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.

COMFALA : modelo computacional do processo de compreensão da fala

Esta Tese apresenta a investigação de técnicas computacionais que permitam a simulação computacional da compreensão de frases faladas. Esta investigação é baseada em estudos neurocognitivos que descrevem o processamento do cérebro ao interpretar a audição de frases. A partir destes estudos, realiza-se a proposição do COMFALA, um modelo computacional para representação do processo de compreensão da fala. O COMFALA possui quatro módulos, correspondentes às fases do processamento cerebral: processamento do sinal de fala, análise sintática, análise semântica e avaliação das respostas das análises. Para validação do modelo são propostas implementações para cada módulo do COMFALA. A codificação do sinal se dá através das transformadas ondeletas (wavelets transforms), as quais permitem uma representação automática de padrões para sistemas conexionistas (redes neurais artificiais) responsáveis pela análise sintática e semântica da linguagem. Para a análise sintática foi adaptado um sistema conexionista de linguagem escrita. Por outro lado, o sistema conexionista de análise semântica realiza agrupamentos por características prosódicas e fonéticas do sinal. Ao final do processo, compara-se a saída sintática com a semântica, na busca de uma melhor interpretação da fala.

Sistematização do dimensionamento técnico e econômico de sistemas fotovoltaicos isolados por meio de programa computacional

One of the main referring subjects to the solar energy is how to compare it economically with other sources of energy, as much alternatives as with conventionals (like the electric grid). The purpose of this work was to develop a software which congregates the technical and economic main data to identify, through methods of microeconomic analysis, the commercial viability in the sizing of photovoltaic systems, besides considering the benefits proceeding from the proper energy generation. Considering the period of useful life of the components of the generation system of photovoltaic electricity, the costs of the energy proceeding from the conventional grid had been identified. For the comparison of the conventional sources, electric grid and diesel generation, three scenes of costs of photovoltaic panels and two for the factor of availability of diesel generation had been used. The results have shown that if the cost of the panels is low and the place of installation is more distant of the electric grid, the photovoltaic system becomes the best option.

Uma perspectiva computacional sobre catálise enzimática

Enzymes are extremely efficient catalysts. Here, part of the mechanisms proposed to explain this catalytic power will be compared to quantitative experimental results and computer simulations. Influence of the enzymatic environment over species along the reaction coordinate will be analysed. Concepts of transition state stabilisation and reactant destabilisation will be confronted. Divided site model and near-attack conformation hypotheses will also be discussed. Molecular interactions such as covalent catalysis, general acid-base catalysis, electrostatics, entropic effects, steric hindrance, quantum and dynamical effects will also be analysed as sources of catalysis. Reaction mechanisms, in particular that catalysed by protein tyrosine phosphatases, illustrate the concepts.

Propriedades dinâmicas de fluidos por simulação computacional: métodos híbridos atomístico-contínuo

Computational methods for the calculation of dynamical properties of fluids might consider the system as a continuum or as an assembly of molecules. Molecular dynamics (MD) simulation includes molecular resolution, whereas computational fluid dynamics (CFD) considers the fluid as a continuum. This work provides a review of hybrid methods MD/CFD recently proposed in the literature. Theoretical foundations, basic approaches of computational methods, and dynamical properties typically calculated by MD and CFD are first presented in order to appreciate the similarities and differences between these two methods. Then, methods for coupling MD and CFD, and applications of hybrid simulations MD/CFD, are presented.

A investigação da construção de modelos no estudo de um tópico de física utilizando um ambiente de modelagem computacional qualitativo

A integração de tecnologias de informação e comunicação no contexto educacional tem sido tema de diversos congressos e simpósios ao redor do mundo e no Brasil. Neste sentido, vários estudos têm sido realizados com o objetivo de se obter metodologias que tornem efetivo o emprego das novas tecnologias no ensino. Este artigo mostra um estudo que investigou a interação entre estudantes universitários da área de ciências exatas e um ambiente de modelagem computacional qualitativo em atividades de modelagem expressiva. Os resultados obtidos mostram que os estudantes foram capazes de criar e modificar o modelo do sistema proposto a partir de suas próprias concepções.

