Desenvolvimento de arquitetura para sistemas de reconhecimento automático de voz baseados em modelos ocultos de Markov

Este trabalho foi realizado dentro da área de reconhecimento automático de voz (RAV). Atualmente, a maioria dos sistemas de RAV é baseada nos modelos ocultos de Markov (HMMs) [GOM 99] [GOM 99b], quer utilizando-os exclusivamente, quer utilizando-os em conjunto com outras técnicas e constituindo sistemas híbridos. A abordagem estatística dos HMMs tem mostrado ser uma das mais poderosas ferramentas disponíveis para a modelagem acústica e temporal do sinal de voz. A melhora da taxa de reconhecimento exige algoritmos mais complexos [RAV 96]. O aumento do tamanho do vocabulário ou do número de locutores exige um processamento computacional adicional. Certas aplicações, como a verificação de locutor ou o reconhecimento de diálogo podem exigir processamento em tempo real [DOD 85] [MAM 96]. Outras aplicações tais como brinquedos ou máquinas portáveis ainda podem agregar o requisito de portabilidade, e de baixo consumo, além de um sistema fisicamente compacto. Tais necessidades exigem uma solução em hardware. O presente trabalho propõe a implementação de um sistema de RAV utilizando hardware baseado em FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) e otimizando os algoritmos que se utilizam no RAV. Foi feito um estudo dos sistemas de RAV e das técnicas que a maioria dos sistemas utiliza em cada etapa que os conforma. Deu-se especial ênfase aos Modelos Ocultos de Markov, seus algoritmos de cálculo de probabilidades, de treinamento e de decodificação de estados, e sua aplicação nos sistemas de RAV. Foi realizado um estudo comparativo dos sistemas em hardware, produzidos por outros centros de pesquisa, identificando algumas das suas características mais relevantes. Foi implementado um modelo de software, descrito neste trabalho, utilizado para validar os algoritmos de RAV e auxiliar na especificação em hardware. Um conjunto de funções digitais implementadas em FPGA, necessárias para o desenvolvimento de sistemas de RAV é descrito. Foram realizadas algumas modificações nos algoritmos de RAV para facilitar a implementação digital dos mesmos. A conexão, entre as funções digitais projetadas, para a implementação de um sistema de reconhecimento de palavras isoladas é aqui apresentado. A implementação em FPGA da etapa de pré-processamento, que inclui a pré-ênfase, janelamento e extração de características, e a implementação da etapa de reconhecimento são apresentadas finalmente neste trabalho.

Modelo numérico para análise à flexão de elementos estruturais com protensão aderente e não aderente

Na protensão não aderente, a armadura permanece livre para se movimentar ao longo de seu perfil em todas as seções com exceção das de ancoragem. Não há aderência entre concreto e armadura, e a hipótese da compatibilidade de deformações entre o aço e concreto não é aplicável, tornando inviável o desenvolvimento de uma solução analítica. Visando colaborar para a maior compreensão do comportamento à flexão das estruturas com protensão não aderente e para o desenvolvimento de critérios nacionais de projeto, um modelo numérico foi implementado utilizando o elemento finito do tipo híbrido para pórticos planos. Nesta formulação, a equação para as solicitações ao longo do elemento é a função de interpolação, e as forças as variáveis interpoladas. Como esta função resulta das condições de equilíbrio, sem hipóteses arbitrárias, o método é considerado exato para forças e curvaturas. Elementos longos são possíveis, de maneira que um único elemento finito pode ser utilizado para um vão de viga ou pilar, reduzindo o esforço computacional. O caráter exato da formulação contribui para a boa modelagem dos cabos não aderentes, já que a tensão nestas armaduras depende das curvaturas de todas as seções do elemento. O modelo numérico proposto prevê a não linearidade geométrica, carregamentos cíclicos e a construção composta. Relações constitutivas já consolidadas na literatura são empregadas para os materiais. A cadeia de Maxwell é utilizada para representar o comportamento reológico do concreto e do aço de protensão, respeitando as características de envelhecimento de cada material. Inúmeros exemplos são apresentados, permitindo a comparação entre resultados numéricos e experimentais Uma análise paramétrica foi realizada, caracterizando o desempenho do modelo numérico frente a variações nos parâmetros de entrada. Discutem-se, ainda, dois critérios de ruptura para a utilização do modelo numérico no estudo do comportamento à flexão das estruturas com protensão não aderente. Os resultados indicam o bom desempenho do modelo numérico e a sua adequação para a realização de pesquisas sobre o assunto.

