[pt] A visualização eficiente de grandes modelos digitais de elevação continua sendo um desafio para aplicações em tempo real. O uso direto de novas tecnologias de triangulação em placas gráficas tem uma aplicabilidade limitada no gerenciamento dos níveis de detalhe para grandes modelos. Embora o hardware gráfico seja capaz de controlar a resolução do modelo de um modo bastante eficiente, todos os dados devem estar em memória. Isso compromete a escalabilidade de soluções simples baseadas em GPU para controlar o nível de detalhe. Neste trabalho, é proposto um novo algoritmo eficiente e escalável para lidar com grandes modelos digitais de elevação. A proposta combina efetivamente a triangulação em GPU com a gerência de ladrilhos em CPU, tirando proveito da capacidade de processamento da GPU ao mesmo tempo que mantém o uso de memória gráfica dentro dos limites práticos. Também é proposta uma técnica para gerenciar o nível de detalhe da imagem aérea mapeada sobre o modelo de elevação como texturas. Ambas gerências de níveis de detalhe (geometria e textura) executam separadamente, e os ladrilhos são combinados sem a necessidade de carregar qualquer dado adicional. O gerenciamento de níveis de detalhe é então estendido para lidar com modelos com bordas irregulares e buracos. / [en] Efficient rendering of large digital elevation models remains as a challenge for real-time applications. The direct use of hardware tessellation has limited applicability for managing level of detail of large models. Although the graphics hardware is capable of controlling the resolution of patches in a very efficient manner, the whole patch data must be loaded in memory. This compromises the scalability of GPU-based naive solutions for controlling level of detail. In this work, we propose an efficient and scalable new algorithm for large digital elevation models. Our proposal effectively combines GPU tessellation with CPU tile management, taking full advantage of GPU processing capabilities while maintaining graphics-memory use under practical limits. We also propose a technique to manage level of detail of aerial imagery mapped on top of elevation models as textures. Both geometry and texture level of detail management run independently, and tiles are combined with no need to load extra data. The proposed level of detail management is then extended to handle model with irregular border and holes.

[pt] Os sistemas ferroviários são grandes candidatos à aplicação de técnicas de otimização para o melhor aproveitamento dos seus recursos. Neste trabalho são apresentados dois modelos de programação inteira para problemas nesta área,o Problema de Planejamento de Atendimento -PPA- e o Problema de Fluxo de Vagões -PFV-. Ambos foram resolvidos de maneira ótima ou quase ótima em tempo razoável, tanto em termos acadêmicos como para sua utilização prática.São apresentados os problemas, as formulações dos modelos, as técnicas de préprocessamento utilizadas, assim como resultados computacionais de instâncias reais. / [en] Railroad systems are major candidates for the use of optimization techniques to obtain a more efficient use of resources. In this research we present two integer programming models for freight railroad problems, the Demand Fulfillment Problem and the Car Flow Problem. Both problems were solved to optimality or near-optimality in a reasonable time, either for academic or practical purposes. We present the descriptions of the problems, the mathematical formulations,the preprocessing techniques used, as well as computational results for real instances.

[pt] Esta dissertação tem como objetivo propor modelos matemáticos e ferramentas computacionais de assessoria na tomada de decisão para o dimensionamento da frota ótima de veículos. O trabalho apresenta modelos que visam reduzir os custos de transporte para uma frota heterogênea de veículos composta por veículos próprios e terceirizados. Os modelos são baseados em problemas de Bin Packing, Roteirização de veículos e dimensionamento de frotas heterogêneas e foram moldados para atender as necessidades da empresa em estudo. Os resultados obtidos na aplicação de cada modelo foram comparados e as ferramentas computacionais utilizadas foram analisadas para identificar os pontos positivos e negativos. Este trabalho também propõe um modelo que compara a compra de novos veículos com a terceirização das entregas quando a frota própria não é suficiente para atender a demanda. / [en] This dissertation aims to propose mathematical models and computational tools to optimize the dimension of a heterogeneous vehicle fleet in his size and composition. This work shows models that intend to reduce transportation cost for a heterogeneous fleet compose by own and third vehicles. The models are based in problems such as BPP- Bin packing problem, VRP – Vehicle routing problem and linear programming. The problems have been molded to attend the necessities of the company in the study of case. The results achieved in the application of each model were compared and the computational tools had been analyzed to identify positive and negative points. This work also proposes a model that compares the purchase of new vehicles with the delivery by third company when the own fleet is not enough to attend the demand.

[pt] Nesta dissertação será apresentado como fundos de pensão na modalidade benefícios definidos podem recorrer à programação linear inteira mista para resolver problemas de ALM. Devemos considerar que a legislação brasileira determina que participantes e patrocinadores devam pagar contribuição extraordinária em caso de déficit ou, em caso de superávit persistente, parte do excesso contributivo deve ser devolvido aos participantes. Esse aspecto legal particular requer o uso de técnicas de programação inteira. Com o objetivo de modelar a ocorrência de eventos de desequilíbrio nos fundos de pensão foi necessária a introdução de variáveis inteiras para proceder a contagem do número de ocorrências desses eventos. Um exemplo simples, porém realista, foi introduzido para mostrar como os gestores de um fundo de pensão não só determinam a menor contribuição necessária à operação do fundo de pensão, mas também devem investir os recursos garantidores a fim de assegurar essa contribuição mínima. / [en] In this dissertation we discuss how defined benefit plans can use mixed integer linear programming to solve an ALM problem. We must consider that Brazilian pension fund regulations commands that participants and sponsors alike are to pay an extra contribution in case of deficit, or, in case of a persistent superavit, part of the exceeding contribution should return to its participants. This particular legal aspect forces us to use integer programming techniques. In order to model this lack of balance, an integer variable was considered so as to count how many times it occurs. A simple but realistic example is presented to show how pension fund managers may not only plan their operation to get the minimal possible contribution but also invest money to support it.

