Uma experiência de ensino integrado dos fundamentos matemáticos da ciência da computação

Este trabalho tem por objetivo relatar os resultados preliminares de uma experiência de integração curricular, em andamento na Escola de Informática da UCPel, na área de fundamentos matemáticos da Ciência da Computação. A concepção curricular da experiência está baseada nas idéias de Basil Bernstein sobre currículos de coleção e/ou integração, na idéia de desenvolvimento autônomo do aluno e na organização do ensino em forma semi-presencial (com apoio da Internet) e cooperativa (com apoio de softwares matemáticos).

Computação de alto desempenho aplicada a modelagem numérica de fenômenos atmosféricos

A constante evolução da tecnologia disponibilizou, atualmente, ferramentas computacionais que eram apenas expectativas há 10 anos atrás. O aumento do potencial computacional aplicado a modelos numéricos que simulam a atmosfera permitiu ampliar o estudo de fenômenos atmosféricos, através do uso de ferramentas de computação de alto desempenho. O trabalho propôs o desenvolvimento de algoritmos com base em arquiteturas SIMT e aplicação de técnicas de paralelismo com uso da ferramenta OpenACC para processamento de dados de previsão numérica do modelo Weather Research and Forecast. Esta proposta tem forte conotação interdisciplinar, buscando a interação entre as áreas de modelagem atmosférica e computação científica. Foram testadas a influência da computação do cálculo de microfísica de nuvens na degradação temporal do modelo. Como a entrada de dados para execução na GPU não era suficientemente grande, o tempo necessário para transferir dados da CPU para a GPU foi maior do que a execução da computação na CPU. Outro fator determinante foi a adição de código CUDA dentro de um contexto MPI, causando assim condições de disputa de recursos entre os processadores, mais uma vez degradando o tempo de execução. A proposta do uso de diretivas para aplicar computação de alto desempenho em uma estrutura CUDA parece muito promissora, mas ainda precisa ser utilizada com muita cautela a fim de produzir bons resultados. A construção de um híbrido MPI + CUDA foi testada, mas os resultados não foram conclusivos.

Utilização de inteligência competitiva, da gestão de riscos e da computação aplicada para ganhos de competitividade em instituição organizadora de concursos

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015.

Análise de risco para computação em nuvem

Têm-se notado nos últimos anos um crescimento na adoção de tecnologias de computação em nuvem, com uma adesão inicial por parte de particulares e pequenas empresas, e mais recentemente por grandes organizações. Esta tecnologia tem servido de base ao aparecimento de um conjunto de novas tendências, como a Internet das Coisas ligando os nossos equipamentos pessoais e wearables às redes sociais, processos de big data que permitem tipificar comportamentos de clientes ou ainda facilitar a vida ao cidadão com serviços de atendimento integrados. No entanto, tal como em todas as novas tendências disruptivas, que trazem consigo um conjunto de oportunidades, trazem também um conjunto de novos riscos que são necessários de serem equacionados. Embora este caminho praticamente se torne inevitável para uma grande parte de empresas e entidades governamentais, a sua adoção como funcionamento deve ser alvo de uma permanente avaliação e monitorização entre as vantagens e riscos associados. Para tal, é fundamental que as organizações se dotem de uma eficiente gestão do risco, de modo que possam tipificar os riscos (identificar, analisar e quantificar) e orientar-se de uma forma segura e metódica para este novo paradigma. Caso não o façam, os riscos ficam evidenciados, desde uma possível perda de competitividade face às suas congéneres, falta de confiança dos clientes, dos parceiros de negócio e podendo culminar numa total inatividade do negócio. Com esta tese de mestrado desenvolve-se uma análise genérica de risco tendo como base a Norma ISO 31000:2009 e a elaboração de uma proposta de registo de risco, que possa servir de auxiliar em processos de tomada de decisão na contratação e manutenção de serviços de Computação em Nuvem por responsáveis de organizações privadas ou estatais.

Modelagem do potencial elétrico através da membrana do neurônio ganglionar e células de neuroblastoma: efeitos das cargas superficiais.

