais revelou um cenário de insatisfação e desmotivação generalizadas, com a centralização quase absoluta do poder decisório, demonstrando que o processo de descentralização praticado serviu, paradoxalmente, como uma ferramenta de viabilização e camuflagem da centralização.

Abstração de dados [Audiodescrição]

Versão com menu acessível para leitores de tela e vídeo com audiodescrição.