A utilização da modelagem computacional semiquantitativa no estudo do sistema mola-massa

O artigo apresenta resultados da investigação sobre a integração de ambientes de modelagem computacional ao aprendizado exploratório de Física. Os resultados aqui apresentados são relativos ao estudo da interação e desempenho de alunos de ensino superior durante a utilização do ambiente de modelagem computacional semiquantitativo WLinkIt em uma atividade de conteúdo específico em Física: o sistema mola-massa. Os resultados mostram que os estudantes apresentaram habilidades para desenvolver um modelo sobre a situação proposta e relacionar o comportamento apresentado pelo modelo com o esperado por eles, alterar o modelo e explicar o comportamento apresentado pelas variáveis. Os resultados mostram também que as dificuldades apresentadas foram relacionadas à delimitação do sistema a ser estudado, ao entendimento da influência de uma variável sobre a outra, ao entendimento de quem é o agente causal do sistema, ao entendimento da função de uma ligação entre duas variáveis e ao entendimento dos conceitos envolvidos. Assim, o mapeamento desses aspectos é fundamental para o delineamento de pesquisas futuras no sentido de promover, na prática, a integração de Ambientes de Modelagem Computacional Semiquantitativos na sala de aula, mais especificamente para o estudo de tópicos de Física.

Metodologia para obtenção do hidrograma de escoamento superficial em encostas e canais. Parte II: modelo computacional e análise de sensibilidade

Estimativas de vazão máxima de escoamento superficial são necessárias para o projeto de obras hidráulicas em bacias urbanas e rurais. A dificuldade em aplicar os procedimentos disponíveis para calcular a variação do escoamento superficial com o tempo e de seu valor máximo deve-se à inexatidão dos métodos usados para esse objetivo e à variabilidade nos resultados que podem ser obtidos por profissionais que usem o mesmo procedimento. Dessa forma, a investigação de um método que produza estimativas confiáveis da vazão máxima e do hidrograma de escoamento superficial é de grande interesse. Neste trabalho, desenvolveu-se e avaliou-se a sensibilidade de um software (HIDROGRAMA 2.1) que permite a obtenção do hidrograma de escoamento superficial, da vazão máxima e seu tempo de ocorrência, da altura e da velocidade máximas do escoamento, do volume e da lâmina de escoamento superficial em encosta e em canais. O modelo apresentou grande sensibilidade ao período de retorno, à taxa de infiltração estável e ao comprimento da encosta e do canal.

Sentidos da formação docente para a profissionalização - Na voz do professor do campo

O trabalho discute os sentidos da formação docente na profissionalização de professores do campo. Nasce do desassossego que interroga a prática da formação continuada, sobretudo, a especialização em educação do campo e os sentidos que são produzidos pelos sujeitos em interface com o trabalho docente nas experiências da Escola Família Agrícola, Escola do Movimento dos Trabalhadores Sem Terra e Escola Multisseriada. Têm nos estudos de Vigotski (2005), Benjamin (1994) e Larrosa (2002) as contribuições que fundamentam a compreensão de sentidos e experiência, estes como produção subjetiva, temporal e singular que ecoam das vozes dos sujeitos. As narrativas como perspectiva metodológica da pesquisa são aqui adotadas como as histórias de práticas em situação (BERTAUX, 2010) ou histórias de vida que pensam um projeto (JOSSO, 2002) e que por assim se constituírem tem como ponto motivador nos diálogos a formação e a profissão docente no campo. Trata-se, de uma narrativa de vida situada, a partir de um impulso que proporciona ao narrador e seu interlocutor o adentrar de uma história que se faz em meio a pessoas, memórias, sentimentos, conflitos, práticas e todo um contexto acerca do impulso de suas experiências de vida, formação e profissão. A partir da escuta em diálogo com as questões da pesquisa registramos a escrita dos sentidos produzidos, não como universais, mas como heterogêneos e simultaneamente singulares aos sujeitos. Nessa perspectiva, os sujeitos produzem diferentes sentidos na relação formação e profissionalização, estes amalgamados e relacionados às suas aspirações com a formação continuada e a carreira docente, imbricados nas itinerâncias dos movimentos sociais nos quais militam, bem como, nas memórias e trajetórias na educação. Pensar, portanto, em processos de formação continuada de professores do campo, à luz dessa discussão, é abrir-se aos diferentes contornos que esta assume a partir dos sentidos produzidos pelos sujeitos, desafiando-nos à construção de projetos que dialoguem com a diversidade da educação do campo e que se colocam como espaçostempos da reflexão do ser e/ou estar professor (a)-monitor (a)-educador (a) do campo.