O objetivo do presente trabalho é comparar, do ponto de vista elétrico, a membrana do neurônio ganglionar com a da célula de neuroblastoma, analisando os efeitos das cargas fixas sobre o potencial elétrico nas superfícies da bicamada lipídica e também sobre o comportamento do perfil de potencial através da membrana, considerando as condiçõesfísico-químicas do estado de repouso e do estado de potencial de ação. As condições para a ocorrência dos referidos estados foram baseadas em valores numéricos de parâmetros elétricos e químicos, característicos dessas células, obtidos na literatura. O neurônio ganglionar exemplifica um neurônio sadio, e a célula de neuroblastoma, que é uma célula tumoral, exemplifica um neurônio patológico, alterado por esta condição. O neuroblastoma é um tumor que se origina das células da crista neural (neuroblastos), que é uma estrutura embrionária que dá origem a muitas partes do sistema nervoso, podendo surgir em diversos locais do organismo, desde a região do crânio até a área mais inferior da coluna. O modelo adotado para simular a membrana de neurônio inclui: (a) as distribuições espaciais de cargas elétricas fixas no glicocálix e na rede de proteínas citoplasmáticas; (b) as distribuições de cargas na solução eletrolítica dos meios externo e interno; e (c) as cargas superficiais da bicamada lipídica. Os resultados que obtivemos mostraram que, nos estados de repouso e de ação, os potenciais superficiais da bicamada interno (ÁSbc) e externo (ÁSgb) da célula de neuroblastoma não sofrem alteração mensurável, quando a densidade de carga na superfície interna (QSbc) torna-se 50 vezes mais negativa, tanto para uma densidade de carga na superfície externa da bicamada nula (QSgb = 0), como para um valor de QSgb 6= 0. Porém, no estado de repouso, uma leve queda em ÁSbc do neur^onio ganglionar pode ser observada com este nível de variação de carga, sendo que ÁSgb do neurônio ganglionar é mais negativo quando QSgb = 1=1100 e/A2. No estado de ação, para QSgb = 0, o aumento da negatividade de QSbc não provoca alteração detectável de ÁSbc e ÁSgb para os dois neurônios. Quando consideramos QSgb = 1=1100 e/A2, ÁSgb do neurônio ganglionar se torna mais negativo, não se observando variações detectáveis nos potenciais superficiais da célula de neuroblastoma. Tanto no repouso quanto no estado de ação, ÁSgb das duas células não sofre variação sensível com o aumento da negatividade da carga fixa distribuída espacialmente no citoplasma. Já a ÁSbc sofre uma queda gradativa nos dois tipos celulares; porém, no estado de ação, esta queda é mais rápida. Descobrimos diferenças importantes nos perfis de potencial das duas células, especialmente na região do glicocálix.

Modelando evolução por endossimbiose

Nesta dissertação é apresentada uma modelagem analítica para o processo evolucionário formulado pela Teoria da Evolução por Endossimbiose representado através de uma sucessão de estágios envolvendo diferentes interações ecológicas e metábolicas entre populações de bactérias considerando tanto a dinâmica populacional como os processos produtivos dessas populações. Para tal abordagem é feito uso do sistema de equações diferenciais conhecido como sistema de Volterra-Hamilton bem como de determinados conceitos geométricos envolvendo a Teoria KCC e a Geometria Projetiva. Os principais cálculos foram realizados pelo pacote de programação algébrica FINSLER, aplicado sobre o MAPLE.

Um problema inverso na modelagem da difusão do calor

O presente trabalho aborda um problema inverso associado a difus~ao de calor em uma barra unidimensional. Esse fen^omeno e modelado por meio da equac~ao diferencial par- cial parabolica ut = uxx, conhecida como equac~ao de difus~ao do calor. O problema classico (problema direto) envolve essa equac~ao e um conjunto de restric~oes { as condic~oes inicial e de contorno {, o que permite garantir a exist^encia de uma soluc~ao unica. No problema inverso que estudamos, o valor da temperatura em um dos extremos da barra n~ao esta disponvel. Entretanto, conhecemos o valor da temperatura em um ponto x0 xo no interior da barra. Para aproximar o valor da temperatura no intervalo a direita de x0, propomos e testamos tr^es algoritmos de diferencas nitas: diferencas regressivas, leap-frog e diferencas regressivas maquiadas.

