Data analytics: abordagem para visualização da informação

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão de Sistemas de Informação

Análise invasiva e não invasiva do fuso meiótico de oócitos humanos obtidos de ciclos estimulados: dados preliminares

OBJETIVOS: Avaliar a concordância entre as técnicas de microscopia de polarização e microscopia confocal na avaliação do fuso meiótico de oócitos humanos maturados in vivo. MÉTODOS: Estudo prospectivo que avaliou oócitos com o primeiro corpúsculo polar extruído obtidos de mulheres inférteis submetidas à estimulação ovariana para realização de injeção intracitoplasmática de espermatozoide. Os oócitos com o primeiro corpúsculo polar extruído foram avaliados por meio da microscopia de polarização e, imediatamente após, foram fixados e corados para avaliação dos microtúbulos e cromatina pela microscopia confocal de alto desempenho. Foram comparadas as técnicas de microscopia de polarização e confocal, de acordo com a visualização ou não do fuso meiótico pela microscopia de polarização e a presença ou não de anomalias meióticas à análise pela microscopia confocal. Foram calculados os intervalos de confiança, o índice de Kappa e a concordância entre as metodologias, considerando a análise da microscopia de imunofluorescência como padrão-ouro para avaliação de normalidade do fuso e distribuição cromossômica oocitária. RESULTADOS: Observou-se que 72,7% dos oócitos em metáfase II com fuso celular não visível à polarização apresentaram anormalidades meióticas à análise confocal e que 55,6% dos oócitos em metáfase II com fuso celular visível à polarização apresentaram-se como oócitos anormais à análise confocal. Somente 44,4% dos oócitos com fuso celular visível à polarização apresentaram-se como normais à análise confocal. A concordância entre os métodos foi de 51,1% (Kappa: 0,11; IC95% -0,0958 - 0,319). CONCLUSÕES: A baixa concordância entre a microscopia de polarização e a confocal na avaliação do fuso meiótico oocitário sugere que a visualização do fuso meiótico de oócitos humanos em metáfase II pela microscopia de polarização tem limitado o valor preditivo de normalidade meiótica oocitária.

Bifocal tree : uma técnica para visualização de estruturas hierárquicas

Estruturas de informações organizadas hierarquicamente estão presentes em muitas áreas. Pode-se citar como exemplos diagramas organizacionais, árvores genealógicas, manuais, estruturas de diretórios, catálogos de bibliotecas, etc. Na última década, várias técnicas têm sido desenvolvidas a fim de permitir a navegação em espaços de informações organizados dessa forma. Essas técnicas buscam proporcionar uma melhor percepção de alguns atributos ou fornecer mecanismos de interação adicionais que vão além da tradicional navegação com barras de rolagem ou câmeras 3D em visualização bi e tridimensional, respectivamente. Dentre as várias alternativas de representação utilizadas nas diversas técnicas para dados hierárquicos destacam-se dois grandes grupos: as que utilizam a abordagem de preenchimento do espaço e as baseadas em diagramas de nodos e arestas. Na primeira o espaço disponível para a representação da estrutura é subdividido recursivamente, de forma que cada subárea representa um nodo da hierarquia. Na segunda, os nodos são representados por figuras geométricas e os relacionamentos, por linhas. Outro critério utilizado para classificá-las é a estratégia que cada uma aplica para exibir os detalhes presentes na estrutura. Algumas técnicas utilizam o método Foco+Contexto de modo a fornecer uma representação visual inteira do espaço de informações, bem como uma visão detalhada de itens selecionados na mesma área de exibição. Outras utilizam a abordagem Visão Geral+Detalhe que possui a característica de exibir essas duas partes (conjunto total e subconjunto de interesse) em áreas separadas. O objetivo do presente trabalho é investigar a integração dessas duas abordagens a partir da proposta da técnica Bifocal Tree. Esta estrutura utiliza um diagrama de nodos e arestas e incorpora os conceitos existentes na abordagem Foco+Contexto guardando, porém uma divisão mais perceptível da visão de contexto e de detalhe. Ela introduz o uso de um segundo foco proporcionando duas áreas de visualização onde são exibidos dois sub-diagramas conectados entre si. Um corresponde à subárvore que contém o trecho da estrutura de interesse do usuário, enquanto o outro representa o contexto da hierarquia visualizada. Possui ainda alguns mecanismos de interação a fim de facilitar a navegação e a obtenção das informações exibidas na estrutura. Experimentos baseados em tarefas realizadas por usuários com a Bifocal Tree, o Microsoft Windows Explorer e o browser MagniFind foram utilizados para a avaliação da técnica demonstrando suas vantagens em algumas situações.