Proposta de um algoritmo GPC adaptativo com baixo custo computacional

Esta dissertação propõe um algoritmo do Controlador Preditivo Generalizado (GPC) com horizonte de controle igual a um para ser aplicado em plantas industriais com modelos variantes no tempo, simples o su ficiente para ser implementado em Controlador Lógico Programável (PLC). A solução explícita do controlador é obtida em função dos parâmetros do modelo e dos parâmetros de sintonia do GPC (horizonte nal de predição hp e o fator de supressão do sinal de controle ), além das entradas e saídas presentes e passadas. A sintonia do fator de supressão e do horizonte de previsão GPC é feita através do lugar das raízes da equação característica do sistema em malha fechada, sempre que os parâmetros do modelo da planta industrial (estável ou instável em malha aberta) forem modificados.

Tecnologia assistiva e computacional : contribuições para o atendimento educacional especializado e desafios na formação de professores

Neste trabalho, analisamos aspectos relacionados a como a tecnologia computacional é utilizada no Atendimento Educacional Especializado (AEE) e como se deu a formação de professores para utilizar esses recursos. Para tanto, delimitamos os seguintes objetivos específicos: investigar a utilização da tecnologia assistiva (TA) computacional no âmbito das salas de recursos multifuncionais (SRM); problematizar as tensões, dificuldades e possibilidades relacionadas à TA com ênfase na tecnologia computacional para o AEE; analisar a formação do professor de educação especial para o AEE tendo como recurso a TA com ênfase na tecnologia computacional, visando à mediação dos processos de aprendizagem. O aporte teórico deste trabalho foi a abordagem histórico-cultural, tomando por referência os estudos de Vigotski e seus colaboradores. Trata-se de uma pesquisa qualitativa que fez uso de diferentes instrumentos metodológicos como, os grupos focais, o questionário online e a entrevista semiestruturada. Para desenvolvê-lo, realizamos a coleta de dados em diferentes contextos, começando pelos grupos focais da pesquisa inaugural do Oneesp, que serviram como dispositivo para esta pesquisa, seguida da aplicação de um questionário aos professores participantes da pesquisa-formação desenvolvida como um desdobramento no estado do Espírito Santo da pesquisa inaugural do Oneesp pelos integrantes do Oeeesp e da aplicação in loco de entrevistas semiestruturadas com professores de educação especial, de uma SRM do Tipo II. Foram oitenta e nove professores participantes na pesquisa do Oneesp, trinta professores na pesquisa-formação do Oeeesp e dois professores para aplicação da entrevista semiestruturada in loco, respectivamente. Esses dois professores participaram tanto da pesquisa do Oneesp como da pesquisa do Oeeesp. Analisamos esses três momentos, dos quais emergiram os apontamentos que nos proporcionaram pensar, com base nas narrativas orais e escritas dos professores: sua formação para uso da TA computacional; seu entendimento sobre sua formação para este fim; seus anseios por uma formação mais direcionada; a forma como utilizam a tecnologia na sala de recursos; seus entendimentos sobre as dificuldades e possibilidades relacionadas a TA com ênfase na tecnologia computacional para o AEE. Após essas análises, concluímos que poucos professores que atuam nas SRM tiveram uma formação que possibilitasse a aplicação das tecnologias computacionais em sua mediação pedagógica, aliando teoria e prática, com momentos de formação que privilegiassem os momentos presenciais e em laboratórios, onde possam interagir com os computadores e suas ferramentas simbólicas. Sem essa familiaridade com os recursos computacionais, os professores acabam sentindo-se inseguros para utilizá-los, deixando de potencializar, pela via desses recursos, os processos de ensinoaprendizagem do aluno com deficiência. Faz-se necessário um investimento nesse tipo de formação e, mais do que isso, que se viabilize para os professores que atuam ou que pretendem atuar nas SRM. A partir de uma formação apropriada é possível fazer com que os professores utilizem os recursos computacionais como mediadores dos processos de ensino-aprendizagem de seus alunos.

