Uma arquitetura de referência para o processamento distribuído de stream de dados em soluções analíticas de near real-time

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015.

Alocação de canais em sistemas de comunicação celular empregando algoritmo genético distribuído

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Concurrent tabling

In the past few years Tabling has emerged as a powerful logic programming model. The integration of concurrent features into the implementation of Tabling systems is demanded by need to use recently developed tabling applications within distributed systems, where a process has to respond concurrently to several requests. The support for sharing of tables among the concurrent threads of a Tabling process is a desirable feature, to allow one of Tabling’s virtues, the re-use of computations by other threads and to allow efficient usage of available memory. However, the incremental completion of tables which are evaluated concurrently is not a trivial problem. In this dissertation we describe the integration of concurrency mechanisms, by the way of multi-threading, in a state of the art Tabling and Prolog system, XSB. We begin by reviewing the main concepts for a formal description of tabled computations, called SLG resolution and for the implementation of Tabling under the SLG-WAM, the abstract machine supported by XSB. We describe the different scheduling strategies provided by XSB and introduce some new properties of local scheduling, a scheduling strategy for SLG resolution. We proceed to describe our implementation work by describing the process of integrating multi-threading in a Prolog system supporting Tabling, without addressing the problem of shared tables. We describe the trade-offs and implementation decisions involved. We then describe an optimistic algorithm for the concurrent sharing of completed tables, Shared Completed Tables, which allows the sharing of tables without incurring in deadlocks, under local scheduling. This method relies on the execution properties of local scheduling and includes full support for negation. We provide a theoretical framework and discuss the implementation’s correctness and complexity. After that, we describe amethod for the sharing of tables among threads that allows parallelism in the computation of inter-dependent subgoals, which we name Concurrent Completion. We informally argue for the correctness of Concurrent Completion. We give detailed performance measurements of the multi-threaded XSB systems over a variety of machines and operating systems, for both the Shared Completed Tables and the Concurrent Completion implementations. We focus our measurements inthe overhead over the sequential engine and the scalability of the system. We finish with a comparison of XSB with other multi-threaded Prolog systems and we compare our approach to concurrent tabling with parallel and distributed methods for the evaluation of tabling. Finally, we identify future research directions.

Framework orientado a objetos para o desenvolvimento de aplicações de automação predial e residencial

O crescente aumento pela exigência de funcionalidades na implementação dos atuais sistemas de automação predial, vem provocando um aumento da complexidade de projeto e de gerenciamento desses sistemas. O grande desafio que se apresenta atualmente é como, a partir de dispositivos isolados e subsistemas, conseguir sistemas totalmente integrados, os quais permitam economia no investimento inicial, na operação e na manutenção dos sistemas de automação, garantindo um aumento no desempenho geral da edificação Acredita-se que uma etapa importante para avaliar a real necessidade da integração seja projetar o sistema de automação sem foco em uma tecnologia específica, o que não ocorre atualmente, uma vez que, pela carência de ferramentas de apoio ao projeto, as etapas de especificação e projeto geralmente já estão focadas em uma tecnologia disponível para implementação. Este trabalho busca preencher a lacuna deixada pela carência dessas ferramentas, tendo por finalidade a especificação de um framework orientado a objetos para o desenvolvimento de aplicações de automação predial e residencial que permita modelar estes sistemas de forma independente da tecnologia que ele irá utilizar, possibilitando o mapeamento posterior para a mais adequada ou disponível. Serviram como base para o framework proposto a análise de vários padrões abertos disponíveis para implementação de sistemas de automação predial e a especificação ISO/IEC10746, o modelo de referência para processamento distribuído aberto, usado como suporte a metodologia de projeto proposta. O trabalho também discute o mapeamento dos conceitos definidos para uma arquitetura alvo, apresentado um estudo de caso para validação da metodologia proposta.

Análise da distribuição de um simulador multinível

A validação de projetos de sistemas eletrônicos pode ser feita de diversas maneiras, como tem sido mostrado pelas pesquisas em síntese automática e verificação formal. Porém, a simulação ainda é o método mais utilizado. O projeto de um sistema digital típico pode ser desenvolvido em diversos níveis de abstração, como os níveis algorítmico, lógico ou analógico. Assim, a simulação também deve ser executada em todos esses níveis. A simulação apresenta, contudo, o inconveniente de não conseguir conciliar uma alta acuracidade de resultados com um baixo tempo de simulação. Quanto mais detalhada é a descrição do circuito, maior é o tempo necessário para simulá-lo. O inverso também é verdadeiro, ou seja, quanto menor for a acuracidade exigida, menor será o tempo dispendido. A simulação multinível tenta conciliar eficiêencia e acuracidade na simulação de circuitos digitais, propondo que partes do circuito sejam descritas em diferentes níveis de abstração. Com isso, somente as partes mais críticas do sistema são descritas em detalhes e a velocidade da simulação aumenta. Contudo, essa abordagem não é suficiente para oferecer um grande aumento na velocidade de simulação de grandes circuitos. Assim, surge como alternativa a aplicação de técnicas de processamento distribuído à simulação multinível. Os aspectos que envolvem a combinação dessas duas técnicas são abordados nesse trabalho. Como plataforma para os estudos realizados, optou-se por usar duas ferramentas desenvolvidas nessa Universidade: os simuladores do Sistema AMPLO e o Sistema Operacional HetNOS. São estudadas técnicas de sincronização em sistemas distribuídos, fundamentais para o desenvolvimento dos simuladores e, finalmente, são propostas alternativas para a distribuição dos simuladores. É realizada, ainda, uma análise comparativa entre as versões propostas.