Fatores associados ao aleitamento materno exclusivo em Juiz de Fora, MG

Este trabalho teve como objetivos identificar e analisar fatores associados ao aleitamento materno exclusivo, com significância estatística, em crianças menores de quatro meses residentes em Juiz de Fora, Minas Gerais. Fornece informações básicas para planejamento de política de amamentação neste município, estudando fatores influentes no desmame e criando Banco de Dados em Aleitamento Materno no Centro de Computação do Núcleo de Assessoria Técnica aos Estudos em Saúde da Universidade Federal de Juiz de Fora, disponível pára uso público. Compara os resultado desta pesquisa aos de outras cidades brasileiras com estudo de metodologia semelhante. Para atingir os objetivos propostos foi realizada pela autora desta tese uma pesquisa no período de 10 de agosto a 13 de setembro de 2002, época da campanha de vacinação na cidade, em uma amostra por conglomerado, tendo sido entrevistadas 1859 pessoas, sendo 625 mães e acompanhantes de crianças menores de 4 meses, em 24 postos de vacinação. A terminologia empregada deu-se de acordo com a recomendação da OMS (1991). Aplicou-se um questionário por intermédio de 268 entrevistadores voluntários, previamente treinados, incluindo estudantes da área de saúde. A pesquisa fez parte de um estudo multicêntrico em conjunto com o Núcleo de Pesquisas Epidemiológicas em Nutrição e Saúde da Universidade de São Paulo e do Núcleo de Investigação em Saúde da Mulher e da Criança, Instituto de Saúde, Secretaria Estadual de Saúde de São Paulo denominado Avaliação das práticas alimentares no primeiro ano de vida em dias nacionais de vacinação. A análise dos dados foi processada utilizando-se o programa Statiscal Package for The Social Sciences (SPSS) e os resultados foram descritos utilizando-se o teste do qui-quadrado para verificar a significância estatística da associação dos fatores independentes com o fator de desfecho aleitamento materno exclusivo. Para estudar possíveis fatores de confusão foi aplicada a técnica de análise de regressão logística. A pesquisa evidenciou que a prevalência de Aleitamento Materno Exclusivo aos 4 meses é baixa, sendo que esta é menor que as taxas da maioria das capitais brasileiras, com exceção de Cuiabá. Os hábitos de usar chupetas e mamadeiras são muito freqüentes no município. Os fatores de risco para interrupção do aleitamento materno exclusivo até os quatro meses encontrados foram: primiparidade, nascimento em hospital público ou público-privado, não disponibilidade para amamentar, uso de chupetas ou mamadeiras. A maioria das crianças inicia a amamentação no primeiro dia de vida em casa mas não de forma exclusiva. À medida que a idade aumenta, o índice de amamentação vai diminuindo progressivamente, indicando a necessidade urgente de programas de apoio e incentivo ao aleitamento materno, em especial de sua forma exclusiva, bem como de promoção do mesmo no município. Deve ser dada ênfase nesta atenção às mulheres primíparas e àquelas mulheres cujos partos ocorreram em hospitais públicos ou públicos-privados, que não tenham disponibilidade para amamentar e que utilizam mamadeiras ou chupetas para seus filhos.

Estudo do comportamento caótico e determinação de dimensão fractal em modelos pré-inflacionários não compactos

O caos determinístico é um dos aspectos mais interessantes no que diz respeito à teoria moderna dos sistemas dinâmicos, e está intrinsecamente associado a pequenas variações nas condições iniciais de um dado modelo. Neste trabalho, é feito um estudo acerca do comportamento caótico em dois casos específicos. Primeiramente, estudam-se modelos préinflacionários não-compactos de Friedmann-Robertson-Walker com campo escalar minimamente acoplado e, em seguida, modelos anisotrópicos de Bianchi IX. Em ambos os casos, o componente material é um fluido perfeito. Tais modelos possuem constante cosmológica e podem ser estudados através de uma descrição unificada, a partir de transformações de variáveis convenientes. Estes sistemas possuem estruturas similares no espaço de fases, denominadas centros-sela, que fazem com que as soluções estejam contidas em hipersuperfícies cuja topologia é cilíndrica. Estas estruturas dominam a relação entre colapso e escape para a inflação, que podem ser tratadas como bacias cuja fronteira pode ser fractal, e que podem ser associadas a uma estrutura denominada repulsor estranho. Utilizando o método de contagem de caixas, são calculadas as dimensões características das fronteiras nos modelos, o que envolve técnicas e algoritmos de computação numérica, e tal método permite estudar o escape caótico para a inflação.

