Modelagem de articulações para humanos virtuais baseada em anatomia

Técnicas de Processamento de Imagens e de Computação Gráfica vêm sendo empregadas há bastante tempo para o diagnóstico por imagens em Medicina. Mais recentemente, aplicações baseadas em modelos anatômicos, tanto extraídos de volumes de imagens como criados com base em estudos de anatomia, despontam com força. Tais modelos visam suportar simulação de movimento e de fisiologia. Porém, para que isso se torne realidade, modelos anatômicos do corpo humano precisam ser construídos e aperfeiçoados. Entre outras funcionalidades, esses modelos devem ser capazes de representar o movimento articulado do corpo humano. O problema de modelagem das articulações já foi considerado em diversos trabalhos, principalmente em Robótica e Animação. Entretanto, esses trabalhos não levaram em conta fidelidade anatômica com profundidade suficiente para que pudessem ser utilizados em aplicações de Medicina. O principal objetivo deste trabalho, portanto, é a criação de uma estratégia de representação de articulações embasada em características anatômicas para modelagem de esqueletos humanos virtuais. Um estudo da anatomia do esqueleto humano é apresentado, destacando os tipos de articulações humanas e aspectos do seu movimento. Também é apresentado um estudo dos modelos de articulações encontrados na literatura de Computação Gráfica, e são comentados alguns sistemas de software comercial que implementam corpos articulados. Com base nesses dois estudos, procurou-se identificar as deficiências dos modelos existentes em termos de fidelidade anatômica e, a partir disso, propor uma estratégia de representação para articulações humanas que permitisse a construção de corpos humanos virtuais anatomicamente realísticos. O modelo de articulações proposto foi projetado com o auxílio de técnicas de projeto orientado a objetos e implementado no âmbito do projeto Virtual Patients. Usando as classes do modelo, foi construído um simulador de movimentos, que recebe a descrição de um corpo articulado através de um arquivo em formato XML e apresenta uma animação desse corpo. A descrição do movimento também é especificada no mesmo arquivo. Esse simulador foi utilizado para gerar resultados para verificar a correção e fidelidade do modelo articular. Para isso, um joelho virtual foi construído, seus movimentos foram simulados e comparados com outros joelhos: o modelo de outro simulador, um modelo plástico anatômico e o joelho real.

Centralidade espacial : uma nova operacionalização do modelo baseada em um Sistema de Informações Geográficas

Neste trabalho realizou-se a vinculação entre o Modelo de Centralidade e um Sistema de Informações Geográficas. A motivação para a realização dessa tarefa surgiu do reconhecimento de que as principais ferramentas utilizadas atualmente em análises espaciais urbanas – Modelos Urbanos e SIGs – apresentam sérias limitações, e que sua união em uma nova ferramenta pode superar muitas dessas limitações. Propôs-se então uma estrutura básica de Sistemas de Suporte ao Planejamento (PSS) que fosse capaz de oferecer suporte efetivo às diversas etapas do processo de planejamento. Essa estrutura serve como base de apoio para a construção da nova ferramenta, cujo objetivo foi testar duas hipóteses: a) A união de Sistemas de Informação Geográficas e o Modelo de Centralidade pode aumentar a qualidade de análises espaciais urbanas, através de aspectos como visualização e precisão dos resultados, e rapidez, facilidade e flexibilidade na realização das análises. b) Sistemas de Informações Geográficas podem contribuir para operacionalizar novos aportes teóricos no Modelo de Centralidade, principalmente através das capacidades de manipulação de elementos espaciais A ferramenta foi construída através de rotinas de personalização do ArcView (scripts), em conjunto com módulos analíticos externos, em forma de DLL, construídos em Delphi. Os scripts se encarregam de compilar os dados necessários à análise de Centralidade, referentes ao traçado e à quantidade e qualidade das formas edificadas, e alimenta o módulo analítico com as informações necessárias. Este as processa e retorna os resultados aos scripts, que então preenchem as tabelas de atributos referentes às unidades espaciais, deixando-as prontas para serem submetidas aos procedimentos de geração de mapas e cruzamentos de dados usualmente realizadas pelos SIGs “comuns”. Para testar a hipótese “a”, realizou-se um estudo de caso na cidade de Pato Branco (PR) para avaliar o desempenho da ferramenta quando aplicada a uma situação próxima da realidade. O desempenho da ferramenta mostrou-se bastante satisfatório, quando comparado com o método tradicional de análise da Centralidade. A organização dos dados foi beneficiada, assim como o tempo de realização das análises, aumentando a flexibilidade para a realização de testes com diferentes configurações. Para testar a hipótese “b”, propôs-se uma pequena alteração no Modelo de Centralidade, que atribuiu pesos diferenciados às conexões entre elementos espaciais, como forma de tentar superar algumas das limitações das representações utilizadas até o momento. Dessa forma, os ângulos entre os trechos de logradouros passaram a definir custos diferenciados entre trechos, que por sua vez influenciavam na determinação dos caminhos mínimos entre trechos, dado essencial para o conceito de Centralidade Ficou provado então que é possível operacionalizar novos aportes teóricos ao modelo de Centralidade utilizando as capacidades de manipulação de dados espaciais oferecidas pelos SIGs, ainda que a validade do aporte utilizado neste trabalho não tenha sido testada. Outras conclusões do estudo são a adequação da estrutura modular da ferramenta, a necessidade de bases de dados completas e adequadas desde o ponto de vista do modelo de dados, e o reconhecimento de um vasto campo de experimentações a serem feitas como evolução natural das idéias apresentadas aqui.

