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[en] WEARABLES FOR SUPPORTING SPATIAL REPRESENTATION ACQUISITION BY BLIND PERSONS / [pt] WEARABLES PARA APOIAR A REPRESENTAÇÃO ESPACIAL POR INDIVÍDUOS CEGOS

WALLACE CORBO UGULINO 04 August 2015 (has links)
[pt] A dificuldade de locomoção de pedestres cegos é um problema complexo constituído das dificuldades de percepção e de orientação. Parte da dificuldade de percepção é identificar pontos de referência, que é necessário para que indivíduos montem uma representação do espaço, orientem-se nesse espaço e definam trajetórias para se locomover. Nessa pesquisa, foram desenvolvidos e investigados wearables para apoiar indivíduos cegos a identificar pontos de referência. O primeiro Estudo de Caso foi realizado para investigar uma maneira de evitar o masking, problema causado pela tecnologia que consiste numa sobrecarga cognitiva e no prejuízo temporário da capacidade do indivíduo de sensoriar o ambiente com seus sentidos. Para investigar o masking, foram realizados Estudos de Caso com participantes cegos e wearables propostos nessa pesquisa. A partir dos estudos, conclui-se que o wearable dessa pesquisa foi bem sucedido em evitar o masking e essa abordagem foi considerada uma alternativa válida para pesquisadores que investigam esse problema em outros contextos. No segundo Estudo de Caso, já com o masking controlado, concluiu-se que o wearable proposto nessa pesquisa possibilita aos indivíduos cegos explorar mais pontos de referência em relação à exploração exclusivamente com a bengala. Essa pesquisa contribui também com um conjunto de recomendações para projetistas de wearables para mobilidade de cegos. / [en] The difficulty in the locomotion of blind pedestrians is a complex problem that comprises the difficulties of perception and orientation. Part of the difficulty of perception is the identification of landmarks, which is necessary for the orientation process and also the acquisition of a spatial representation. The spatial representation will be used later when orientating in this space and for defining paths to move from a given place to another. In this research, wearables were investigated aiming at supporting blind persons in the task of identifying of landmarks. The first step was to investigate a way to avoid masking, a problem caused by technology that is characterized by a cognitive overload and the harmful interference of technology in the wearer’s capabilities of sensing the environment through their senses. In order to investigate masking, a Case Study was designed and carried out with a group of blind subjects. As a result, the wearable succeeded in avoiding masking. The approach used is considered useful as an alternative for researchers that investigate this problem in other contexts. Besides avoiding the masking, the proposed wearable enabled blind individuals explore more landmarks when compared to the approach of exploring with a white cane. Furthermore, this research also contributes with a set of recommendations for designers of wearables for blind mobility.
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[en] AN INTEGRATED SYSTEM FOR NUMERICAL SIMULATIONS IN COMPUTATIONAL MECHANICS / [es] UN SISTEMA INTEGRADO PARA SIMULACIONES EN MECÁNICA COMPUTACIONAL / [pt] UM SISTEMA INTEGRADO CONFIGURÁVEL PARA SIMULAÇÕES EM MECÂNICA COMPUTACIONAL

WILLIAM WAGNER MATOS LIRA 11 April 2001 (has links)
[pt] Este trabalho dá continuidade ao desenvolvimento de uma metodologia para extensão e configuração de aplicações gráficas interativas utilizadas em simulações baseadas no método dos elementos finitos (MEF). Novos atributos requisitados pelos módulos de análise podem ser facilmente incluídos nos pré- e pós-processadores. Os atributos são definidos, através de uma linguagem de extensão interpretada relativamente simples, em um arquivo de configuração. A configuração e extensão é feita a partir da criação de classes e métodos, no contexto da programação orientada a objetos, de atributos da simulação. Esta metodologia foi implementada no desenvolvimento de um sistema integrado para simulações numéricas de problemas bidimensionais em geotecnia pelo MEF. A tese apresenta, inicialmente, uma discussão sobre a evolução dos sistemas utilizados para simulações numéricas na mecânica computacional, desenvolvidos no Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio, indicando os problemas existentes. A seguir, é apresentada uma extensão da arquitetura do módulo utilizado para o gerenciamento e extensão configurável dos atributos (ESAM), que, originalmente, considerava uma abordagem onde atributos só podiam ser