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.

Data mining por meio de análise de redes, no contexto de filtro colaborativo

Tendo como motivação o desenvolvimento de uma representação gráfica de redes com grande número de vértices, útil para aplicações de filtro colaborativo, este trabalho propõe a utilização de superfícies de coesão sobre uma base temática multidimensionalmente escalonada. Para isso, utiliza uma combinação de escalonamento multidimensional clássico e análise de procrustes, em algoritmo iterativo que encaminha soluções parciais, depois combinadas numa solução global. Aplicado a um exemplo de transações de empréstimo de livros pela Biblioteca Karl A. Boedecker, o algoritmo proposto produz saídas interpretáveis e coerentes tematicamente, e apresenta um stress menor que a solução por escalonamento clássico.

Um modelo de resolução para o problema de roteirização em arcos com restrição de capacidade

Os Problemas de Roteirização em Arcos constituem uma classe dos Problemas de Roteirização de Veículos, nos quais as demandas ocorrem de maneira contínua ao longo dos segmentos de uma rede de transporte. O campo de aplicação dos Problemas de Roteirização em Arcos abrange o planejamento da operação de serviços como a coleta de lixo; a entrega de correspondência e de jornais; a leitura de medidores de energia elétrica, água e gás; e o transporte escolar por ônibus. Nas situações de ordem prática é comum a ocorrência de restrições operacionais que impossibilitam o atendimento de todas as demandas existentes em uma rede de transporte por um único veículo ou pessoa. Desse modo, além da seqüência de percurso, é necessário determinar o conjunto de segmentos de via que cada unidade de trabalho pertencente a uma frota ou equipe de serviço deve atender. Este trabalho apresenta os aspectos conceituais e resolutivos dos Problemas de Roteirização em Arcos e do Problema do Particionamento de Redes de Transporte. É feita também a proposição de um modelo de resolução, desenvolvido a partir da estratégia de agrupar primeiro – roteirizar depois, para o Problema de Roteirização em Arcos Capacitado descrito em grafos não orientados. A demonstração do modelo é feita através de sua aplicação em um estudo de caso. São feitas, a seguir, a análise do desempenho do modelo nesta aplicação e a comparação entre os resultados obtidos e a prática atualmente utilizada, a qual é baseada na experiência de um planejador.

Uma tradução de gramáticas de hipergrafos baseadas em objetos para cálculo-π

O aumento da escala e funcionalidade dos sistemas de computação e sua crescente complexidade envolvem um aumento significante de custos e exigem recursos humanos altamente qualificados para o desenvolvimento de software. Integrando-se o uso de métodos formais ao desenvolvimento de sistemas complexos, permite-se realizar análises e verificações destes sistemas, garantindo assim sua correção. Existem diversos formalismos que permitem descrever sistemas, cada qual com diferentes níveis de abstração. Quando consideramos sistemas complexos, surge a necessidade de um modelo que forneça construções abstratas que facilitem o entendimento e a especificação destes sistemas. Um modelo baseado em objetos fornece um nível de abstração que tem sido muito aplicado na prática, onde os dados e os processos que os manipulam são descritos juntos em um objeto. Gramática de Grafos Baseada em Objetos (GGBO) é um modelo baseado em objetos, que além de ser uma linguagem visual, apresenta a vantagem de as especificações adquirirem um estilo baseado em objetos, que é bastante familiar à maioria dos desenvolvedores. Porém, as GGBOs não possuem ainda ferramentas para verificação automática de propriedades desejadas nos sistemas modelados. Uma alternativa para resolver isso é definir uma tradução (que preserve a semântica) desta linguagem para outra, para a qual existam verificadores automáticos. Um formalismo bastante conhecido e estabelecido para descrição de sistemas concorrentes, para o qual existem verificadores automáticos, é o cálculo-π. Porém, sob o aspecto de especificação de sistemas complexos, GGBOs parecem ser mais adequadas como linguagem de especificação que o cálculo-π, pois são visuais, mais intuitivas e possuem um estilo baseado em objetos. Neste trabalho foi definido um formalismo (baseado nas GGBOs), denominado Gramática de Hipergrafos Baseada em Objetos e uma tradução deste formalismo para o cálculo-π, aliando assim as vantagens desses dois métodos. Além disso, para validar a tradução definida, foram feitas provas de que a semântica das gramáticas de hipergrafos baseadas em objetos é preservada na tradução.