Uma Linguagem visual de consulta a XML baseada em ontologias

O volume de informações armazenadas e representadas em XML cresce rapidamente, abrangendo desde a Web até bancos de dados corporativos. Nesse contexto, surge a necessidade de mecanismos de recuperação de dados nesse formato que sejam, ao mesmo tempo, mais eficientes e mais eficazes. Várias propostas de linguagens de consulta têm sido feitas, dentre as quais podem ser citadas XQL, XML-QL e Quilt. Essas linguagens, todas textuais, são mais indicadas para manipulação programática ou para usuários experientes. Visando atingir também os usuários menos experientes, foram propostas linguagens visuais, tais como XML-GL e Xing. Todas essas linguagens, entretanto, apresentam duas características comuns: a) o usuário precisa conhecer, pelo menos em um certo nível, a estrutura interna dos documentos; b) a mesma informação, se armazenada de formas diferentes, exige instruções de consulta diferentes. A solução para esses problemas apresentada neste trabalho envolve a utilização de um modelo conceitual para representar os conceitos e as relações entre conceitos que ocorrem em documentos XML pertencentes a um determinado domínio de problema. O modelo conceitual é representado por uma ontologia do domínio do problema. Essa associação permite que consultas possam ser elaboradas tendo como base os conceitos da ontologia. Para permitir a associação da ontologia a conjuntos de documentos XML, apresentam-se regras de mapeamento que permitem definir se um documento XML é compatível com uma determinada ontologia. A partir dessa definição, propõe-se uma linguagem visual para consultas a documentos XML com base em ontologias, e apresenta-se uma proposta de interface visual para essa linguagem.

Administração baseada em valor : uma abordagem conceitual comparada com a realidade de uma empresa do ramo de telecomunicações

O presente trabalho trata da Administração Baseada em Valor (VBM do inglês Value Based Management), que é uma ferramenta de auxílio à administração de empresas, que busca a identificação de value drivers, que são controles internos a serem monitorados, que devem abranger os principais pontos vistos pelo mercado como criadores de valor, pois o objetivo central da VBM é a majoração de valor para o acionista. A VBM também se utiliza do fluxo de caixa descontado (DCF do inglês Discounted Cash Flow). O objetivo central desta dissertação é fazer uma análise comparativa da estrutura interna de funcionamento e acompanhamento e dos controles de uma organização do segmento de telecomunicações com a filosofia da VBM, identificando o distanciamento de uma para com a outra. A empresa pesquisada é a Dígitro Tecnologia Ltda., de Florianópolis, que não utiliza a VBM. É uma pesquisa quantitativa e foi desenvolvida através do método de estudo de caso. Sua investigação foi dividida em três pontos principais: (1) a identificação, na empresa, da estrutura básica necessária para a implantação da Administração Baseada em Valor, (2) os itens necessários para se montar um DCF e (3) os controles internos possuídos pela organização, que possam servir como value drivers ou suas intenções de implantar controles. O estudo de caso foi único e exploratório, contando com a aplicação de entrevistas semi-estruturadas, observação direta e coleta de documentos. Conclui-se que a organização pesquisada está distante da filosofia da VBM, porém, com intenção de utilizar-se de inúmeros conceitos da Administração Baseada em Valor para auxiliar sua gestão.