Desenvolvimento de um método de volumes finitos de alta ordem para a simulação de escoamentos de fluidos viscoelásticos

O uso da mecânica de fluidos computacional no estudo de processos envolvendo o escoamento de fluidos poliméricos está cada vez mais presente nas indústrias de transformação de polímeros. Um código computacional voltado a esta função, para que possa ser aplicado com sucesso, deve levar a predições mais próximas possível da realidade (modelagem), de uma forma relativamente rápida e eficiente (simulação). Em relação à etapa de modelagem, o ponto chave é a seleção de uma equação constitutiva que represente bem as características reológicas do fluido, dentre as diversas opções existentes. Para a etapa de simulação, ou seja, a resolução numérica das equações do modelo, existem diversas metodologias encontradas na literatura, cada qual com suas vantagens e desvantagens. Neste tópico se enquadra o trabalho em questão, que propõe uma nova metodologia para a resolução das equações governantes do escoamento de fluidos viscoelásticos. Esta se baseia no método dos volumes finitos, usando o arranjo co-localizado para as variáveis do problema, e na utilização de aproximações de alta ordem para os fluxos médios lineares e não-lineares e para outros termos não lineares que surgem da discretização das equações constitutivas. Nesta metodologia, trabalha-se com os valores médios das variáveis nos volumes durante todo o processo de resolução, sendo que os valores pontuais são obtidos ao final do procedimento via deconvolução. A solução do sistema de equações não lineares, resultante da discretização das equações, é feita de forma simultânea, usando o método de Newton São mostrados então, resultados da aplicação da metodologia proposta em problemas envolvendo escoamentos de fluidos newtonianos e fluidos viscoelásticos. Para descrever o comportamento reológico destes últimos, são usadas duas equações constitutivas, que são o modelo de Oldroyd-B e o modelo de Phan-Thien-Tanner Simplificado. Por estes resultados pode-se ver que a metodologia é muito promissora, apresentando algumas vantagens frente às metodologias convencionais em volumes finitos. A implementação atual da metodologia desenvolvida está restrita a malhas uniformes e, consequentemente, soluções para problemas com geometrias complexas, que necessitam de refinamento localizado da malha, foram obtidas somente para baixos números de Weissenberg, devido a limitação do custo computacional. Esta restrição pode ser contornada, tornando o seu uso competitivo.

Relação entre orientação para serviços ao cliente e performance das organizações

O estudo do conceito de orientação para o mercado e suas implicações têm despertado interesse de acadêmicos e práticos nos últimos anos. Esta pesquisa trata da utilização do conceito aplicado aos serviços ao cliente, traduzido na orientação para serviço ao cliente. Os modelos de orientação para serviços ao cliente, propostos por alguns teóricos, sugerem que, com a utilização desses serviços como um componente estratégico de diferenciação das empresas, seriam atingidos níveis superiores de performance organizacional. Os serviços ao cliente são o principal componente desses modelos, uma vez que apresentam algumas características únicas, como a sua aplicabilidade nos constructos de orientação para o mercado e a possibilidade de ser mensurado e comparado aos concorrentes. Esta pesquisa propôs-se a verificar a aplicação de um modelo de orientação para serviços ao cliente e relacioná-lo com a performance das organizações. Para tanto, foram pesquisadas as empresas da indústria eletroeletrônica de todo país, analisando-se questões como os serviços prestados, o atendimento de pedidos, os produtos oferecidos, entre outros. Esses indicadores foram comparados com variáveis de performance como: participação de mercado, receita de vendas, lucratividade, etc. Através da técnica de modelagem de equações estruturais, verificou-se que existe uma relação causal entre a orientação para os serviços ao cliente e a performance das empresas, demonstrando que a adoção de tal orientação traduzse em um melhor desempenho das empresas.

Um sistema de valores de troca para suporte às interações em sociedades artificiais