APSEE-Global : um modelo de gerência de processos distribuídos de software

Desde o início dos anos 90, uma tendência no desenvolvimento de software tem despertado a atenção dos pesquisadores: a distribuição do desenvolvimento. Esse fenômeno é um reflexo de mudanças sociais e econômicas, que têm levado organizações a distribuírem geograficamente seus recursos e investimentos, visando aumento de produtividade, melhorias na qualidade e redução de custos no desenvolvimento de software. Em virtude dessa distribuição, equipes geograficamente dispersas cooperam para a obtenção de um produto final de software. A distribuição física das equipes agrava problemas já inerentes à gerência do processo de software. O desenvolvimento de ambientes, modelos e ferramentas para gerenciar processos conduzidos nesse contexto é um desafio cada vez mais importante nos estudos em Tecnologia de Processos de Software. Os ambientes de suporte a processos devem prover infra-estrutura para processos distribuídos. Este trabalho propõe um modelo de gerência de processos distribuídos, denominado APSEE-Global, que estende o APSEE, um ambiente de engenharia de software centrado no processo desenvolvido no contexto do grupo de pesquisa Prosoft, provendo um conjunto de funcionalidades para suporte a processos distribuídos. O APSEE-Global viabiliza o aumento da autonomia das equipes que participam do projeto, pela possibilidade de adotarem modelos de processo distintos e pela gerência descentralizada do processo de desenvolvimento; permite a documentação e facilita a análise e a gerência das relações entre as equipes; e provê um canal de comunicação formal para acompanhamento da execução do processo distribuído. Os diferentes componentes do APSEE-Global foram especificados formalmente, o que constitui uma base semântica de alto nível de abstração que deu origem à implementação de um protótipo integrado ao ambiente de desenvolvimento de software Prosoft. A especificação do modelo foi realizada pela combinação dos formalismos Prosoft-Algébrico e Gramática de Grafos.

Pythonissa: uma linguagem visual para elaboração da previsão do tempo

Uma das maiores dificuldades encontradas pelos técnicos envolvidos na elaboração da previsão do tempo é a falta de integração entre o software de visualização usado por eles e os programas usados para escrever os boletins. Os previsores necessitam de um meio rápido e fácil de gerar previsões com outras formas de apresentação, além do formato de texto em que ela normalmente é produzida. A partir do estudo dessas dificuldades, formulou-se a hipótese de que seria benéfico criar uma linguagem visual para a criação da previsão do tempo, que permitisse gerar tanto o texto de um boletim meteorológico quanto as imagens correspondentes. Este trabalho descreve a especificação dessa linguagem, à qual se deu o nome de Pythonissa. Ela foi definida usando o formalismo de grafos e se constitui de um modelo da estrutura de um boletim de previsão do tempo. Em Pythonissa, cada região geográfica para a qual é feita a previsão é representada por um vértice em um grafo. Os fenômenos presentes na região também são representados por vértices, de outros tipos, ligados à região por arestas que denotam sua presença. Cada tipo de vértice e aresta tem mapeamentos para representações gráficas e para elementos de controle em uma interface com o usuário. A partir da linguagem, foi implementado um protótipo preliminar, no qual é possível criar um boletim de por meio de uma interface visual e gerar o texto e a imagem correspondentes. Foi dado início, também, à construção de um framework para integração da linguagem a um ambiente de visualização de dados, de modo a produzir uma aplicação utilizável em um ambiente de trabalho real. Para isto foram usados o software de visualização Vis5D e a linguagem de scripts Python. A este framework, se deu o nome de Py5D.