aplicados a entidades geométricas. A nova arquitetura permite que atributos também possam ser aplicados diretamente em nós e elementos de uma malha de elementos finitos. O sistema implementado através da integração dos módulos utilizados para pré-processamento, análise numérica e pós- processamento com o módulo de gerenciamento de atributos resultou em um sistema bastante flexível, podendo ser estendido por um usuário configurador para diversos outros tipos de simulação. As fases envolvidas em um processo de simulação na mecânica computacional (definição da geometria, especificação dos atributos, geração da malha de elementos finitos, análise numérica e visualização dos resultados) são ilustradas em um exemplo de aplicação do sistema proposto. / [en] This work continues the development of a methodology for extension and configuration of interactive graphics applications utilized on a finite element simulations. New attributes necessary for the analysis modules can be easily included in pre- and post-processor modules. The attributes are defined, through a relatively simple interpreted extension language, in a configuration file. The extension and configuration is performed through the creation of classes and methods, in the context of object oriented programming, of simulation attributes. This methodology was implemented in development of an integrated system for two- dimensional numerical simulation of geotechnical problems by the finite element method. The dissertation presents, initially, a discussion on the evolution of the systems used for numerical simulations in computational mechanics, developed in Department of Civil Engineering of PUC-Rio, pointing the existing problems. In the sequence, it is presented an extension of architecture of module that manager extension the simulation attributes (ESAM), that, originally, considerated only an approach where attributes could be applied in geometrical entities. The new architecture permits that attributes may also be applied directly to nodes and elements of a finite element mesh. The system implemented through the integration of the pre- processing, numerical analysis and post-processing modules, with the attribute management module resulted in a very flexible system, that can be extended for several other types of simulations. The phases involved in a simulations of a computational mechanics process (geometry defined, attributes specification, automatic mesh generation, numerical analysis and visualization of results) are illustrated in an application example of the proposed system. / [es] Este trabajo da continuidad al desarrollo de una metodología para extensión y configuración de aplicaciones gráficas interactivas utilizadas en simulaciones que tiene como base el método de los elementos finitos (MEF). Los nuevos atributos que requieran los módulos de análisis pueden ser facilmente incluidos en los pre y pos procesadores. Los atributos son definidos, a través de un lenguaje de extensión interpretada relativamente simple, en un archivo de configuración. La configuración y extensión se realiza a partir de la creación de clases y métodos, en el contexto de la programación orientada a objetos, de atributos de la simulación. Esta metodología fue implementada en el desarrollo de un sistema integrado para simulaciones numéricas de problemas bidimensionales en geotecnía por el MEF. La tesis presenta, inicialmente, una discusión sobre la evolución de los sistemas utilizados para simulaciones numéricas en la mecánica computacional, desarrollados por el Departamento de Ingeniería Cívil de la PUC-Rio, indicando los problemas existentes. A seguir, se presenta una extensión de la arquitectura del módulo utilizado para el gerenciamiento y extensión configurable de los atributos (ESAM) que, originalmente, consideraba una abordaje donde los atributos solo podían ser aplicados a entidades geométricas. La nueva arquitectura permite que los atributos también puedan ser aplicados directamente en nodos y elementos de una malla de elementos finitos. El sistema implementado a través de la integración de los módulos utilizados para preprocesamiento, análisis numérico y posprocesamiento con el módulo de gerenciamento de atributos tuvo como resultado un sistema bastante flexible, que puede ser extendido por un usuario configurador para diversos otros tipos de simulación. Las fases involucradas en un proceso de simulación en la mecánica computacional (definición de la geometría, especificación de los atributos, generación de la malla de elementos finitos, análisis numérico y visualización de los resultados) son ilustradas en un ejemplo.