Este trabalho propõe a definição de um Sistema de Valores de Troca para modelar as trocas sociais entre agentes em sociedade artificiais. Esse sistema é baseado na Teoria das Trocas de Valores de Jean Piaget e é composto por uma algebrá de valores de troca, que indica como esses valores devem ser representados e manipulados, por um mecanismo de raciocínio social baseado em vaores de troca e por estruturas capazes de armazenar e manipular tais valores. Nesse sistema, os valores de troca são vistos tanto como elementos motivadores das interações quanto como elementos reguladores responsáveis pelo equilíbrio e continuidade das trocas sociais. Acredita-se que o istema proposto é capaz de melhorar a modelagem das interações. É mostrado, também, como o sistema de valores proposto pode ser integrado com modelos de interação existentes na literatura de sistemas multiagente; Para isso, foram escolhidos dosi modelos práticos de organização dinâmica - o Redes de Contrato e o Modelo de Coalizões Baseadas em Dependências. Para demonstrar comomo o sistema de valores pode ser aplicado na modelagem e na simuulação de situações reais, é descrito um cenário para experimentação, no qual o sistema proposto é utilizado para modelar, de forma simplificada, o processo de lobby atrtavés de contribuições para campanhas políticas. Com este cenário pretende-se observar, além da dinâmica dos valores de troca, a capacidade do sistema em modelar caraterísticas mais subjetivas das interações (normalmente observadas nas relações humanas), e, ao tempo tempo, prover elementos reguladores, instrurmentos para a continuidade das interações e trocas sociais.

Proposta metodológica para otimização experimental de formulações : um estudo de caso no setor alimentício

Esta dissertação de mestrado tem por objetivo apresentar uma metodologia para planejamento e análise de experimentos com formulações, em um contexto de múltiplas variáveis de resposta, para aplicação em indústrias alimentícias de pequeno porte que se caracterizam por utilizar métodos empíricos, ou seja, tentativa e erro, no desenvolvimento de seus produtos. A utilização de Projeto de Experimentos com Formulações, como ferramenta estatística de suporte no desenvolvimento de produtos formulados, tem como objetivo otimizar o planejamento, execução e análise dos experimentos, permitindo que a seqüência de ensaios seja estruturada adequadamente, de forma a traduzir os objetivos a serem atingidos. A metodologia proposta neste trabalho apoia-se nessa ferramenta estatística e põe grande ênfase nas fases de identificação do problema e planejamento, fases nas quais a criatividade do investigador tem uma função muito importante. A metodologia proposta é ilustrada através de um estudo de caso. As etapas do estudo de caso envolvem: identificação do problema; planejamento do experimento; execução do experimento; seleção das melhores rodadas experimentais quanto a características de qualidade sensoriais através de uma análise sensorial comparativa com um produto similar líder de mercado (benchmarking); modelagem individual das variáveis de resposta e definição de uma função objetivo e otimização. A aplicação de Projetos de Experimentos fez-se através da utilização de variáveis independentes, tomando o método adaptável a situações onde há algum tipo de restrição. O desenvolvimento do produto, apresentado no estudo de caso, fez-se em um ambiente de Engenharia Simultânea, propiciado pelas características multifuncionais próprias das empresas em questão, reduzindo substancialmente o tempo de desenvolvimento do novo produto, por meio da realização das várias fases do projeto de forma simultânea.

Ferramenta visual para especificação de hiperdocumentos, segundo o método OOHDM

O desenvolvimento de artefatos de software é um processo de engenharia, como todo processo de engenharia, envolve uma série de etapas que devem ser conduzidas através de uma metodologia apropriada. Para que um determinado software alcance seus objetivos, as características conceituais e arquiteturais devem ser bem definidas antes da implementação. Aplicações baseadas em hiperdocumentos possuem uma característica específica que é a definição de seus aspectos navegacionais. A navegação é uma etapa crítica no processo de definição de softwares baseados em hiperdocumentos, pois ela conduz o usuário durante uma sessão de visita ao conteúdo de um site. Uma falha no processo de especificação da navegação causa uma perda de contexto, desorientando o usuário no espaço da aplicação. Existem diversas metodologias para o tratamento das características de navegação de aplicações baseadas em hiperdocumentos. As principais metodologias encontradas na literatura foram estudadas e analisadas neste trabalho. Foi realizada uma análise comparativa entre as metodologias, traçando suas abordagens e etapas. O estudo das abordagens de especificação de hiperdocumentos foi uma etapa preliminar servindo como base de estudo para o objetivo deste trabalho. O foco é a construção de uma ferramenta gráfica de especificação conceitual de hiperdocumentos, segundo uma metodologia de modelagem de software baseado em hiperdocumentos. O método adotado foi o OOHDM (Object-Oriented Hypermedia Design Model), por cercar todas as etapas de um processo de desenvolvimento de aplicações, com uma atenção particular à navegação. A ferramenta implementa uma interface gráfica onde o usuário poderá modelar a aplicação através da criação de modelos. O processo de especificação compreende três modelos: modelagem conceitual, modelagem navegacional e de interface. As características da aplicação são definidas em um processo incremental, que começa na definição conceitual e finaliza nas características de interface. A ferramenta gera um protótipo da aplicação em XML. Para a apresentação das páginas em um navegador Web, utilizou-se XSLT para a conversão das informações no formato XML para HTML. Os modelos criados através das etapas de especificação abstrata da aplicação são exportados em OOHDM-ML. Um estudo de caso foi implementado para validação da ferramenta. Como principal contribuição deste trabalho, pode-se citar a construção de um ambiente gráfico de especificação abstrata de hiperdocumentos e um ambiente de implementação de protótipos e exportação de modelos. Com isso, pretende-se orientar, conduzir e disciplinar o trabalho do usuário durante o processo de especificação de aplicações.

