Uma interface visual para modelos de bancos de dados orientados a objetos com suporte para versões

Este trabalho apresenta o projeto de uma interface visual para modelos de bancos de dados orientados a objetos, com suporte para versões. Um requisito importante, não atendido pelas interfaces visuais específicas e genéricas para sistemas orientados a objetos, é a capacidade de definir e manipular versões de um objeto nos vários níveis da hierarquia de classes (herança por extensão, adotada pelo modelo de versões [GOL 95]). As interfaces, que manipulam versões, suportam essa característica no nível mais especializado da hierarquia (herança por refinamento, adotada pelos principais SGBDOOs). Procurando prover a possibilidade do versionamento de objetos nos vários níveis da hierarquia de classes, surgiu a motivação para projetar e desenvolver uma interface visual com funcionalidades de interfaces existentes (específicas e genéricas) e que obedeça às características principais dos Modelos de Dados Orientados a Objetos e do Modelo de Versões [GOL 95], seguindo as características recomendadas para interfaces visuais para MDOOs, propostas em [SIL 96]. Foi implementado um protótipo com algumas das características projetadas para o browser de objeto e seu suporte para versões.

Uma Linguagem visual de consulta a XML baseada em ontologias

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

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.

Desenvolvimento de algoritmos para a determinação da máxima injeção nodal em redes de energia elétrica

A presente dissertação apresenta um conjunto de algoritmos, cujo objetivo é a determinação da capacidade máxima de energia que é possível integrar numa rede de energia elétrica, seja num único nó ou em vários nós simultaneamente. Deste modo, obtém-se uma indicação dos locais mais adequados à nova instalação de geração e quais os reforços de rede necessários, de forma a permitirem a alocação da nova energia. Foram estudados e identificados os fatores que influenciam o valor da capacidade máxima nodal, assim como as suas consequências no funcionamento da rede, em particular o carácter simultâneo associado às referidas injeções nodais. Nesse sentido, são apresentados e desenvolvidos algoritmos que têm em consideração as características técnicas da geração a ligar e as restrições físicas impostas pela rede elétrica existente. Os algoritmos desenvolvidos apresentados baseiam-se em busca gaussiana, tendo sido igualmente implementada uma heurística que tem em consideração a proximidade de outras injeções em nós adjacentes e finalmente, dada a natureza combinatória do problema, propõe-se a aplicação de algoritmos genéticos especificamente adaptados ao problema Conclui-se que os algoritmos genéticos encerram características que lhes permitem ser aplicados em qualquer topologia com resultados superiores a todos os algoritmos desenvolvidos. Os métodos apresentados foram desenvolvidos e implementados usando a linguagem de programação Python, tendo-se desenvolvido ainda um interface visual ao utilizador, baseado em wxPython, onde estão implementadas diversas ferramentas que possibilitam a execução dos algoritmos, a configuração dos seus parâmetros e ainda o acesso à informação resultante dos algoritmos em formato Excel.

Extração semântica de dados semi-estruturados através de exemplos e ferramentas visuais

Existe uma necessidade latente de pesquisar, filtrar e manipular informações disponíveis em diversos formatos irregulares, entre elas as informações distribuídas na WWW (World Wide Web). Esses tipos de dados são semi-estruturados, pois não possuem uma estrutura explícita e regular, o que dificulta sua manipulação. Este trabalho apresenta como proposta o projeto de uma ferramenta para realizar a extração semântica e semi-automática de dados semi-estruturados. O usuário especifica, através de uma interface visual, um exemplo da estrutura hierárquica do documento e de seu relacionamento com os conceitos da ontologia, gerando uma gramática descritiva da estrutura implícita do mesmo. A partir dessa gramática, a ferramenta realiza a extração dos próximos documentos de forma automática, reestruturando o resultado em um formato regular de dados, neste caso, XML (eXtensible Markup Language). Além da conceituação do método de extração, são apresentados os experimentos realizados com o protótipo da ferramenta, bem como, os resultados obtidos nestes experimentos. Para a construção desta ferramenta, são analisadas características de outros métodos que constituem o estado da arte em extração de dados semi-estruturados.