Interface de cálculo modal e visualização para estruturas flexíveis tipo Euler-Bernoulli

Neste trabalho, foram analisadas, implementadas e mostradas as características de uma interface com estrutura de programação genérica para o ambiente Windows, criando facilidades de rapidez, confiabilidade e a apresentação de resultados aos usuários do sistema matemático Maple na criação e uso de aplicações matemáticas. A interface utilizou como modelo de implementação cálculos modais de vigas clássicas de Euler-Bernoulli. O usuário encontra, em um único sistema, cálculo para vigas clássicas, terá uma entrada de dados facilitada de variáveis que serão substituídas automaticamente no programa fonte da viga e a geração de resultados em um ambiente amigável com dados e gráficos mostrados de forma organizados.

APSEE-Monitor: um mecanismo de apoio a visualização de modelos de processos de software

A tecnologia de processos de desenvolvimento de software ´e uma importante área de estudo e pesquisas na Engenharia de Software que envolve a construção de ferramentas e ambientes para modelagem, execução, simulação e evolução de processos de desenvolvimento de software, conhecidos como PSEEs (do inglês: Process-Centered Software Engineering Environments). Um modelo de processo de software é uma estrutura complexa que relaciona elementos gerenciáveis (i.e. artefatos, agentes, e atividades) que constituem o processo de software. Esta complexidade, geralmente, dificulta a percepção e entendimento do processo por parte dos profissionais envolvidos, principalmente quando estes profissionais têm acesso apenas a uma visão geral do modelo. Desta forma, há necessidade de mecanismos para visualização e acompanhamento dos processos, fornecendo informações adequadas aos diferentes estados, abstraindo as informações relevantes tanto as fases presentes no processo de desenvolvimento quanto ao agente envolvido, além de facilitar a interação e o entendimento humano sobre os elementos do processo. Estudos afirmam que a maneira como são apresentadas as informações do modelo de processo pode influenciar no sucesso ou não do desenvolvimento do software, assim como facilitar a adoção da tecnologia pela indústria de software. Este trabalho visa contribuir nas pesquisas que buscam mecanismos e cientes para a visualização de processos de software apresentando a abordagem APSEE-Monitor destinada ao apoio a visualização de processos de software durante a sua execução. O principal objetivo desta pesquisa é apresentar um modelo formal de apoio a visualização de processos capaz de extrair dados de processos e organizá-los em sub-domínios de informações de interesse do gerente de processos. Neste trabalho aplica-se o conceito de múltiplas perspectivas como uma estratégia viável para a abstração e organização das informações presentes no modelo de processos. A solução proposta destaca-se por estender a definção original de perspectivas e fornecer uma estratégia de extração dos dados através de uma especificação formal utilizando o paradigma PROSOFT-Algébrico. Além disso, o trabalho apresenta um conjunto de requisitos relativos a interação entre gerentes de processos e PSEEs, a definição formal das perspectivas, uma gramática que define a linguagem de consulta aos processos, e um protótipo da aplicação.

Investigação de técnicas de visualização para representação de autômatos finitos com saída