XML Integrator: interoperabilidade de Fontes de Dados Heterogêneas, baseada no Mapeamento de Esquemas Conceituais

O acesso integrado a informações provenientes de banco de dados autônomos e heterogêneos, localizadas em diferentes ambientes de hardware e software, vem sendo amplamente pesquisado pela comunidade de banco de dados, com diversas soluções propostas. A maioria delas baseia-se na comparação e na integração ou mapeamento dos esquemas conceituais dos bancos de dados participantes, implementados através de uma camada adicional de software, em um nível superior ao dos bancos de dados existentes. Inicialmente, as metodologias de acesso integrado eram limitadas às informações provenientes de banco de dados. Entretanto, com o crescimento das redes de computadores e, conseqüentemente, com a intensa utilização da Internet, novas fontes de informações passaram a ser utilizadas neste ambiente, tais como fontes de dados semi-estruturadas. Estender o acesso integrado também a esses tipos de informações tornou-se importante. Este trabalho tem como objetivo propor a utilização de um metamodelo XML como modelo de dados canônico, através do qual é possível obter a representação conceitual dos esquemas de exportação provenientes de bancos de dados relacionais, objeto-relacionais e documentos XML, permitindo, desta forma, o acesso integrado a fontes de dados estruturadas e semi-estruturadas, a partir de metodologias inicialmente voltadas à interoperabilidade de banco de dados heterogêneos. Além do metamodelo apresentado, este trabalho incluiu o desenvolvimento da ferramenta XML Integrator, cujo objetivo é fornecer ao usuário mecanismos de apoio ao processo conversão dos esquemas conceituais locais de fontes de dados heterogêneas para o Metamodelo XML, bem como de extração de um esquema conceitual correspondente a um documento XML ou a uma classe de documentos XML. Para isso, a ferramenta utiliza interfaces gráficas, que guiam o usuário através dos diversos passos, desde a seleção da fonte de dados a ser convertida, até a geração do esquema de exportação propriamente dito.

Análise da confiabilidade de produtos baseada em dados de utilização da garantia

Empresas de manufatura alocam uma grande quantidade de recursos no projeto de produtos confiáveis. Quando adequadamente projetados, tais produtos apresentam um número mínimo de falhas operacionais durante seu período de garantia e, de forma geral, durante sua vida útil. Falhas incorridas durante o período de garantia do produto implicam em custos indesejáveis. Assim, a incidência dessas falhas, bem como sua natureza, são normalmente registradas pelas empresas, na busca de informações que permitam aprimorar o projeto de produtos. Modelos de confiabilidade apropriados para estudos de engenharia são freqüentemente desenvolvidos a partir da análise de informações de desempenho em campo dos produtos de interesse. Esta dissertação propõe e exemplifica uma metodologia de análise de confiabilidade de produtos manufaturados, utilizando as informações disponíveis de volume produzido em um período de tempo e dados de tempos-até-falha obtidos da utilização da garantia do produto analisado. Como aplicação, foi realizada a modelagem da distribuição de confiabilidade de um modelo de aparelho condicionador de ar individual. Além da definição do modelo de distribuição da confiabilidade do produto e seus parâmetros, foram identificados os componentes críticos do sistema, os quais apresentam maior impacto sobre a confiabilidade do produto, quando ocorre melhoria de suas distribuições individuais de confiabilidade O trabalho apresenta, também, uma introdução sobre a teoria e princípio de funcionamento de unidades condicionadoras de ar, bem como uma revisão sobre os conceitos teóricos de confiabilidade, estimativas de parâmetros de modelos de distribuições, métodos de modelagens de distribuições e avaliação de confiabilidade utilizados na metodologia proposta.