Funcionalidades temporais do banco de dados Oracle e mecanismos para consultas de tempo de validade

Apesar das vantagens das funcionalidades de banco de dados temporais, já amplamente demonstradas na literatura, ainda não existe, comercialmente, um SGBD totalmente temporal. Algumas propostas já foram feitas, embora um pouco discretas, dando ênfase em apenas parte das funcionalidades temporais, já sinalizando que em breve será possível existir um SGBD puramente temporal. Uma dessas propostas se constitui na implementação de uma camada de software que simula um banco de dados temporal, chamada Pacote de Tempo de Validade – PTV. Ela foi desenvolvida para demonstrar algumas funções temporais de banco de dados de tempo de validade. Embora o PTV tenha funções para garantir a integridade de dados temporais na inserção de tuplas, além de outros controles, não apresenta funções de consultas temporais. Essas funções foram desenvolvidas neste trabalho com base no TSQL2, aumentando, portanto, as funcionalidades temporais do PTV. Elas foram desenvolvidas para o SGBD Oracle 9i e consistem da principal proposta desse trabalho, permitindo inclusive validar as funções de consultas temporais de outras propostas da literatura. A segunda proposta desse trabalho é prover aos desenvolvedores e pesquisadores dessa área, uma interface visual apropriada para o uso do PTV, permitindo, assim, a exploração máxima dos recursos temporais desse pacote.

CaTReS : ferramenta de apoio à pesquisa e ensino em teoria das categorias

Teoria das Categorias é uma ramificação da Matemática Pura com campo científico aparentemente distinto daquele que é objeto de estudo e pesquisa para a Ciência da Computação. Entretanto, algumas características dessa teoria matemática demonstram sua utilidade na pesquisa computacional. Dentre essas características podemos citar independência de implementação, dualidade, herança de resultados, possibilidade de comparação da expressividade de formalismos, notação gráfica e, sobretudo, expressividade das construções categoriais. Sua expressividade é explicitamente destacada pelo MEC nas Diretrizes Curriculares de Cursos da Área de Computação e Informática, onde afirma-se que “Teoria das Categorias possui construções cujo poder de expressão não possui, em geral, paralelo em outras teorias”. Entretanto, Teoria das Categorias tem encontrado obstáculos para ser efetivamente aplicada na Ciência da Computação. A baixa oferta de bibliografia - predominantemente de língua inglesa - e a falta de uniformidade na exposição do que sejam os tópicos introdutórios convergem e potencializam outro grande empecilho à sua propagação: a baixa oferta de cursos com enfoque em Teoria das Categorias. A fim de transpor essas dificuldades, Fábio Victor Pfeiff desenvolveu o CaTLeT, um aplicativo de interface visual que tinha como objetivo facilitar o acesso aos conceitos introdutórios de Teoria das Categorias Com inspiração fortemente educacional, CaTLeT somente é capaz de representar objetos e morfismos atômicos, o que o limita a servir somente aos conceitos iniciais. Em 2003, o CaTLeT foi ampliado e os objetos e morfismos, antes atômicos, passaram a representar conjuntos e relações, respectivamente. Este projeto consiste em uma ampliação tanto do CaTLeT quanto dos objetivos que justificaram sua criação. Esta dissertação trata de um projeto de simulador categorial e de sua respectiva implementação as quais visam fornecer suporte computacional a fim de facilitar o acesso a conceitos intermediários de Teoria das Categorias e servir como suporte à pesquisa na área. A construção desse simulador possui três critérios de avaliação como parâmetro: boa acessibilidade, alta relevância das estruturas implementadas e alta cobertura. A nova ferramenta - denominada CaTReS - deve manter a acessibilidade a usuários leigos que sua predecessora possui e ampliar significativamente as estruturas suportadas, além de incluir tratamento à conceitos funtoriais. Dessa maneira, este projeto vem para auxiliar na superação dos obstáculos anteriormente mencionados.