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[en] A SCALABLE MIDDLEWARE FOR STRUCTURED DATA PROVISION AND DISSEMINATION IN DISTRIBUTED MOBILE SYSTEMS / [pt] UM MIDDLEWARE ESCALÁVEL PARA PROVISÃO E DISSEMINAÇÃO DE DADOS ESTRUTURADOS EM SISTEMAS DISTRIBUÍDOS MÓVEIS

LINCOLN DAVID NERY E SILVA 11 January 2017 (has links)
[pt] Aplicações para o monitoramento de frotas de veículos e sistemas de logística, coordenação em situações de emergência, monitoramento ambiental ou de gestão de força de trabalho móvel podem usar redes móveis como meio de comunicação, troca de informações e de coordenação entre um número possivelmente grande de nós móveis interligados por uma rede WAN. A maioria desses sistemas requer o monitoramento em tempo real das informações de contexto dos nós móveis, interação com todos os nós participantes, bem como meios de adaptação num cenário muito dinâmico, onde não é possível prever quando, onde e por quanto tempo os nós permanecerão conectados. As soluções atuais ainda não têm recursos essenciais necessários para a comunicação com os nós móveis, tais como a entrega confiável de mensagens, suporte a handover, resistência a conectividade intermitente, mudanças de endereço IP e firewall transversal. Esta tese propõe um modelo de gestão de dados que permite a implantação de uma rede de componentes de provedores de dados com disseminação e transformação rápida e confiável de informações entre milhares de nós móveis interligados através de internet sem fio. Os testes de desempenho indicam que o nosso modelo consegue escalar para milhares de nós móveis e suporta disseminação confiável, rápida e com alta taxa de transferência da informação entre milhares de provedores de contexto e consumidores de contexto móveis. / [en] Applications such as vehicle fleet monitoring and logistic systems, emergency response coordination, environmental monitoring or mobile workforce management, employ mobile networks as means of communication, information sharing and coordination among a possibly very large set of mobile nodes interconnected by a Wide Area Network (WAN). The majority of those systems thus requires real-time tracking of the mobile nodes context information, interaction with all participant nodes, as well as means of adaptability in a very dynamic scenario, where it is not possible to predict when, where and for how long the nodes will remain connected. Despite being a subject of much research, current solutions still lack essential features required for communication with mobile nodes, such as reliable message delivery, handover support, resilience to intermittent connectivity, IP address changes and firewall transversal. This thesis proposes a data management model that enables deployment of a network of Data Provider components with reliable and on-time dissemination and transformation of information among thousands of mobile nodes interconnected through wireless internet. Performance tests indicate that our model scales to thousands of mobile nodes and supports reliable, high throughput and on-time data dissemination between several thousands of mobile Data Providers and Data Consumers.