Projeto de um protótipo de um veículo elétrico

Os veículos movidos com combustíveis fósseis são, hoje em dia, os veículos mais utilizados em transportes. Estes meios de transporte caracterizam-se pelo seu baixo rendimento e por serem poluentes, pelo que, nos últimos anos, tem havido um esforço em criar ou melhorar meios de transporte, através do aumento do seu rendimento e eliminando a emissão de poluentes. A utilização de máquinas elétricas como meio de locomoção é uma das soluções alternativas, uma vez que, estas apresentam um rendimento elevado e não emitem diretamente gases tóxicos, apesar das baterias serem uma das principais dificuldades, no que diz respeito à relação peso/densidade de energia. Por outro lado, as baterias, devido à sua capacidade de armazenamento de energia, podem ser utilizadas para armazenar energia da rede elétrica, contribuindo para uma melhor gestão, e também para armazenar num veículo elétrico a energia gerada em modo de travagem e que posteriormente pode ser utilizada para fazer mover o motor elétrico. Neste trabalho fez-se um projeto de um veículo elétrico (VE) e estudou-se o impacto da utilização em massa de veículos elétricos na gestão da rede de energia elétrica. A verificação experimental fez-se com um conversor DC/DC bidirecional com uma configuração em ponte H e com um conversor DC/DC redutor unidirecional. Utilizaram-se compensadores clássicos para, em malha fechada, regular o binário, a velocidade e a corrente, através de compensadores Proporcional Integrativo (PI) e Proporcional Integrativo Derivativo (PID). No desenvolvimento deste projeto, fez-se uma análise teórica, realizaram-se simulações na ferramenta MATLAB/Simulink onde foram criados modelos do veículo elétrico para verificar o seu comportamento, e seguidamente analisaram-se experimentalmente estes resultados. O controlo deste veículo foi feito com a utilização de microcontroladores de baixo custo, recorrendo a uma arquitetura de processamento distribuído/partilhado, constituindo esse estudo uma nova contribuição. Os resultados demonstraram que o rendimento dos veículos elétricos em média encontram-se nos 85-90 %, superior aos atuais 40% dos veículos a combustão interna, eliminando também a emissão de poluentes.

Sistema de optimização de amplificadores em ambiente distribuído

Tese de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Tolerância a falhas e reflexão computacional num ambiente distribuído

O modelo de objetos apresenta-se como um modelo promissor para o desenvolvimento de software tolerante a falhas em virtude de características inerentes ao próprio modelo de objetos, tais como abstração de dados, encapsulamento, herança e reutilização de objetos (componentes). O uso de técnicas orientadas a objetos facilita o controle da complexidade do sistema porque promove uma melhor estruturação de seus componentes e também permite que componentes já validados sejam reutilizados [LIS96]. Técnicas básicas para tolerância a falhas em software baseiam-se na diversidade de projeto e de implementação de componentes considerados críticos. Os componentes diversitários são gerenciados através de alguma técnica que tenha por objetivo assegurar o fornecimento do serviço solicitado, como, por exemplo, a conhecida técnica de blocos de recuperação. Reflexão Computacional é a capacidade que um sistema tem de fazer computações para se auto analisar. Ela é obtida quando o programa pára sua execução por um período de tempo para fazer computações sobre si próprio; analisa seu estado, se o processamento está correto, se pode prosseguir com a execução e atingir o objetivo satisfatoriamente; se não precisa mudar de estratégia ou algoritmo de execução, fazendo, ainda, processamentos necessários para o sucesso da execução. Um sistema de programação distribuída consiste basicamente em vários aplicativos executados em diferentes computadores, os quais realizam troca de mensagens para solucionar um problema comum. A comunicação entre os computadores é realizada através da rede que os interliga. As Redes que controlam sistemas críticos são normalmente de pequena escala pois redes de grandes dimensões podem apresentar atrasos e baixa confiabilidade. Portanto, a abordagem aqui proposta consiste em utilizar, em um ambiente distribuído, uma arquitetura reflexiva aliada a técnicas do domínio da tolerância a falhas para promover a separação entre as atividades de controle, salvamento, recuperação, distribuição e validação de componentes e as funcionalidades executadas pelo próprio componente, a fim de que falhas não venham a prejudicar a disponibilidade, confiabilidade e clareza de determinadas computações. A proposta apóia-se num estudo de caso, implementado na linguagem de programação Java, com seus protocolos de reflexão computacional e de comunicação.