Avaliação de incertezas na calibração automática do modelo SWMM

Este trabalho é referente ao desenvolvimento de um calibrador multiobjetivo automático do modelo SWMM (Storm Water Management Model), e avaliação de algumas fontes de incertezas presentes no processo de calibração, visando à representação satisfatória da transformação chuva-vazão. O código foi escrito em linguagem C, e aplica os conceitos do método de otimização multiobjetivo NSGAII (Non Dominated Sorting Genetic Algorithm) com elitismo controlado, além de utilizar o código fonte do modelo SWMM para a determinação das vazões simuladas. Paralelamente, também foi criada uma interface visual, para melhorar a facilidade de utilização do calibrador. Os testes do calibrador foram aplicados a três sistemas diferentes: um sistema hipotético disponibilizado no pacote de instalação do SWMM; um sistema real de pequenas dimensões, denominado La Terraza, localizado no município de Sierra Vista, Arizona (EUA); e um sistema de maiores dimensões, a bacia hidrográfica do Córrego do Gregório, localizada no município de São Carlos (SP). Os resultados indicam que o calibrador construído apresenta, em geral, eficiência satisfatória, porém é bastante dependente da qualidade dos dados observados em campo e dos parâmetros de entrada escolhidos pelo usuário. Foi demonstrada a importância da escolha dos eventos utilizados na calibração, do estabelecimento de limites adequados nos valores das variáveis de decisão, da escolha das funções objetivo e, principalmente, da qualidade e representatividade dos dados de monitoramento pluvio e fluviométrico. Conclui-se que estes testes desenvolvidos contribuem para o entendimento mais aprofundado dos processos envolvidos na modelagem e calibração, possibilitando avanços na confiabilidade dos resultados da modelagem.

Instantaneous RRMI of iron rods in reduced gravity

Standard upward-burning promoted ignition tests (“Standard Test Method for Determining the Combustion Behavior of Metallic Materials in Oxygen-Enriched Atmospheres,” ASTM G4-124 [1] or “Flammability, Odor, Offgassing, and Compatibility Requirements and Test Procedures for Materials in Environments that Support Combustion,” NASA-STD-6001, NASA Test 17 [2]) were performed on cylindrical iron (99.95% pure) rods in various oxygen purities (95.0–99.98%) in reduced gravity onboard NASA JSC's KC-135 to investigate the effect of gravity on the regression rate of the melting interface. Visual analysis of experiments agrees with previous published observations showing distinct motions of the molten mass attached to the solid rod during testing. Using an ultrasonic technique to record the real-time rod length, comparison of the instantaneous regression rate of the melting interface and visual recording shows a non-steady-state regression rate of the melting interface for the duration of a test. Precessional motion is associated with a higher regression rate of the melting interface than for test periods in which the molten mass does not show lateral motion. The transition between the two types of molten mass motion during a test was accompanied by a reduced regression rate of the melting interface, approximately 15–50% of the average regression rate of the melting interface for the entire test.

Using visual spatial search interface for WWW applications

Most Internet search engines are keyword-based. They are not efficient for the queries where geographical location is important, such as finding hotels within an area or close to a place of interest. A natural interface for spatial searching is a map, which can be used not only to display locations of search results but also to assist forming search conditions. A map-based search engine requires a well-designed visual interface that is intuitive to use yet flexible and expressive enough to support various types of spatial queries as well as aspatial queries. Similar to hyperlinks for text and images in an HTML page, spatial objects in a map should support hyperlinks. Such an interface needs to be scalable with the size of the geographical regions and the number of websites it covers. In spite of handling typically a very large amount of spatial data, a map-based search interface should meet the expectation of fast response time for interactive applications. In this paper we discuss general requirements and the design for a new map-based web search interface, focusing on integration with the WWW and visual spatial query interface. A number of current and future research issues are discussed, and a prototype for the University of Queensland is presented. (C) 2001 Published by Elsevier Science Ltd.

An Interface to Retrieve Personal Memories Using an Iconic Visual Language

Relevant past events can be remembered when visualizing related pictures. The main difficulty is how to find these photos in a large personal collection. Query definition and image annotation are key issues to overcome this problem. The former is relevant due to the diversity of the clues provided by our memory when recovering a past moment and the later because images need to be annotated with information regarding those clues to be retrieved. Consequently, tools to recover past memories should deal carefully with these two tasks. This paper describes a user interface designed to explore pictures from personal memories. Users can query the media collection in several ways and for this reason an iconic visual language to define queries is proposed. Automatic and semi-automatic annotation is also performed using the image content and the audio information obtained when users show their images to others. The paper also presents the user interface evaluation based on tests with 58 participants.