Atualmente, a World Wide Web (WWW) já se estabeleceu como um dos meios de divulgação mais difundidos. Sendo um meio de publicação de custo relativamente baixo, muitas iniciativas foram desenvolvidas no sentido de estendê-la e transformá-la também numa ferramenta de apoio. Assim, uma série de pesquisas foi realizada no sentido de promover e facilitar o gerenciamento das informações da WWW, que são estruturadas, em sua maioria, como conjuntos de documentos inter-relacionados. Grafos são estruturas utilizadas para a representação de objetos e seus múltiplos relacionamentos. Nesse sentido, pode-se afirmar que hiperdocumentos podem ser modelados através de grafos, onde uma página representa um nodo e um link para outra página é representado por uma aresta. Considerando estas características, e dada a crescente complexidade dos materiais publicados na WWW, desenvolveu-se, ao longo da última década, o uso de técnicas e recursos de Visualização de Grafos com larga aplicação na visualização da estrutura e da navegação na WWW. Técnicas de visualização de grafos são aplicáveis especificamente para representar visualmente estruturas que possam ser modeladas por meio de objetos relacionados, sendo investigadas técnicas para a abstração de modo a facilitar tanto o processo de compreensão do contexto da informação, quanto a apreensão dos dados relacionados. Este trabalho tem como objetivo a investigação de técnicas de Visualização de Grafos aplicadas a autômatos finitos com saída. Este direcionamento se deve ao fato de alguns autores utilizar a abordagem de autômatos finitos com saída para as estruturas de hiperdocumentos. Se for considerado que um documento da WWW (ou o estado de um autômato) é composto por fragmentos de informação (ou saídas) tais como trechos de texto, imagens, animações, etc e que este documento é relacionado a outros por meio de links (ou transições), tem-se a verificação de sua representatividade por meio destas estruturas. Em trabalho anterior, no âmbito do PPGC da UFRGS, a ferramenta Hyper-Automaton foi desenvolvida com o objetivo de estender o uso da Internet no sentido de prover uma ferramenta de apoio à publicação de materiais instrucionais. Por adotar a notação de autômatos finitos com saída, possibilita, além da criação e gerenciamento de hiperdocumentos, a reutilização de fragmentos de informação sem que haja qualquer interferência de um autômato que utilize este fragmento sobre outro. O Hyper-Automaton foi selecionado como caso de estudo motivador deste trabalho. As técnicas aqui desenvolvidas têm como intuito diminuir a complexidade visual da informação, assim como permitir a navegação através dos autômatos finitos com saída de forma que seja possível visualizar detalhes como as saídas e informações relacionadas a cada uma delas, mantendo a visualização do contexto da informação. Foram analisadas técnicas de agrupamento como forma de redução da complexidade visual, e técnicas do tipo foco+contexto, como alternativa para prover a visualização simultânea do contexto e dos detalhes da informação.

Visualização interativa e manipulação de imagens 3D em tempo real usando métodos baseados na GPU

Este trabalho apresenta um conjunto de ferramentas que exploram as capacidades recentes das placas gráficas de computadores pessoais para prover a visualização e a interação com volumes de dados. O objetivo é oferecer ao usuário ferramentas que permitam a remoção interativa de partes não relevantes do volume. Assim, o usuário é capaz de selecionar um volume de interesse, o que pode tanto facilitar a compreensão da sua estrutura quanto a sua relação com os volumes circundantes. A técnica de visualização direta de volumes através do mapeamento de texturas é explorada para desenvolver estas ferramentas. O controle programável dos cálculos realizados pelo hardware gráfico para gerar a aparência de cada pixel na tela é usado para resolver a visibilidade de cada ponto do volume em tempo real. As ferramentas propostas permitem a modificação da visibilidade de cada ponto dentro do hardware gráfico, estendendo o benefício da visualização acelerada por hardware. Três ferramentas de interação são propostas: uma ferramenta de recorte planar que permite a seleção de um volume de interesse convexo; uma ferramenta do tipo “borracha”, para eliminar partes não relevantes da imagem; e uma ferramenta do tipo “escavadeira”, para remover camadas do volume Estas ferramentas exploram partes distintas do fluxo de visualização por texturas, onde é possível tomar a decisão sobre a visibilidade de cada ponto do volume. Cada ferramenta vem para resolver uma deficiência da ferramenta anterior. Com o recorte planar, o usuário aproxima grosseiramente o volume de interesse; com a borracha, ele refina o volume selecionado que, finalmente, é terminado com a escavadeira. Para aplicar as ferramentas propostas ao volume visualizado, são usadas técnicas de interação conhecidas, comuns nos sistemas de visualização 2D. Isto permite minimizar os esforços do usuário no treinamento do uso das ferramentas. Finalmente, são ilustradas as aplicações potenciais das ferramentas propostas para o estudo da anatomia do fígado humano. Nestas aplicações foi possível identificar algumas necessidades do usuário na visualização interativa de conjuntos de dados médicos. A partir destas observações, são propostas também novas ferramentas de interação, baseadas em modificações nas ferramentas propostas.