Paralelização da ferramenta de alinhamento de sequências MUSCLE para um ambiente distribuído

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desenvolvimento e aplicação de um software cristalográfico com protocolo de acesso a um banco de dados distribuído

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeitos do estresse fisico no processamento das informações visuais perifericas em motoristas do transporte coletivo urbano

Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Educação Física

Efeitos do processamento da alfafa e da adição de óleo de soja sobre a digestibilidade total da dieta de eqüinos

Avaliou-se o efeito do processamento do feno de alfafa (Medicago sativa L.) e da adição de óleo de soja em dietas sobre a digestibilidade total de matéria seca, matéria orgânica, proteína bruta, extrato etéreo, fibra em detergente neutro e fibra em detergente ácido em eqüinos. Utilizaram-se quatro potros machos, sem raça definida, com aproximadamente 14 meses de idade e 197,25 kg, em delineamento quadrado latino (4 × 4) e em arranjo fatorial (2 × 2), composto de duas formas de fenação da alfafa (em cubos ou em ramas) e da adição ou não de óleo de soja em dietas contendo concentrado comercial na forma de péletes. A digestibilidade dos nutrientes foi determinada pelo método de coleta total de fezes durante três dias. A adição de óleo de soja refinado aumentou a digestibilidade total de matéria seca, matéria orgânica, extrato de etéreo e fibra em detergente neutro. A fenação da alfafa em cubos aumentou a digestibilidade total da proteína bruta, fibra em detergente neutro e da fibra em detergente ácido. A adição de óleo de soja nas dietas avaliadas foi um modo prático e seguro de aumentar a densidade calórica sem reduzir a digestibilidade dos macronutrientes orgânicos. O processamento da alfafa na forma de cubos melhorou a digestibilidade total da proteína bruta, fibra em detergente e fibra em detergente ácido da dieta em eqüinos.

Modelagem e gestão das perdas no suprimento de tomates para processamento industrial

O suprimento de tomates para processamento industrial é uma atividade relativamente complexa. Plantas industriais de larga escala necessitam de elevados volumes diários de matéria-prima. Por outro lado, há alta perecibilidade dos frutos e a colheita ainda é predominantemente manual. Um modelo matemático foi desenvolvido com o propósito de entender objetivamente o processo de suprimento de tomate e, também, vislumbrar possibilidades de sua otimização. A simulação a partir do modelo pode gerar cenários que, quando comparados com o desempenho efetivamente observado em campo, evidenciam a importância da gestão acurada, com a presença de potenciais ganhos financeiros expressivos na cadeia de suprimentos a partir da redução de tempos, perdas e custos. As perdas de produto poderiam ser reduzidas de mais de 2% para algo inferior a 1%. A menor capacidade ociosa traduzir-se-ia em um menor custo de oportunidade e aumento de receita. Para uma fábrica com um consumo de tomates de 336 mil toneladas por ano, a melhoria no suprimento de matéria-prima poderia resultar em ganhos estimados em R$ 6 milhões por ano.

Uma nova classificação de alimentos baseada na extensão e propósito do seu processamento

Este artigo descreve uma nova classificação de alimentos baseada na extensão e propósito do processamento industrial usado na sua produção. Três grupos são definidos: alimentos não processados ou minimamente processados (grupo 1), alimentos processados utilizados como ingredientes de preparações culinárias ou pela indústria de alimentos (grupo 2), e produtos alimentícios ultra-processados (grupo 3). O uso da classificação é ilustrado aplicando-a a dados coletados por Pesquisa de Orçamentos Familiares conduzida em 2002/2003 em uma amostra probabilística de 48.470 domicílios brasileiros. A disponibilidade diária foi de 1.792kcal/capita, sendo 42,5por cento de alimentos do grupo 1, 37,5por cento do grupo 2 e 20por cento do grupo 3. A contribuição do grupo 3 aumentou com a renda familiar, correspondendo a um terço do total calórico nos domicílios mais afluentes. Discute-se o impacto sobre a qualidade geral da dieta, padrões de alimentação e condições de saúde que poderia ocorrer com a substituição de alimentos do grupo 1 e ingredientes do grupo 2 por produtos alimentícios do grupo 3