Interface issues in the ESCHER visual database editor

Presentation at the 1997 Dagstuhl Seminar "Evaluation of Multimedia Information Retrieval", Norbert Fuhr, Keith van Rijsbergen, Alan F. Smeaton (eds.), Dagstuhl Seminar Report 175, 14.04. - 18.04.97 (9716). - Abstract: This presentation will introduce ESCHER, a database editor which supports visualization in non-standard applications in engineering, science, tourism and the entertainment industry. It was originally based on the extended nested relational data model and is currently extended to include object-relational properties like inheritance, object types, integrity constraints and methods. It serves as a research platform into areas such as multimedia and visual information systems, QBE-like queries, computer-supported concurrent work (CSCW) and novel storage techniques. In its role as a Visual Information System, a database editor must support browsing and navigation. ESCHER provides this access to data by means of so called fingers. They generalize the cursor paradigm in graphical and text editors. On the graphical display, a finger is reflected by a colored area which corresponds to the object a finger is currently pointing at. In a table more than one finger may point to objects, one of which is the active finger and is used for navigating through the table. The talk will mostly concentrate on giving examples for this type of navigation and will discuss some of the architectural needs for fast object traversal and display. ESCHER is available as public domain software from our ftp site in Kassel. The portable C source can be easily compiled for any machine running UNIX and OSF/Motif, in particular our working environments IBM RS/6000 and Intel-based LINUX systems. A porting to Tcl/Tk is under way.

Effect of instructive visual stimuli on neurofeedback training for motor imagery-based braincomputer interface

Event-related desynchronization (ERD) of the electroencephalogram (EEG) from the motor cortex is associated with execution, observation, and mental imagery of motor tasks. Generation of ERD by motor imagery (MI) has been widely used for brain-computer interfaces (BCIs) linked to neuroprosthetics and other motor assistance devices. Control of MI-based BCIs can be acquired by neurofeedback training to reliably induce MI-associated ERD. To develop more effective training conditions, we investigated the effect of static and dynamic visual representations of target movements (a picture of forearms or a video clip of hand grasping movements) during the BCI training. After 4 consecutive training days, the group that performed MI while viewing the video showed significant improvement in generating MI-associated ERD compared with the group that viewed the static image. This result suggests that passively observing the target movement during MI would improve the associated mental imagery and enhance MI-based BCIs skills.

Environmental factors and features that influence visual search in a 3D WIMP interface

The challenge of moving past the classic Window Icons Menus Pointer (WIMP) interface, i.e. by turning it ‘3D’, has resulted in much research and development. To evaluate the impact of 3D on the ‘finding a target picture in a folder’ task, we built a 3D WIMP interface that allowed the systematic manipulation of visual depth, visual aides, semantic category distribution of targets versus non-targets; and the detailed measurement of lower-level stimuli features. Across two separate experiments, one large sample web-based experiment, to understand associations, and one controlled lab environment, using eye tracking to understand user focus, we investigated how visual depth, use of visual aides, use of semantic categories, and lower-level stimuli features (i.e. contrast, colour and luminance) impact how successfully participants are able to search for, and detect, the target image. Moreover in the lab-based experiment, we captured pupillometry measurements to allow consideration of the influence of increasing cognitive load as a result of either an increasing number of items on the screen, or due to the inclusion of visual depth. Our findings showed that increasing the visible layers of depth, and inclusion of converging lines, did not impact target detection times, errors, or failure rates. Low-level features, including colour, luminance, and number of edges, did correlate with differences in target detection times, errors, and failure rates. Our results also revealed that semantic sorting algorithms significantly decreased target detection times. Increased semantic contrasts between a target and its neighbours correlated with an increase in detection errors. Finally, pupillometric data did not provide evidence of any correlation between the number of visible layers of depth and pupil size, however, using structural equation modelling, we demonstrated that cognitive load does influence detection failure rates when there is luminance contrasts between the target and its surrounding neighbours. Results suggest that WIMP interaction designers should consider stimulus-driven factors, which were shown to influence the efficiency with which a target icon can be found in a 3D WIMP interface.