Paralelização em CUDA/GLSL do algoritmo SIFT para reconhecimento de íris

Neste trabalho é estudada a viabilidade de uma implementação em paralelo do algoritmo scale invariant feature transform (SIFT) para identificação de íris. Para a implementação do código foi utilizada a arquitetura para computação paralela compute unified device architecture (CUDA) e a linguagem OpenGL shading language (GLSL). O algoritmo foi testado utilizando três bases de dados de olhos e íris, o noisy visible wavelength iris image Database (UBIRIS), Michal-Libor e CASIA. Testes foram feitos para determinar o tempo de processamento para verificação da presença ou não de um indivíduo em um banco de dados, determinar a eficiência dos algoritmos de busca implementados em GLSL e CUDA e buscar valores de calibração que melhoram o posicionamento e a distribuição dos pontos-chave na região de interesse (íris) e a robustez do programa final.

Paralelização do algoritmo FDK para reconstrução 3D de imagens tomográficas usando unidades gráficas de processamento e CUDA-C

A obtenção de imagens usando tomografia computadorizada revolucionou o diagnóstico de doenças na medicina e é usada amplamente em diferentes áreas da pesquisa científica. Como parte do processo de obtenção das imagens tomográficas tridimensionais um conjunto de radiografias são processadas por um algoritmo computacional, o mais usado atualmente é o algoritmo de Feldkamp, David e Kress (FDK). Os usos do processamento paralelo para acelerar os cálculos em algoritmos computacionais usando as diferentes tecnologias disponíveis no mercado têm mostrado sua utilidade para diminuir os tempos de processamento. No presente trabalho é apresentada a paralelização do algoritmo de reconstrução de imagens tridimensionais FDK usando unidades gráficas de processamento (GPU) e a linguagem CUDA-C. São apresentadas as GPUs como uma opção viável para executar computação paralela e abordados os conceitos introdutórios associados à tomografia computadorizada, GPUs, CUDA-C e processamento paralelo. A versão paralela do algoritmo FDK executada na GPU é comparada com uma versão serial do mesmo, mostrando maior velocidade de processamento. Os testes de desempenho foram feitos em duas GPUs de diferentes capacidades: a placa NVIDIA GeForce 9400GT (16 núcleos) e a placa NVIDIA Quadro 2000 (192 núcleos).

Coprocessador para operações quânticas.

A demanda crescente por poder computacional estimulou a pesquisa e desenvolvimento de processadores digitais cada vez mais densos em termos de transistores e com clock mais rápido, porém não podendo desconsiderar aspectos limitantes como consumo, dissipação de calor, complexidade fabril e valor comercial. Em outra linha de tratamento da informação, está a computação quântica, que tem como repositório elementar de armazenamento a versão quântica do bit, o q-bit ou quantum bit, guardando a superposição de dois estados, diferentemente do bit clássico, o qual registra apenas um dos estados. Simuladores quânticos, executáveis em computadores convencionais, possibilitam a execução de algoritmos quânticos mas, devido ao fato de serem produtos de software, estão sujeitos à redução de desempenho em razão do modelo computacional e limitações de memória. Esta Dissertação trata de uma versão implementável em hardware de um coprocessador para simulação de operações quânticas, utilizando uma arquitetura dedicada à aplicação, com possibilidade de explorar o paralelismo por replicação de componentes e pipeline. A arquitetura inclui uma memória de estado quântico, na qual são armazenados os estados individuais e grupais dos q-bits; uma memória de rascunho, onde serão armazenados os operadores quânticos para dois ou mais q-bits construídos em tempo de execução; uma unidade de cálculo, responsável pela execução de produtos de números complexos, base dos produtos tensoriais e matriciais necessários à execução das operações quânticas; uma unidade de medição, necessária à determinação do estado quântico da máquina; e, uma unidade de controle, que permite controlar a operação correta dos componente da via de dados, utilizando um microprograma e alguns outros componentes auxiliares.

Processamento mental da concordância verbal em estruturas do português brasileiro: investigação de possível interferência em sentenças com elemento movido sintaticamente