Geração de sistemas supervisórios a partir de modelos orientados a objetos

Este trabalho aborda o tema da geração de sistemas supervisórios a partir de modelos orientados a objetos. A motivação para realização do trabalho surgiu com o estudo de sistemas supervisórios e de ferramentas de suporte à modelagem de sistemas usando orientação a objetos. Notou-se que nos primeiros, apesar de possuírem como principal objetivo a visualização de estados e grandezas físicas relacionadas a componentes de plantas industriais (nível de um tanque, temperatura de um gás, por exemplo), os modelos computacionais utilizados baseiam-se em estruturas de dados não hierárquicas, nas quais variáveis de contexto global e não encapsuladas, as chamadas “tags”, são associadas às grandezas físicas a serem visualizadas. Modelos orientados a objeto, por outro lado, constituem uma excelente proposta para a criação de modelos computacionais nos quais a estrutura e semântica dos elementos de modelagem é bastante próxima a de sistemas físicos reais, facilitando a construção e compreensão dos modelos. Assim sendo, a proposta desenvolvida neste trabalho busca agregar as vantagens do uso de orientação a objetos, com conceitos existentes em sistemas supervisórios, a fim de obter-se ferramentas que melhor auxiliem o desenvolvimento de aplicações complexas. Classes e suas instâncias são usadas para modelagem de componentes da planta industrial a ser analisada. Seus atributos e estados são associados às grandezas físicas a serem visualizadas. Diferentes formas de visualização são associadas às classes, aumentando assim o reuso e facilitando o desenvolvimento de sistemas supervisórios de aplicações complexas. A proposta conceitual desenvolvida foi implementada experimentalmente como uma extensão à ferramenta SIMOO-RT, tendo sido denominada de “Supervisory Designer”. A ferramenta desenvolvida estende o modelo de objetos e classes de SIMOO-RT, permitindo a adição de informações específicas para supervisão – tais como as definições de limites para os atributos. A ferramenta foi validada através do desenvolvimento de estudos de casos de aplicações industriais reais, tendo demonstrado diversas vantagens quando comparada com o uso de ferramentas para construção de sistemas supervisórios disponíveis comercialmente).

Evolução de esquemas de workflow representados em XML

Sistemas de gerência de workflow estão sendo amplamente utilizados para a modelagem e a execução dos processos de negócios das organizações. Tipicamente, esses sistemas interpretam um workflow e atribuem atividades a participantes, os quais podem utilizar ferramentas e aplicativos para sua realização. Recentemente, XML começou a ser utilizada como linguagem para representação dos processos bem como para a interoperação entre várias máquinas de workflow. Os processos de negócio são, na grande maioria, dinâmicos, podendo ser modi- ficados devido a inúmeros fatores, que vão desde a correção de erros até a adaptação a novas leis externas à organização. Conseqüentemente, os workflows correspondentes devem também evoluir, para se adequar às novas especificações do processo. Algumas propostas para o tratamento deste problema já foram definidas, enfocando principalmente as alterações sobre o fluxo de controle. Entretanto, para workflows representados em XML, ainda não foram definidos mecanismos apropriados para que a evolução possa ser realizada. Este trabalho apresenta uma estratégia para a evolução de esquemas de workflow representados em XML. Esta estratégia é construída a partir do conceito de versionamento, que permite o armazenamento de diversas versões de esquemas e a consulta ao hist´orico de versões e instâncias. As versões são representadas de acordo com uma linguagem que considera os aspectos de evolução. As instâncias, responsáveis pelas execuções particulares das versões, também são adequadamente modeladas. Além disso, é definido um método para a migração de instâncias entre versões de esquema, no caso de uma evolução. A aplicabilidade da estratégia proposta é verificada por meio de um estudo de caso.