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[en] A SPLIT AND MERGE ARCHITECTURE FOR DISTRIBUTED VIDEO PROCESSING IN THE CLOUD / [pt] UMA ARQUITETURA DE SPLIT AND MERGE PARA PROCESSAMENTO DISTRIBUIDO DE VÍDEO BASEADO EM CLOUD

RAFAEL SILVA PEREIRA 30 January 2017 (has links)
[pt] O volume de dados existentes aumenta a cada dia, sendo que, armazenar, processar e transmitir esta informação se torna um grande desafio. O paradigma de Map Reduce, proposto por Dean e Ghemawat (10), é uma forma eficiente para o processamento de grandes volumes de dados utilizando um cluster de computadores e, mais recentemente, infraestruturas no Cloud. Entretanto, implementações tradicionais de Map Reduce não apresentam nem a flexibilidade (para escolher entre diferentes técnicas de codificação na etapa de map), nem o controle (capaz de especificar como organizar os resultados na etapa de reduce), necessários para o processamento de vídeos. Porém, com a proliferação de dispositivos capazes de reproduzir conteúdo em multimídia, e com o aumento da disponibilidade de banda, o consumo deste tipo de conteúdo é cada vez maior, o que mostra a necessidade de termos arquitetura eficientes para lidar com grandes volumes de dados, especificamente vídeos. A arquitetura de Split and Merge, proposta nesta dissertação, generaliza o paradigma de Map Reduce, fornecendo uma solução eficiente que contempla aspectos relevantes às aplicações de processamento intensivo de vídeo. Para validar a arquitetura proposta, são apresentados dois casos de uso onde a mesma foi implementada utilizando uma plataforma de Cloud. / [en] The Map Reduce approach, proposed by Dean and Ghemawat (10), is an efficient way for processing very large datasets using a computer cluster and, more recently, cloud infrastructures. Traditional Map Reduce implementations, however, provide neither the necessary flexibility (to choose among different encoding techniques in the mapping stage) nor control (to specify how to organize results in the reducing stage), required to process video files. The Split and Merge tool, proposed in this thesis, generalizes the Map Reduce paradigm, and provides an efficient solution that contemplates relevant aspects of intense processing video applications.
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[en] NONCONVEX FUNCTIONS OPTIMIZATION USING AN ESTIMATION OF DISTRIBUTION ALGORITHM BASED ON MULTIVARIATE COPULAS / [pt] OTIMIZAÇÃO DE FUNÇÕES NÃO CONVEXAS UTILIZANDO UM ALGORITMO DE ESTIMAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO BASEADO EM CÓPULAS MULTIVARIADAS

HAROLD DIAS DE MELLO JUNIOR 12 January 2016 (has links)
[pt] Algoritmos de estimação de distribuição (EDAs – Estimation of Distribution Algorithms) são uma classe de algoritmos evolutivos capazes de extrair e utilizar conhecimento ao longo do processo de busca. O passo mais importante e um gargalo, que estabelece diferenciação entre esses algoritmos, é a estimação da distribuição de probabilidade conjunta das soluções mais promissoras determinadas pela função de avaliação. Recentemente, uma nova abordagem baseada em teoria das cópulas foi desenvolvida. Este trabalho apresenta um algoritmo de estimação baseado em cópulas para problemas de otimização numérica. Este modelo implementa um EDA através da expansão multivariada de cópulas (EDA-MEC – Estimation of Distribution Algorithm based on Multivariate Extension of Copulas) para estimar a distribuição de probabilidade da qual é gerada uma população de indivíduos. O EDA-MEC difere de outros EDAs baseados em cópulas em alguns aspectos: o parâmetro de cópula é estimado de forma dinâmica, através de medidas de dependência; utiliza uma variação da distribuição de probabilidade aprendida para gerar indivíduos que ajudam a evitar a convergência prematura; e utiliza uma heurística para reinicializar a população ao longo da evolução elitista como uma técnica adicional para tentar preservar a diversidade de soluções. Após um conjunto de testes de parâmetros, inclusive das distribuições marginais, este trabalho mostra que estas abordagens melhoram o desempenho global da otimização comparativamente a outros EDAs baseados em cópulas, com a perspectiva promissora de ser um algoritmo competitivo frente a outras heurísticas comprovadamente eficientes, tais como a Estratégia Evolutiva com Adaptação da Matriz de Covariância (CMA-ES - Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy). / [en] Estimation of distribution algorithms constitute a class of evolutionary algorithms that can extract and use knowledge acquired throughout the search process. Its most important step that differs most among EDAs, and also a bottleneck, is the estimation of the joint probability distribution associated with the variables from the most promising solutions determined by the evaluation function. Recently, a new approach to EDAs has been developed that is based on copula theory. This work presents a copula-based estimation of distribution algorithm for numeric optimization problems. This model implements an estimation of distribution algorithm using a Multivariate Extension of Copulas (EDA-MEC) to estimate the probability distribution for generating a population of individuals. EDA-MEC differs from other copula-based EDAs in some aspects: the copula parameter is estimated dynamically, using dependency measures; it uses a variation of the learned probability distribution to generate individuals that help to avoid premature convergence; and it uses a heuristic to reinitialize the population throughout an elitist evolution as an additional technique to try to preserve the diversity of solutions. After a set of parametric tests, including marginal distributions, this work shows that these approaches improve the overall performance of the optimization compared to other copula-based EDAs and promises to be a competitive algorithm compared to other efficient heuristics, such as Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES).