Crescimento urbano e ambiente : Um estudo exploratório sobre as transformações e o futuro da cidade

Crescimento espacial tem sido um dos importantes fenômenos observados nas cidades contemporâneas, sendo a identificação de processos e padrões, de suas causas e conseqüências, um desafio para a ciência. Nesse caminho, esta pesquisa propõe um modelo de simulação de crescimento urbano dedicado a realizar simulações, incluindo de modo integrado fatores urbanos, naturais e institucionais, promovendo simultaneidade entre crescimento externo e interno a um espaço urbano preexistente, representados e modelados utilizando integradamente grafos, autômato celular e geotecnologias. Experimentos com modos de crescimento (axial, polar e difuso) e com cenários alternativos estão implementados, bem como são investigadas questões urbanas de conversão de território, de distribuição dos estoques construídos, de formação de periferias e vazios, de obsolescência e revitalização, de mono e policentralidade, de abrangência de funções urbanas e de influência da distância, de renaturalização e preservação ambiental, de limites de crescimento e problemas ambientais intra-urbanos, de ponderação de atributos, de crescimento difuso, fragmentação e compacidade. Estão também incluídas possibilidades de compressão de dados e alternativas de visualização de resultados, alcançando estudos exploratórios sobre forma urbana e sustentabilidade. O trabalho está dedicado inicialmente a fundamentar, construir e apresentar o modelo de simulação de crescimento denominado SACI – Simulador do Ambiente da Cidade®, depois a realizar simulações num caso real, em Pelotas, RS, quando são demonstrados os procedimentos de calibração, terminando com experimentos escolhidos para avançar na discussão do fenômeno do crescimento urbano. Esforços estão realizados para oferecer um instrumento de simulação com possibilidade de uso para além dos interesses exclusivos desta investigação, particularmente no campo do ensino e da prática do planejamento urbano municipal. Sendo assim, este argumento se dedica simultaneamente a documentar a trajetória de construção de um modelo de simulação de crescimento urbano, a explicitar sua aplicabilidade em casos de cidades reais e a contribuir para a compreensão teórica da dinâmica urbana e ambiental na cidade.

DEPAnalyzer: um modelo de análise estática de dependências para programas orientados a objetos

Este trabalho apresenta um modelo de análise estática de programas orientados a objetos, o qual se denomina DEPAnalyzer (DEPendencies Analyzer). O modelo realiza a análise das dependências entre as classes de um programa, ou seja, os relacionamentos estabelecidos entre estas. As classes representam as entidades estáticas, as quais em tempo de execução darão origem a conjuntos de objetos. Através da simulação do programa o modelo consegue obter as informações sobre quem se relaciona com quem e qual é a intensidade destes relacionamentos. Estas informações visam auxiliar no processo de escalonamento de um programa em uma arquitetura distribuída. Para expressar estes relacionamentos podem ser gerados dois grafos, o grafo de dependências e o grafo de invocações. A geração de um ou de ambos depende do propósito de utilização, ou seja, alocação inicial ou redistribuição dos objetos. O grafo de dependências apresenta uma versão resumida dos relacionamentos. Este adequa-se a auxiliar no processo de distribuição inicial por propiciar um panorama geral dos relacionamentos sem considerar a ordenação de ocorrência das ações. Por sua vez o grafo de invocações tem como propósito a discriminação da ordem de ocorrência das ações de uma aplicação. Viabilizando a utilização deste por parte do processo de redistribuição dos objetos.

Desenvolvendo o conceito de redes bayesianas na construção de cenários prospectivos

A incerteza é o principal elemento do futuro. Desde os primórdios, o homem busca métodos para estruturar essas incertezas futuras e assim poder guiar suas ações. Apenas a partir da segunda metade do século XX, porém, quando os métodos projetivos e preditivos já não eram mais capazes de explicar o futuro em um ambiente mundial cada vez mais interligado e turbulento, é que nasceram os primeiros métodos estruturados de construção de cenários. Esses métodos prospectivos visam lançar a luz sobre o futuro não para projetar um futuro único e certo, mas para visualizar uma gama de futuros possíveis e coerentes. Esse trabalho tem como objetivo propor uma nova abordagem à construção de cenários, integrando o Método de Impactos Cruzados à Análise Morfológica, utilizando o conceito de Rede Bayesianas, de fonna a reduzir a complexidade da análise sem perda de robustez. Este trabalho fará uma breve introdução histórica dos estudos do futuro, abordará os conceitos e definições de cenários e apresentará os métodos mais utilizados. Como a abordagem proposta pretende-se racionalista, será dado foco no Método de Cenários de Michel Godet e suas ferramentas mais utilizadas. Em seguida, serão apresentados os conceitos de Teoria dos Grafos, Causalidade e Redes Bayesianas. A proposta é apresentada em três etapas: 1) construção da estrutura do modelo através da Análise Estrutural, propondo a redução de um modelo inicialmente cíclico para um modelo acíclico direto; 2) utilização da Matriz de Impactos Cruzados como ferramenta de alimentação, preparação e organização dos dados de probabilidades; 3) utilização da Rede Bayesiana resultante da primeira etapa como subespaço de análise de uma Matriz Morfológica. Por último, um teste empírico é realizado para comprovar a proposta de redução do modelo cíclico em um modelo acíclico.