O impacto da voz na qualidade da vida da mulher idosa

Embora várias investigações venham enfocando a fisiologia e anatomia da voz e laringe do idoso, pouco tem sido produzido com a preocupação de saber o impacto das condições vocais na qualidade de vida desta porção da população. OBJETIVO: Verificar o impacto da voz na qualidade da vida da mulher idosa, usando os questionários Short-form Health Survey - SF36 e Voice Index Handicap (VHI). DESENHO DO ESTUDO: Estudo de coorte prospectivo com corte transversal. MÉTODO E MATERIAL: Cinqüenta mulheres idosas participaram desta pesquisa, com idades entre 60 e 87 anos e idade média de 70.8 anos, recrutadas aleatoriamente. As participantes do estudo foram submetidas aos dois questionários: O SF36 e O VHI. Foram comparadas as respostas de ambos os questionários pelo teste de Kruskall-Wallis, verificando se havia diferença significante entre as variáveis. O teste de Spearman foi usado para avaliar se havia correlação entre os resultados das variáveis de VHI com os resultados obtidos no parâmetro de SF36 de qualidade de vida. RESULTADOS: Nós obtivemos valores considerados estatisticamente significantes nas correlações entre domínio físico de VHI e funcionamento físico, dor física e papel físico na vida do SF-36. CONCLUSÃO: Houve uma correlação estatisticamente significante e positiva entre os resultados obtidos nos parâmetros funcionamento físico, vitalidade, saúde geral, saúde mental, dor corporal e papel físico na vida do SF36. Houve uma correlação estatisticamente significante e negativa entre os resultados totais obtidos no SF36 e o VHI.

Avaliação da voz em pacientes submetidos à cordectomia com laser de CO2

OBJETIVO: Avaliar a voz de pacientes portadores de carcinomas iniciais glóticos submetidos à cordectomia com laser de CO2. MÉTODO: Foram avaliados 15 pacientes com diagnóstico de carcinoma espinocelular Tis e T1 glóticos. A avaliação foi feita por meio da análise perceptivo auditiva da voz, pela análise acústica computadorizada e videolaringoestroboscópica. Os pacientes responderam a um questionário de avaliação geral da voz e um protocolo de qualidade de vida relacionado à voz (QVV). Os resultados foram comparados aos de um grupo controle de indivíduos com laringes normais. RESULTADOS: A análise perceptivo-auditiva da voz revelou que a maioria dos pacientes submetidos à cordectomia apresentou algum grau de disfonia, à custa de rouquidão e soprosidade. Considerando os parâmetros acústicos analisados e os valores do grupo controle, observou-se a tendência de um pequeno incremento da freqüência fundamental, mas sem diferença estatisticamente significante; os valores de jitter, shimmer e da proporção harmônico-ruído apresentaram-se significantemente alterados. Os aspectos analisados na videolaringoestroboscopia mostraram-se melhores nas cordectomias menos extensas. Os escores do QVV sugerem que os pacientes tiveram um discreto impacto na qualidade de vida relacionada à voz. CONCLUSÕES: Apesar da presença de alterações na qualidade vocal dos pacientes submetidos à cordectomia com laser de CO2, os resultados funcionais tendem a ser bem aceitos pelos pacientes, com discreta repercussão na qualidade de vida.