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[en] USABILITY IN E-LEARNING: EVALUATION OF METHODS OF PRESENTATION OF CONTENT FOR TEACHING COMPUTER GRAPHICS SOFTWARE / [pt] USABILIDADE EM E-LEARNING: AVALIAÇÃO DE MÉTODOS DE APRESENTAÇÃO DE CONTEÚDO PARA ENSINO DE SOFTWARE DE COMPUTAÇÃO GRÁFICA

MARCELLO ROBERTO DE PAULA ROSAURO DE ALMEIDA 06 June 2017 (has links)
[pt] Usabilidade em e-learning: avaliação de métodos de apresentação de conteúdo para ensino de software de computação gráfica. Através da internet o conceito de educação a distância foi ampliado de forma significativa. A facilidade de transmissão de conteúdo via internet vem sendo considerada uma alternativa muito útil para o desenvolvimento e capacitação de alunos ao longo dos últimos anos. Essa pesquisa tem como objeto de estudo a interação entre os alunos de design e os sistemas de ensino disponíveis na plataforma web (e-learning) no aprendizado de softwares de computação gráfica. O Brasil encontra-se em fase de consolidação da educação a distância, mas a falta de experiência na transposição do método de ensino para uma nova plataforma de distribuição de informação acarreta em propostas de ensino por vezes dispendiosa e equivocada. Faz-se necessário um conhecimento sólido sobre o comportamento do usuário antes de definir a interface da plataforma. Através de três protótipos de e-learning pôde-se verificar a eficiência e a completude de tarefas propostas a partir das variações no design da interface e nos componentes que apresentam o conteúdo da disciplina. Os resultados obtidos demonstraram que o design de interface para e-learning que leva em conta a redução da carga cognitiva do usuário, usando componentes de apresentação adequados, favorece a compreensão e aprendizado dos softwares de computação gráfica. A pesquisa também comprova que os componentes de vídeo, texto, ilustrações e disponibilidade de arquivos digitais relacionados à tarefa proposta pela disciplina também favorecem um aprendizado mais imersivo e eficiente. / [en] Usability in e-learning: evaluation of methods of presentation of content for teaching computer graphics software. Through the internet the concept of distance education has been significantly expanded. Its ease of transmission has been considered a very useful alternative for the development and training of students over the last few years. This research has as object of study the interaction between design students and education systems available on the web platform (elearning) in learning computer graphics software. Brazil is in the process of consolidating distance education, but the lack of experience in transposing the teaching method to a new information distribution platform leads to sometimes expensive and misleading teaching proposals. A solid understanding of user behavior is necessary before defining the platform interface. Through three prototypes of e-learning it was possible to verify the efficiency and completeness of tasks proposed from the variations in the design of the interface and in the components that present the content of the discipline. The results showed that the e-learning interface design, which takes into account the reduction of the user s cognitive load, using appropriate presentation components, favors the understanding and learning of computer graphics software. The research also proves that the video components, text, illustrations and availability of digital files related to the task proposed by the discipline also favor a more immersive and efficient learning.