Método para avaliação de ambientes de desenvolvimento de software combinando CMM e GQM

Este trabalho de conclusão apresenta um método e uma ferramenta para avaliação da maturidade e da capacitação de ambientes de desenvolvimento de software baseado no uso da abordagem Goal/Question/Metric-GQM combinada aos métodos tradicionais de avaliação já existentes para o modelo Capability Maturity Model-CMM. A aplicação deste método através da ferramenta proposta permitirá a organização avaliada estabelecer o grau de conformidade preliminar dos seus processos em relação às exigências do modelo CMM. Esta avaliação poderá ser utilizada como ponto de partida para o estabelecimento de um processo de melhoria. O modelo CMM descreve uma série de estágios de maturidade que são atingidos através da satisfação de metas estabelecidas para áreas-chave do processo de desenvolvimento de software da organização. A evolução deste modelo, chamada de CMMI, Capability Maturity Model Integrated, possibilita que as organizações optem pela forma de implementação do modelo. Esta opção pode se dar através do uso do CMMI em estágios, vertical utilizando os níveis tradicionais do modelo, ou contínua; horizontal baseada nas áreas-chave de processo. Da mesma forma, a avaliação pode ser realizada sobre qualquer modelo escolhido. O modelo GQM descreve uma estrutura hierárquica baseada na existência de metas de melhoria preestabelecidas das quais são extraídas métricas e questões que as satisfazem. O nível de satisfação dessas metas é obtido através da análise das métricas relativas às questões aplicadas ao foco da avaliação Algumas ferramentas para avaliação dos processos relativos ao modelo CMM são apresentadas, tais como o questionário da maturidade e os modelos existentes para a criação de métodos de avaliação, CMM Apraisal Framework-CAF e Apraisal Requirements for CMMI-ARC. O diferencial apresentado é o estabelecimento de métricas objetivas e regras de interpretação dessas para a definição da satisfação de uma determinada área-chave de processo, ACP, do nível 2 do modelo CMMI. Além dessas contribuições vale destacar o estabelecimento de questões adicionais ao questionário da maturidade com o objetivo de capturar essas métricas e a criação de grafos GQM para cada ACP do nível 2 do CMMI. Esses grafos permitem a visualização do relacionamento existente entre cada ACP do nível 2 do CMMI com suas metas, questões e métricas. A aplicação do método e da ferramenta será demonstrada através da utilização de um estudo de caso aplicado na empresa DWA Informática Ltda.

Mapas cognitivos SODA ampliados: prescrição de um método para articular atitudes, comportamentos e seqüências cognitivas a mapas SODA