Perfil dos profissionais da voz com queixas vocais atendidos em um centro terciário de saúde

As laringopatias relacionadas ao trabalho acarretam conseqüências para os profissionais da voz. OBJETIVO: Analisar o perfil destes profissionais atendidos em um hospital terciário. FORMA DE ESTUDO: Estudo de coorte histórica longitudinal. MATERIAL E MÉTODOS: Análise retrospectiva de prontuários. Os diagnósticos foram fornecidos através de videoestrobolaringoscopia. RESULTADOS: Foram atendidos 163 pacientes (119 do sexo feminino, 44 do sexo masculino), idade média de 36,5 anos. Em relação aos grupos profissionais, encontramos profissionais da voz falada (vendedores, professores, telemarketing, recepcionistas, atores e profissionais de saúde) e da voz cantada. Os diagnósticos foram: alteração estrutural mínima (33%), nódulos (22%), edema de Reinke (10%) e pólipos (6%). Foi observada correlação com tabagismo (p=0,002), sexo (p=0,004) e idade (p<0,001), com tendência para associação do tabagismo com edema de Reinke e leucoplasia; sexo feminino com AEM, nódulos e edema de Reinke; pacientes acima de 40 anos com edema de Reinke, e dos mais jovens com nódulos, cordite e AEM. O tempo de queixa foi superior a 6 meses em 74% dos casos. CONCLUSÃO: Este perfil inclui profissionais da voz falada e cantada. Houve predomínio das AEMs, seguida por nódulos, edema de Reinke e pólipos.

Estudo funcional da voz e da deglutição na laringectomia supracricóide

OBJETIVOS: Identificar o grau e evolução da disfagia e disfonia nos indivíduos submetidos à laringectomia supracricóide e verificar a existência de associação destes aspectos com variáveis clínicas e cirúrgicas. MÉTODOS: Foram estudados 22 casos submetidos a laringectomias supracricóides no Departamento de Cirurgia de Cabeça e Pescoço e Otorrinolaringologia do Hospital Heliópolis e encaminhados para fonoterapia. Os graus de disfagia e disfonia foram correlacionados com gênero, idade (menor ou igual a 50 anos, mais de 50 anos), estadiamento T (T1, T2, T3, T4), sítio da lesão (supraglote, glote, subglote), preservação de uma ou duas aritenóides, tipo de reconstrução (cricohioidopexia ou cricohioidoepiglotopexia), tempo de retirada da sonda nasoenteral e de fechamento da traqueostomia (em ambos: até um mês de pós-operatório ou mais de um mês). Os testes estatísticos utilizados foram Qui-Quadrado e/ou Teste Exato de Fischer. RESULTADOS: Observou-se associação do grau moderado de disfagia com a glote como sítio primário, com a cricohioidoepiglotopexia como tipo de reconstrução e com a retirada da sonda nasoenteral até um mês após a cirurgia; e associação do grau severo de disfagia com a supraglote como sítio primário. A disfagia e a disfonia apresentaram associação entre si quanto aos graus de severidade, porém um maior número de pacientes teve evolução melhor da disfagia comparativamente à evolução da disfonia. Não houve significância estatística nas demais associações. CONCLUSÃO: A melhora na deglutição é mais freqüente do que a melhora da disfonia. Há associação do grau moderado de disfagia com o sítio glote, cricohioidoepiglotopexia e retirada da sonda nasoenteral até um mês após a cirurgia.