Abordagem baseada em objetivos para construção de casos de uso e cenários

Para o desenvolvimento de sistemas interativos que respeitem critérios de usabilidade em adição aos critérios de qualidade convencionais, é necessário que, desde suas primeiras etapas, as áreas de Engenharia de Software (ES) e de Interação Humano- Computador (IHC) sejam consideradas, simultaneamente e de maneira integrada. Essas duas áreas investigam modelos, conceitos, técnicas e práticas que refletem diferentes perspectivas sobre a atividade de desenvolvimento, uma orientada mais ao sistema (ES) e outra, mais ao usuário (IHC). Para conciliar estas perspectivas, é necessário o estabelecimento de um entendimento mútuo e a utilização conjunta e integrada de conceitos, técnicas e práticas de desenvolvimento de ambas as áreas. Este trabalho visa mostrar as possibilidades desta integração, através da combinação dos conceitos de Casos de Uso (Use Cases) e Cenários (Scenarios), importantes técnicas de modelagem amplamente utilizadas respectivamente nas áreas de ES e IHC, em diferentes contextos, com diferentes visões; mas apresentando similaridades valiosas para propiciarem o uso complementar de ambas as técnicas. Para sistematizar esta integração, é proposta uma abordagem teleológica – baseada em objetivos – de construção sistemática de casos de uso com quatro diferentes níveis de abstração, desde os mais abstratos casos de uso essenciais até os cenários, aqui utilizados como instâncias concretas de casos de uso. Com esta abordagem, pretende-se construir um modelo de casos de uso que permita especificar requisitos funcionais, conjuntamente com requisitos de interação, de maneira compreensível e praticável e que sirva como ponto de partida à continuidade do desenvolvimento orientado a objetos de software. Com o intuito de exemplificar a proposta, é descrita e discutida a aplicação passo a passo desta abordagem a um exemplo.

Animação bidimensional para World Wide Web baseada em autômatos finitos

Este trabalho aplica a Teoria de Autômatos na proposição de uma nova alternativa para prover animações 2D na World Wide Web, verificando as contribuições alcançadas para as questões relacionadas ao espaço de armazenamento, reutilização e manutenção do conteúdo e suporte à recuperação de informação. Para este objetivo, é proposto o modelo AGA (Animação Gráfica baseada em Autômatos Finitos), o qual especifica a animação a partir de uma estrutura baseada em autômatos finitos com saída. Esse modelo é definido de tal forma que os mesmos autômatos utilizados na especificação, ao serem simulados, realizam o controle da animação durante a apresentação. O modelo AGA apresenta características que favorecem a redução do espaço de armazenamento da animação, provêem suporte à recuperação de informação, colaboram com a reutilização e manutenção do conteúdo das animações. Uma implementação multiplataforma foi desenvolvida para apresentar animações especificadas nesse modelo na Web. Essa implementação proporciona a elaboração de consultas ao conteúdo da animação, além dos recursos tradicionais de reprodução. A partir dessa implementação, o AGA foi submetido a um estudo de caso prático, onde os resultados obtidos são comparados com o produzidos pelo GIF (Graphic Interchange Format). Esse comparativo demonstra que o AGA possui várias vantagens em relação à estrutura adotada pelo GIF. O modelo AGA é estendido utilizando autômatos temporizados para prover restrições temporais às especificações e também ampliar as funcionalidades de interação com o observador da animação. Essa extensão, chamada de modelo AGA-S (Animação Gráfica baseada em Autômatos Temporizados Sincronizados), é definida a partir do autômato temporizado proposto por Alur e Dill. Para esse modelo, é definida uma operação formal para sincronização dos componentes da animação e adicionada uma estrutura baseada em autômatos finitos para controlar a interação do observador com a animação.