Este trabalho de tese tem por objetivo ampliar o alcance e aplicação de mapas SODA, preservando a metodologia originalmente desenvolvida. Inicialmente é realizada uma revisão do método, abordando de forma conjunta os artigos seminais, a teoria psicológica de Kelly e a teoria dos grafos; e ao final propomos uma identidade entre construtos de mapas SODA com os conhecimentos tácitos e explícitos, da gestão do conhecimento (KM). Essa sequencia introdutória é completada com uma visão de como os mapas SODA tem sido aplicado. No estágio seguinte o trabalho passa a analisar de forma crítica alguns pontos do método que dão margens a interpretações equivocadas. Sobre elas passamos a propor a aplicação de teorias, de diversos campos, tais como a teoria de means-end (Marketing), a teoria da atribuição e os conceitos de atitude (Psicologia), permitindo inferências que conduzem à proposição da primeira tese: mapas SODA são descritores de atitudes. O próximo estágio prossegue analisando criticamente o método, e foca no paradigma estabelecido por Eden, que não permite conferir ao método o status de descritor de comportamento. Propomos aqui uma mudança de paradigma, adotando a teoria da ação comunicativa, de Habermas, e sobre ela prescrevemos a teoria da ação e da escada da inferência (Action Science) e uma teoria da emoção (neuro ciência), o que permite novas inferências, que conduzem à proposição da segunda tese: mapas SODA podem descrever comportamentos. Essas teses servem de base para o alargamento de escopos do método SODA. É proposta aqui a utilização da teoria de máquinas de estado finito determinístico, designadas por autômato. Demonstramos um mapeamento entre autômato com mapas SODA, obtendo assim o autômato SODA, e sobre ele realizamos a última contribuição, uma proposta de mapas SODA hierárquicos, o que vem a possibilitar a descrição de sequencias de raciocínio, ordenando de forma determinística atitudes e comportamentos, de forma estruturada. A visão de como ela pode ser aplicada é realizada por meio de estudo de caso.

Avaliando a percepção dos agentes da teoria do seletorado através de processamento de linguagem natural

Nos últimos anos, a relevância da Teoria dos Grafos na descrição da rela ção entre indiví duos cresceu signifi cativamente, contribuindo para a ascensão do fenômeno das redes sociais. Sua importância tem permitido a explora ção polí tico-econômica de informa ções escondidas em sua estrutura. Assumindo que um parlamentar maximiza sua utilidade ao fortalecer o seu partido e o estado que representa, construímos uma rede política baseada no Congresso Brasileiro, o que permite a identificação de elementos da Teoria do Seletorado. Através de técnicas de Processamento de Linguagem Natural aplicadas à diferentes fontes de notícia, é possível atualizar a rede de forma a identificar alterações na estrutura de poder do sistema político brasileiro.

Bank networks and firm credit: an agent based model approach

Starting from the idea that economic systems fall into complexity theory, where its many agents interact with each other without a central control and that these interactions are able to change the future behavior of the agents and the entire system, similar to a chaotic system we increase the model of Russo et al. (2014) to carry out three experiments focusing on the interaction between Banks and Firms in an artificial economy. The first experiment is relative to Relationship Banking where, according to the literature, the interaction over time between Banks and Firms are able to produce mutual benefits, mainly due to reduction of the information asymmetry between them. The following experiment is related to information heterogeneity in the credit market, where the larger the bank, the higher their visibility in the credit market, increasing the number of consult for new loans. Finally, the third experiment is about the effects on the credit market of the heterogeneity of prices that Firms faces in the goods market.

Aresta e vértices de corte

A videoaula traz conceitos de aresta e vértices de corte. Destaca também as árvores e suas categorias, tipos específicos de grafo.

Contribuição ao desenvolvimento de ontologias para processos petroquímicos : estudo de caso em uma planta DEA

In the last decades, the oil, gas and petrochemical industries have registered a series of huge accidents. Influenced by this context, companies have felt the necessity of engaging themselves in processes to protect the external environment, which can be understood as an ecological concern. In the particular case of the nuclear industry, sustainable education and training, which depend too much on the quality and applicability of the knowledge base, have been considered key points on the safely application of this energy source. As a consequence, this research was motivated by the use of the ontology concept as a tool to improve the knowledge management in a refinery, through the representation of a fuel gas sweetening plant, mixing many pieces of information associated with its normal operation mode. In terms of methodology, this research can be classified as an applied and descriptive research, where many pieces of information were analysed, classified and interpreted to create the ontology of a real plant. The DEA plant modeling was performed according to its process flow diagram, piping and instrumentation diagrams, descriptive documents of its normal operation mode, and the list of all the alarms associated to the instruments, which were complemented by a non-structured interview with a specialist in that plant operation. The ontology was verified by comparing its descriptive diagrams with the original plant documents and discussing with other members of the researchers group. All the concepts applied in this research can be expanded to represent other plants in the same refinery or even in other kind of industry. An ontology can be considered a knowledge base that, because of its formal representation nature, can be applied as one of the elements to develop tools to navigate through the plant, simulate its behavior, diagnose faults, among other possibilities