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[en] DEVELOPMENT OF UNIMODAL AND MULTIMODAL OPTIMIZATION ALGORITHMS BASED ON MULTI-GENE GENETIC PROGRAMMING / [pt] DESENVOLVIMENTO DE ALGORITMOS DE OTIMIZAÇÃO UNIMODAL E MULTIMODAL COM BASE EM PROGRAMAÇÃO GENÉTICA MULTIGÊNICA

ROGERIO CORTEZ BRITO LEITE POVOA 29 August 2018 (has links)
[pt] As técnicas de programação genética permitem flexibilidade no processo de otimização, possibilitando sua aplicação em diferentes áreas do conhecimento e fornecendo novas maneiras para que especialistas avancem em suas áreas com mais rapidez. Parameter mapping approach é um método de otimização numérica que utiliza a programação genética para mapear valores iniciais em parâmetros ótimos para um sistema. Embora esta abordagem produza bons resultados para problemas com soluções triviais, o uso de grandes equações/árvores pode ser necessário para tornar este mapeamento apropriado em sistemas mais complexos.A fim de aumentar a flexibilidade e aplicabilidade do método a sistemas de diferentes níveis de complexidade, este trabalho introduz uma generalização utilizando a programação genética multigênica, para realizar um mapeamento multivariado, evitando grandes estruturas complexas. Foram considerados três conjuntos de funções de benchmark, variando em complexidade e dimensionalidade. Análises estatísticas foram realizadas, sugerindo que este novo método é mais flexível e mais eficiente (em média), considerando funções de benchmark complexas e de grande dimensionalidade. Esta tese também apresenta uma abordagem do novo algoritmo para otimização numérica multimodal.Este segundo algoritmo utiliza algumas técnicas de niching, baseadas no procedimento chamado de clearing, para manter a diversidade da população. Um conjunto benchmark de funções multimodais, com diferentes características e níveis de dificuldade,foi utilizado para avaliar esse novo algoritmo. A análise estatística sugeriu que esse novo método multimodal, que também utiliza programação genética multigênica,pode ser aplicado para problemas que requerem mais do que uma única solução. Como forma de testar esses métodos em problemas do mundo real, uma aplicação em nanotecnologia é proposta nesta tese: ao timização estrutural de fotodetectores de infravermelho de poços quânticos a partir de uma energia desejada. Os resultados apresentam novas estruturas melhores do que as conhecidas na literatura (melhoria de 59,09 por cento). / [en] Genetic programming techniques allow flexibility in the optimization process, making it possible to use them in different areas of knowledge and providing new ways for specialists to advance in their areas more quickly and more accurately.Parameter mapping approach is a numerical optimization method that uses genetic programming to find an appropriate mapping scheme among initial guesses to optimal parameters for a system. Although this approach yields good results for problems with trivial solutions, the use of large equations/trees may be required to make this mapping appropriate for more complex systems.In order to increase the flexibility and applicability of the method to systems of different levels of complexity, this thesis introduces a generalization by thus using multi-gene genetic programming to perform a multivariate mapping, avoiding large complex structures.Three sets of benchmark functions, varying in complexity and dimensionality, were considered. Statistical analyses carried out suggest that this new method is more flexible and performs better on average, considering challenging benchmark functions of increasing dimensionality.This thesis also presents an improvement of this new method for multimodal numerical optimization.This second algorithm uses some niching techniques based on the clearing procedure to maintain the population diversity. A multimodal benchmark set with different characteristics and difficulty levels to evaluate this new algorithm is used. Statistical analysis suggested that this new multimodal method using multi-gene genetic programming can be used for problems that requires more than a single solution. As a way of testing real-world problems for these methods, one application in nanotechnology is proposed in this thesis: the structural optimization of quantum well infrared photodetector from a desired energy.The results present new structures better than those known in the literature with improvement of 59.09 percent.