Uma Solução baseada em políticas para gerenciamento integrado de QoS e Multicast em redes IP

Aplicações como videoconferência, vídeo sob-demanda, aplicações de ensino a distância, entre outras, utilizam-se das redes de computadores como infra-estrutura de apoio. Mas para que tal uso seja efetivo, as redes de computadores, por sua vez, devem fornecer algumas facilidades especiais para atender às necessidades dessas aplicações. Dentre as facilidades que devem ser fornecidas estão os suportes à qualidade de serviço (QoS - Quality of Service) e as transmissões multicast. Além do suporte a QoS e multicast nas redes, é necessário fornecer um gerenciamento da rede adequado às expectativas de tais aplicações. Soluções que fornecem gerenciamento de forma individual para tais facilidades, já foram propostas e implementadas. Entretanto, estas soluções não conseguem agir de modo integrado, o que torna a tarefa do gerente da rede extremamente complexa e difícil de ser executada, pois possibilitam um fornecimento não adequado das facilidades desejadas às aplicações. Nesta dissertação é apresentada uma solução para gerenciamento integrado de QoS e multicast. Fazem parte da solução: a definição e implementação de uma arquitetura para gerenciamento integrado de QoS e multicast, utilizando gerenciamento baseado em políticas (PBNM - Policy-Based Network Management), além da validação da solução proposta através da implementação de um protótipo. Um ambiente, condições de teste, e análise dos resultados obtidos, também são apresentados durante a dissertação.

Navegação exploratória baseada em problemas de valores de contorno

Este trabalho apresenta e discute uma estratégia e discute uma estratégia inédita para o problema de exploração e mapeamento de ambientes desconhecidos usandoo robô NOMAD 200. Esta estratégia tem como base a solução numéricqa de problemas de valores de contorno (PVC) e corresponde ao núcleo da arquitetura de controle do robô. Esta arquitetura é similar à arquitetura blackboard, comumente conhecida no campo da Inteligência Artificial, e é responsável pelo controle e gerenciamento das tarefas realizadas pelo robô através de um programa cleinte. Estas tarefas podem ser a exploração e o mapeamento de um ambiente desconhecido, o planejamento de caminhos baseado em um mapa previamente conhecido ou localização de um objeto no ambiente. Uma características marcante e importante é que embora estas tarefas pareçam diferentes, elas têm em comum o mesmo princípio: solução de problemas de valores de contorno. Para dar sustentabilidade a nossa proposta, a validamos através de inúmeros experimentos, realizados e simulação e diretamente no robô NOMAD 200, em diversos tipos de ambientes internos. Os ambientes testados variam desde labirintos formados por paredes ortogonais entre si até ambientes esparsos. Juntamente com isso, introduzimos ao longo do desenvolvimento desta tese uma série de melhorias que lidam com aspectos relacionados ao tempo de processamento do campo potencial oriundo do PVC e os ruídos inseridos na leitura dos sensores. Além disso, apresentamos um conjunto de idéias para trabalhos futuros.

Um modelo de competição baseada em tempo nos mercados financeiros

O objetivo deste trabalho é modelar o comportamento estratégico dos indivíduos diante de um choque estocástico que desloca o preço de determinado ativo financeiro do seu equilíbrio inicial. Investiga-se o caminho do preço de mercado em direção ao novo equilíbrio, conduzido pelas sucessivas negociações dos agentes em busca de oportunidades de obter lucros imediatos. Os operadores, que por suposição possuem funções de utilidade avessas ao risco, devem escolher a quantidade ótima transacionada e quanto devem aguardar para executar as suas ordens, tendo em vista a diminuição da volatilidade do preço do ativo à medida que as transações se sucedem após o choque. Procura-se demonstrar que os operadores que aceitam incorrer em riscos mais elevados negociam com maior frequência e em volumes e velocidades maiores, usufruindo lucros esperados mais altos que os demais.

Desenvolvimento de metodologia de rating baseada no modelo ordered probit

Nos últimos anos o mercado de crédito brasileiro apresentou grande crescimento em termos de volume e modalidade de operações de crédito. Além disso, observou-se também o aumento da participação dos bancos nesse setor, principais intermediários financeiros da economia. Com isso, em um mercado em desenvolvimento, torna-se cada vez mais importante a correta avaliação e administração do risco financeiro envolvido nas operações: o risco de crédito. Nesse contexto, a classificação de rating surge como referência para investidores. No entanto, como o mercado bancário brasileiro ainda é pouco desenvolvido, apenas instituições de grande porte são classificados pelas agências de rating em funcionamento no país. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de rating baseada no modelo ordered probit, que seja capaz de replicar o nível de rating de uma determinada agência, e assim conseguir estimar o nível de rating para aqueles bancos que não têm a referida classificação de rating