Visualização simultânea e multi-nível de informações de monitoramento de cluster

Clusters de computadores são geralmente utilizados para se obter alto desempenho na execução de aplicações paralelas. Sua utilização tem aumentado significativamente ao longo dos anos e resulta hoje em uma presença de quase 60% entre as 500 máquinas mais rápidas do mundo. Embora a utilização de clusters seja bastante difundida, a tarefa de monitoramento de recursos dessas máquinas é considerada complexa. Essa complexidade advém do fato de existirem diferentes configurações de software e hardware que podem ser caracterizadas como cluster. Diferentes configurações acabam por fazer com que o administrador de um cluster necessite de mais de uma ferramenta de monitoramento para conseguir obter informações suficientes para uma tomada de decisão acerca de eventuais problemas que possam estar acontecendo no seu cluster. Outra situação que demonstra a complexidade da tarefa de monitoramento acontece quando o desenvolvedor de aplicações paralelas necessita de informações relativas ao ambiente de execução da sua aplicação para entender melhor o seu comportamento. A execução de aplicações paralelas em ambientes multi-cluster e grid juntamente com a necessidade de informações externas à aplicação é outra situação que necessita da tarefa de monitoramento. Em todas essas situações, verifica-se a existência de múltiplas fontes de dados independentes e que podem ter informações relacionadas ou complementares. O objetivo deste trabalho é propor um modelo de integração de dados que pode se adaptar a diferentes fontes de informação e gerar como resultado informações integradas que sejam passíveis de uma visualização conjunta por alguma ferramenta. Esse modelo é baseado na depuração offline de aplicações paralelas e é dividido em duas etapas: a coleta de dados e uma posterior integração das informações. Um protótipo baseado nesse modelo de integração é descrito neste trabalho Esse protótipo utiliza como fontes de informação as ferramentas de monitoramento de cluster Ganglia e Performance Co-Pilot, bibliotecas de rastreamento de aplicações DECK e MPI e uma instrumentação do Sistema operacional Linux para registrar as trocas de contexto de um conjunto de processos. Pajé é a ferramenta escolhida para a visualização integrada das informações. Os resultados do processo de integração de dados pelo protótipo apresentado neste trabalho são caracterizados em três tipos: depuração de aplicações DECK, depuração de aplicações MPI e monitoramento de cluster. Ao final do texto, são delineadas algumas conclusões e contribuições desse trabalho, assim como algumas sugestões de trabalhos futuros.

Mapeamento da Bacia do Camaquã com a utilização de dados geofísicos, eologia e sensoriamento remoto

A análise tectono-estratigráfica da Bacia do Camaquã, uma sequência vulcanosedimentar do Neoproterozóico ao Eoproterozóico com depósitos de Cu (Au, Ag), Zn e Pb, é aqui apresentada com a utilização de ferramentas de sensoriamento remoto, gravimetria e perfilagem de poço. Nas imagens LANDSAT TM demarcou-se as concentrações de lineamentos junto as principais estruturas regionais e delimitou-se quatro domínios estruturais de acordo com a orientação dos trends dos lineamentos estruturais. Os perfis de poços que abrangem as formações Guaritas e Bom Jardim evidenciam eventos tectônicos com deformação rúptil e dúctil-ruptil, estabelecendo-se diferentes fácies tectonoestratigráficas de seqüências deposicionais (ambiente deltáico) e sequência deformacionais. Nos poços observa-se a variação da densidade com a profundidade entre poços, indicando a presença de duas aloformações de compactação distintas. Com base nos dados gravimétricos locais e regionais pode-se delimitar anomalias gravimétricas do embasamento, pacotes sedimentares de espessuras distintas em subsuperfície, com espessamento para NE, como também valores diferenciados para as principais unidades sedimentares da região estudada, bem como uma compartimentação escalonada da bacia do Camaquã. Ferramentas computacionais complementam a análise gravimétrica e de perfilagem geofísica, possibilitando a integração das técnicas já relacionadas e a formatação de dois perfis esquemáticos EW e SW-NE da bacia. Estes perfis auxiliam na visualização dos limites estruturais e formato da bacia, trazendo importantes informações para o modelo geológico da Bacia do Camaquã.

Visualização de informação em sistemas científicos

Este trabalho é um estudo sobre a aplicação de técnicas de visualização de informação em sistemas de software científico, i.e., sistemas de software voltados para matemática, ciências e engenharias. Enquanto sistemas dessa natureza normalmente fazem uso da visualização científica e figuram como caso de sucesso nessa área, nem sempre são projetados considerando os princípios de visualização de informação. Esse trabalho tem por objetivo avaliar a aplicação desse conceitos em alguns sistemas reais, desenvolvidos com diferentes níveis de entendimento nessa área de conhecimento e com base nessas experiências propor o desenvolvimento de componentes de software capazes de facilitar a criação de sistemas semelhantes e ao mesmo tempo promover a aplicação destes conceitos.