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[en] DESIGNERS AND DIGITAL INFORMATION MANAGEMENT / [pt] O DESIGNER E A GESTÃO DA INFORMAÇÃO DIGITAL

MARCELO FERNANDES PEREIRA 11 October 2005 (has links)
[pt] Através do estudo da evolução dos computadores e de suas interfaces, esta pesquisa procura levantar as origens da interface gráfica e os motivos pelos quais elas pouco evoluíram nos mais de vinte anos desde a sua introdução. Em uma segunda etapa, através da análise de 10 entrevistas, são discutidas as técnicas que alguns profissionais de áreas gráficas aplicam para lidar com a informação digital em suas máquinas, como eles driblam alguns dos limites impostos pela interface gráfica e como eles alteram sua forma de trabalhar quando encontram limites que não podem ser transpostos. Os resultados apresentados poderão servir de subsídios para o desenvolvimento de futuras interfaces melhor adequadas às atividades dos profissionais que vivem da manipulação de imagens. / [en] Through the study of the evolution of computers and of their interfaces, this research seeks to survey the origins of the graphic interface and the motives why they evolved so little in more than twenty years since its introduction. In a second stage, through the analysis of 10 interviews, the techniques used by some professionals of graphic areas to deal with digital information in their machines are discussed - how they get round some of the limits imposed by the graphic interface and how they alter their way of working when they find limits which cannot be transposed. The results presented can serve as subsidies to the development of future interfaces best adequate to the activities of the professionals who live off the manipulation of images.
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[en] DECENTRALIZED REASONING IN AMBIENT INTELLIGENCE / [pt] INFERÊNCIA DESCENTRALIZADA EM AMBIENTES INTELIGENTES

JOSE VITERBO FILHO 05 October 2010 (has links)
[pt] A computação ubíqua prevê a integração de sistemas computacionais ao nosso dia-a-dia para prover informações e funcionalidades em qualquer momento e lugar. Sistemas desse tipo englobam diferentes tipos de sensores e dispositivos móveis interconectados através de uma combinação de várias tecnologias de rede sem fio. Uma tendência particular nessa área é explorar o paradigma dos Ambientes Inteligentes (AmI), o qual visa à integração de tecnologias inovativas para criar ambientes mediados por computador que, através de serviços específicos, auxiliam os usuários em suas atividades com mínima intervenção. Em sistemas de AmI, mecanismos de inferência são fundamentais para disparar ações ou adaptações de acordo com situações que podem ser significativas e relevantes para aplicações. Muitos sistemas adotam uma abordagem centralizada para seus mecanismos de inferência. Em AmI, entretanto, essas operações podem ter que avaliar dados de contexto coletados de fontes distribuídas e armazenados em diferentes dispositivos, uma vez que geralmente nem todo dado de contexto está prontamente disponível para os serviços de inferência. O objetivo desta tese é propor uma abordagem descentralizada para executar inferência de contexto baseada em regras. Para isso, definimos um modelo de contexto assumindo que os dados de contexto são distribuídos em dois lados, o lado do usuário, representado pelos usuários e seus dispositivos móveis, e o lado do ambiente, representado pela infrastrutura computacional fixa e os serviços do ambiente. Formalizamos a operação de inferência cooperativa - na qual duas entidades cooperam para executar a inferência descentralizada baseada em regras - e definimos um processo completo para realizar esta operação. Finalmente, para mostrar que essa abordagem é possível, projetamos, implementamos e avaliamos o protótipo de um serviço de middleware que executa inferência baseada no processo de inferência cooperativa. / [en] Ubiquitous computing features the seamless integration of computer systems into the everyday lives of users to provide information and functionalities anytime and anywhere. Such systems encompass different kinds of sensors and mobile devices interconnected through a combination of several wireless network technologies. A particular trend in this area is exploring the Ambient Intelligence (AmI) paradigm, which aims at the integration of innovative technologies to create computer-mediated environments that support user activities through specific services, with minimal user intervention. In AmI systems, reasoning is fundamental for triggering actions or adaptations according to specific situations that may be meaningful and relevant to some applications. Most middleware systems adopt a centralized approach for their reasoning mechanisms. In AmI environments, however, these reasoning operations may need to evaluate context data collected from distributed sources and stored in different devices, as usually not all context data is readily available to the reasoners within a ubiquitous system. The goal of this thesis is to propose a decentralized reasoning approach for performing rule-based reasoning about context data targeting AmI systems. For this sake, we defined a context model assuming that in AmI environments context data is distributed over two sides, the user side, represented by the users and their mobile devices, and the ambient side, represented by the fixed computational infrastructure and ambient services. We formalized the cooperative reasoning operation - in which two entities cooperate to perform decentralized rule-based reasoning - and defined a complete process to perform this operation. Finally, to show the feasibility of this approach, we designed, implemented and evaluated a middleware service supporting decentralized reasoning based cooperative reasoning process.