Proposta de fundamentos habilitadores para a gestão da manutenção em indústrias de processamento contínuo baseada nos princípios da manutenção de classe mundial

Com a abertura do mercado brasileiro e aumento da pressão competitiva, as organizações têm buscado incessantemente a melhoria de desempenho de seus processos produtivos. Dentro deste contexto, surge a Manufatura de Classe Mundial, que se caracteriza pela alta disponibilidade e flexibilidade dos meios de produção. Para o alcance desse estágio na manufatura, a manutenção industrial é um elemento chave, que, adaptada ao ambiente de competição globalizado, caracteriza o que se chama de Manutenção de Classe Mundial (MCM), representando um importante diferencial competitivo. Nas Indústrias de Processamento Contínuo do segmento petroquímico, em particular, a manutenção industrial tem papel ainda mais decisivo, ao assegurar o funcionamento estável e seguro dos equipamentos e instalações a custos otimizados, sem comprometimento da saúde e segurança dos trabalhadores e com respeito ao meio ambiente. Apresenta-se nesta dissertação uma proposta de fundamentos habilitadores para a implantação de um sistema de gerenciamento de manutenção, totalmente integrado com o processo produtivo, desenvolvido e aplicado numa refmaria de petróleo brasileira. Os fundamentos selecionados com base nos princípios da MCM,juntamente com outros temas relevantes como planejamento e gestão estratégica, estrutura e aspectos organizacionais, mapeamento de processo, terceirização, suprimento de materiais e sobressalentes e política de Segurança, Meio Ambiente e Saúde Ocupacional, apresentam-se como decisivos para o sucesso do sistema de manutenção implementado.

Mensuração de brand equity baseada no consumidor : avaliação de escala multidimensional

Este trabalho constitui-se de um estudo acerca da aplicabilidade da escala multidimensional para mensuração de brand equity baseada no consumidor, desenvolvida por Yoo e Donthu (2001) no contexto brasileiro. A escala foi reaplicada a uma amostra de 263 entrevistados, via internet. A avaliação da escala através de análise fatorial exploratória e de análise fatorial confirmatória verificou a sua validade para o contexto brasileiro. A escala multidimensional de brand equity é composta de três dimensões desenvolvidas com base nos estudos de Kevin L. Keller e David A. Aaker: qualidade percebida, lealdade e lembrança e associações à marca.

Uma Arquitetura reflexiva baseada na web para ambiente de suporte a processo

A presente tese visa contribuir na construção de ambientes de desenvolvimento de software através da proposição de uma arquitetura reflexiva para ambiente de suporte a processo, nomeada WRAPPER (Webbased Reflective Architecture for Process suPport EnviRonment). O objetivo desta arquitetura é prover uma infra-estrutura para um ambiente de suporte a processo de software, integrando tecnologias da World Wide Web, objetos distribuídos e reflexão computacional. A motivação principal para esta arquitetura vem da necessidade de se obter maior flexibilidade na gerência de processo de software. Esta flexibilidade é obtida através do uso de objetos reflexivos que permitem a um gerente de processo obter informações e também alterar o processo de software de forma dinâmica. Para se obter um ambiente integrado, a arquitetura provê facilidades para a agregação de ferramentas CASE de plataformas e fabricantes diversos, mesmo disponibilizadas em locais remotos. A integração de ferramentas heterogêneas e distribuídas é obtida através do uso de tecnologias Web e de objetos distribuídos. Reflexão computacional é usada no ambiente tanto para extrair dados da execução do processo, quanto para permitir a adaptação do mesmo. Isto é feito através da introdução e controle de meta-objetos, no metanível da arquitetura, que podem monitorar e mesmo alterar os objetos do nível base. Como resultado, a arquitetura provê as seguintes características: flexibilidade na gerência de processo, permitindo o controle e adaptação do processo; distribuição do ambiente na Web, permitindo a distribuição de tarefas do processo de software e a integração de ferramentas em locais remotos; e heterogeneidade para agregar componentes ao ambiente, permitindo o uso de ferramentas de plataformas e fornecedores diversos. Neste contexto, o presente trabalho apresenta a estrutura da arquitetura reflexiva, bem como os mecanismos usados (e suas interações) para a modelagem e execução de processo dentro do ambiente de suporte ao processo de software.