Muitos trabalhos têm buscado compreender como se dá o processamento da concordância entre sujeito e verbo e investigar fatores que possam influenciar a produção correta da concordância, gerando os chamados erros de concordância verbal. Franck et al (2010) realizaram pesquisa na língua francesa e encontraram interferência devido a elemento movido sintaticamente na produção da concordância verbal. Se faz necessário investigar se o fenômeno envolvendo movimento é o mesmo em sentenças do português brasileiro. Sendo assim, nosso objetivo foi investigar uma possível interferência de cópia de número plural entre sujeito e verbo (em relação de concordância) de elemento movido sintaticamente em construção de árvore sintática do PB, observando a origem do erro e tentando mostrar se há autonomia do formulador sintático. Ao propormos o diálogo entre Teoria Linguística e Psicolinguística utilizando o Programa Minimalista, versão mais atual do Gerativismo de Chomsky, a fim de observar a derivação sintática e o processamento das sentenças, acreditamos que o estudo de formulação sintática e um olhar por meio de um modelo de processamento, que abarquem tanto a formulação como a produção, esclareceriam a nós pontos importantes sobre o funcionamento da concordância verbal. A nossa hipótese é a de que um erro de concordância verbal não ocorra devido ao formulador sintático em estruturas de PB, buscaremos respostas para isso no modelo MIMC (Modelo Integrado Misto da Computação On-Line) (Corrêa & Augusto, 2007). No entanto, por outro lado, se um erro de concordância ocorre, tentaremos encontrar uma outra explicação que não proveniente da sintaxe, tal como, por exemplo, devido a aspecto de ordem morfofonológica e devido a tamanho da sentença, como colocado pelo modelo PMP (Modelo de Processamento Monitorado por parser (Rodrigues, 2006). À medida que realizamos dois experimentos com sentenças declarativa e interrogativa com o movimento do elemento DP e QU, os resultados mostram que o tamanho da sentença e fatores morfofonológicos podem produzir interferência devido ao tipo de elemento movido. Os resultados cedem terreno para assumir um formulador sintático autônomo e abre caminho para próximas investigações sobre o processamento da concordância verbal e possíveis interferências durante a sua produção

Navegantes e surfistas: as curvaturas do ciberespaço nas vizinhanças dos portais

De um território livre, construído em torno dos princípios da liberdade e da colaboração um ambiente onde pode ser exercida a liberdade de ser (ou parecer), de dizer (ou escrever) e de ouvir (ou ler), para o bem ou para o mal, a massificação do uso da Internet tem constituído um espaço social (virtual) contraditório e diversificado, onde forças cuja vocação parece ser homogeneizar (e possivelmente pasteurizar) esse território livre da diferença têm sido postas em cena. Dentre essas forças, lugar especial é ocupado pelo que se convencionou chamar portais de interesse geral. Tais sites, ao procurar responder a diferentes interesses, de modo a assegurar que o máximo possível de anseios de seus usuários seja satisfeito sem a necessidade de navegarem para fora dos seus domínios, são construídos como empreendimentos cujo sucesso requer o controle do comportamento de navegação dos usuários o que, neste caso, não pode ser feito senão através do discurso (persuasivo). A hipótese que salta aos olhos é evidente: e se este não for apenas um controle pelo discurso, mas um controle do discurso? A premissa é, evidentemente, que tais sites constituem uma categoria especial de artefatos de linguagem produzidos no interior de eventos comunicativos bem determinados, isto é, um gênero emergente do discurso. Assim, o objetivo primário da presente pesquisa consistiu em determinar como o modo de funcionamento discursivo do portal contribui para afetar os hábitos de navegação dos seus usuários, curvando e distorcendo o ciberespaço nas suas vizinhanças. Para isso procuramos abordar o que chamamos atratores retóricos, isto é, aquelas estratégias (discursivas) destinadas a seduzir, convencer ou mesmo fraudar os usuários de modo a assegurar sua permanência na órbita dos portais, fazendo desses websites vetores da ordem do discurso, um elemento de controle do caos típico do ciberespaço, um agente de exorcismo da diferença e subjugação do discurso desenfreado.

Aplicando modelos 3D em realidade virtual para inclusão de requisitos de acessibilidade em projetos arquitetônicos

Este trabalho apresenta uma proposta que oferece ao arquiteto uma metodologia e um conjunto de ferramentas que auxiliará na representação gráfica de projetos de acessibilidade. O elemento base da proposta constitui-se em uma biblioteca de modelos 3D onde os equipamentos de acessibilidade, necessários em um projeto, estão modelados de acordo com a norma NBR9050. Para organizar o conhecimento da norma e guiar o arquiteto no uso da metodologia, a abordagem inclui uma taxonomia dos equipamentos de acessibilidade, utilizada para induzir o uso correto dos mesmos na modelagem 3D e para a construção de um Help integrado às ferramentas providas, auxiliando o arquiteto em suas tomadas de decisão, indicando quais são as melhores soluções propostas pela NBR9050. Para validar a proposta, um protótipo foi desenvolvido e, com este suporte, foi realizada uma avaliação com estudantes de arquitetura onde se verificou a necessidade de novas ferramentas para representação gráfica e de consulta à norma NBR9050 e a aceitação as ferramentas propostas nesta dissertação.