A Influência da observabilidade e da visualização radial no projeto de sistemas de monitoramento de redes de computadores

Este trabalho apresenta um levantamento dos problemas associados à influência da observabilidade e da visualização radial no projeto de sistemas de monitoramento para redes de grande magnitude e complexidade. Além disso, se propõe a apresentar soluções para parte desses problemas. Através da utilização da Teoria de Redes Complexas, são abordadas duas questões: (i) a localização e a quantidade de nós necessários para garantir uma aquisição de dados capaz de representar o estado da rede de forma efetiva e (ii) a elaboração de um modelo de visualização das informações da rede capaz de ampliar a capacidade de inferência e de entendimento de suas propriedades. A tese estabelece limites teóricos a estas questões e apresenta um estudo sobre a complexidade do monitoramento eficaz, eficiente e escalável de redes

Revisitando o problema de visibilidade para visualização tridimensional

We revisit the problem of visibility, which is to determine a set of primitives potentially visible in a set of geometry data represented by a data structure, such as a mesh of polygons or triangles, we propose a solution for speeding up the three-dimensional visualization processing in applications. We introduce a lean structure , in the sense of data abstraction and reduction, which can be used for online and interactive applications. The visibility problem is especially important in 3D visualization of scenes represented by large volumes of data, when it is not worthwhile keeping all polygons of the scene in memory. This implies a greater time spent in the rendering, or is even impossible to keep them all in huge volumes of data. In these cases, given a position and a direction of view, the main objective is to determine and load a minimum ammount of primitives (polygons) in the scene, to accelerate the rendering step. For this purpose, our algorithm performs cutting primitives (culling) using a hybrid paradigm based on three known techniques. The scene is divided into a cell grid, for each cell we associate the primitives that belong to them, and finally determined the set of primitives potentially visible. The novelty is the use of triangulation Ja 1 to create the subdivision grid. We chose this structure because of its relevant characteristics of adaptivity and algebrism (ease of calculations). The results show a substantial improvement over traditional methods when applied separately. The method introduced in this work can be used in devices with low or no dedicated processing power CPU, and also can be used to view data via the Internet, such as virtual museums applications

Aquisição, processamento e análise de dados de sísmica de alta resolução na plataforma continental norte do Rio Grande do Norte: Vale inciso do rio açu

On the modern Continental Shelf to the north of Rio Grande do Norte state (NE Brazil) is located a paleo-valley, submerged during the last glacial sea-level lowstand, that marks continuation of the most important river of this area (Açu River). Despite the high level of exploration activity of oil industry, there is few information about shallow stratigraphy. Aiming to fill this gap, situated on the Neogene, was worked a marine seismic investigation, the development of a processing flow for high resolution data seismic, and the recognition of the main feature morphology of the study area: the incised valley of the River Açu. The acquisition of shallow seismic data was undertaken in conjunction with the laboratory of Marine Geology/Geophysics and Environmental Monitoring - GGEMMA of Federal University of Rio Grande do Norte UFRN, in SISPLAT project, where the geomorphological structure of the Rio paleovale Açu was the target of the investigation survey. The acquisition of geophysical data has been over the longitudinal and transverse sections, which were subsequently submitted to the processing, hitherto little-used and / or few addressed in the literature, which provided a much higher quality result with the raw data. Once proposed for the flow data was developed and applied to the data of X-Star (acoustic sensor), using available resources of the program ReflexW 4.5 A surface fluvial architecture has been constructed from the bathymetric data and remote sensing image fused and draped over Digital Elevation Models to create three-dimensional (3D) perspective views that are used to analyze the 3D geometry geological features and provide the mapping morphologically defined. The results are expressed in the analysis of seismic sections that extend over the region of the continental shelf and upper slope from mouth of the Açu River to the shelf edge, providing the identification / quantification of geometrical features such as depth, thickness, horizons and units seismic stratigraphyc area, with emphasis has been placed on the palaeoenvironmental interpretation of discordance limit and fill sediment of the incised valley, control by structural elements, and marked by the influence of changes in the sea level. The interpretation of the evolution of this river is worth can bring information to enable more precise descriptions and interpretations, which describes the palaeoenvironmental controls influencing incised valley evolution and preservation to provide a better comprehensive understanding of this reservoir analog system