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[en] QUANTUM-INSPIRED EVOLUCIONARY ALGORITHM WITH MIXED REPRESENTATION APPLIED TO NEURO-EVOLUTION / [pt] ALGORITMO EVOLUCIONÁRIO COM INSPIRAÇÃO QUÂNTICA E REPRESENTAÇÃO MISTA APLICADO A NEUROEVOLUÇÃO

ANDERSON GUIMARAES DE PINHO 06 April 2011 (has links)
[pt] Esta dissertação objetivará a unificação de duas metodologias de algoritmos evolutivos consagradas para tratamento de problemas ou do tipo combinatórios, ou do tipo numéricos, num único algoritmo com representação mista. Trata-se de um algoritmo evolutivo inspirado na física quântica com representação mista binário-real do espaço de soluções, o AEIQ-BR. Este algoritmo trata-se de uma extensão do modelo com representação binária de Jang, Han e Kin, o AEIQ-B para otimizações combinatoriais, e o de representação real de Abs da Cruz, o AEIQ-R para otimizações numéricas. Com fins de exemplificação do novo algoritmo proposto, o discutiremos no contexto de neuroevolução, com o propósito de configurar completamente uma rede neural com alimentação adiante em termos: seleção de variáveis de entrada; números de neurônios na camada escondida; todos os pesos existentes; e tipos de funções de ativação de cada neurônio. Esta finalidade em se aplicar o algoritmo AEIQ-BR à neuroevolução – e também, numa analogia ao modelo NEIQ-R de Abs da Cruz – receberá a denominação NEIQ-BR. N de neuroevolução, E de evolutivo, IQ de inspiração quântica, e BR de binário-real. Para avaliar o desempenho do NEIQ-BR, utilizarse- á um total de seis casos benchmark de classificação, e outros dois casos reais, em campos da ciência como: finanças, biologia e química. Resultados serão comparados com algoritmos de outros pesquisadores e a modelagem manual de redes neurais, através de medidas de desempenho. Através de testes estatísticos concluiremos que o algoritmo NEIQ-BR apresentará um desempenho significativo na obtenção de previsões de classificação por neuroevolução. / [en] This work aimed to unify two methodologies of evolutionary algorithms to treat problems with or combinatorial characteristics, or numeric, on a unique algorithm with mix representation. It is an evolutionary algorithm inspired in quantum physics with mixed representation of the solutions space, called QIEABR. This algorithm is an extension of the model with binary representation of the chromosome from Jang, Han e Kin, the QIEA-B for combinatorial optimization, and numeric representation from Abs da Cruz, the QIEA-R for numerical optimizations. For purposes of exemplification of the new algorithm, we will introduce the algorithm in the context of neuro-evolution, in order to completely configure a feed forward neural network in terms of: selection of input variables; numbers of neurons in the hidden layer; all existing synaptic weights; and types of activation functions of each neuron. This purpose when applying the algorithm QIEA-BR to neuro-evolution receive the designation of QIEN-BR. QI for quantum-inspired, E for evolutive, N for neuro-evolution, and BR for binary-real representation. To evaluate the performance of QIEN-BR, we will use a total of six benchmark cases of classification, and two real cases in fields of science such as finance, biology and chemistry. Results will be compared with algorithms of other researchers and manual modeling of neural networks through performance measures. Statistical tests will be provided to elucidate the significance of results, and what we can conclude is that the algorithm QIEN-BR better performance others researchers in terms of classification prediction.

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