[pt] Técnicas de mapeamento de rugosidade são amplamente utilizadas para simular detalhes estruturais de superfícies tridimensionais com o intuito de aumentar a qualidade visual e compensar o baixo detalhamento geométrico usualmente aplicado aos modelos enviados à GPU por questões de desempenho. Avanços recentes no pipeline de renderização permitiram a geração massiva de vértices no hardware gráfico através do recurso de tesselação, oferecendo aos desenvolvedores uma poderosa ferramenta para controle do nível de detalhes de objetos. Este trabalho apresenta uma técnica para o detalhamento geométrico de modelos utilizando tesselação em hardware, baseada tanto em mapas précomputados quanto em dados de deslocamento gerados inteiramente na GPU por meio de técnicas de texturas procedimentais. Análises de desempenho e qualidade visual demonstram as vantagens do método proposto em relação a uma técnica de detalhamento baseada em imagens que é utilizada frequentemente em jogos eletrônicos para enriquecimento da qualidade visual de seus ambientes. / [en] Bump mapping techniques are widely used to simulate structural details of tridimensional surfaces in order to improve visual quality and compensate for the low geometric detailing generally applied to models sent to the GPU due to performance issues. Recent advances in the rendering pipeline enabled the massive generation of vertex data in the graphics hardware by means of the tessellation feature, providing developers with a powerful tool to control the meshes’ level of details. The present work proposes a technique for geometric detailing of models using hardware tessellation, both based on pre-computed depth maps and on displacement data generated entirely on the GPU through procedural textures techniques. Performance and visual quality analysis demonstrates the advantages of the proposed method in relation to an image-based technique commonly used in videogames for enhancing the visual quality of the environments.

[pt] Esta dissertação apresenta um aplicação de programação linear fuzzy para o problema de planejamento da expansão de redes de transmissão de potência sob considerações de incertezas. A partir da modelagem dos conceitos vagos e imprecisos, inerentes ao problema de planejamento, com a utilização da teoria da lógica fuzzy é possível incorporar as incertezas dentro do modelo do problema. Os conceitos de programação linear fuzzy são utilizados para transformar tanto a função objetivo como as restrições fuzzy em funções crisp, que podem ser tradadas por métodos tradicionais de programação matemática. Uma aplicação desta teoria é realizada utilizando uma versão modificada do sistema teste de Garver , onde as incertezas em relação a previsão de demanda futura é considerada. Os resultados obtidos mostram a capacidade da utilização dessa metodologia para metodologia para problemas de planejamento sob incertezas. / [en] This thesis describes an application of fuzzy linear programming in power transmission network expansion planning under uncertainty. The utilization of fuzzy logic theory, considering the modeling of vagueness and imprecision (inherent in the planning problem), makes it possible to incorporate the uncertainty within the model. Fuzzy linear programming is used to transform both the objective function and constraints (Fuzzy) into crisp functions, which can be modeled by traditional methods of mathematical programming. An application of this approach is built by using a modified version of the Garver test system which also takes into account the uncertainty in the forecasted demand. The results obtained show the capability of this methodology in planning problems under uncertainty.

[pt] A dissertação trata das questões enfrentadas por profissionais de comunicação e educação, que trabalham na produção de conteúdo para TV educativa. O estudo de caso, desenvolvido com 10 produtores da MultiRio, no período de maio a julho de 2014, seguiu a abordagem qualitativa. O foco da análise é a percepção de conteúdo educativo compreendida por estes profissionais e como esta acepção norteia a produção destes programas. A TV educativa, lócus desta pesquisa, apresenta características comuns ao meio, como entretenimento e informação. Todavia, possuiu peculiaridades, constituindo o objetivo primeiro deste tipo de emissora: educar e formar a audiência. O presente trabalho desenvolve-se a partir da Pedagogia da Comunicação, desenvolvida por Mario Kaplún, no estudo da educação e da comunicação, configurando o que o autor chamou de educação informal, assumindo esta modalidade de TV seu papel na promoção do desenvolvimento humano. A MultiRio é a empresa municipal de multimeios, vinculada à Secretaria Municipal de Educação do Rio de Janeiro. Os objetivos da empresa são a articulação entre a sociedade e a educação, atuando ainda na capacitação continuada de professores e alunos da rede pública municipal. Desde sua criação, em 1993, foram mais de 4.200 programas produzidos e veiculados em sistema aberto e fechado de televisão. As considerações do estudo demonstram a existência de conflito entre as duas áreas, evidenciando uma tensão entre aprendizagem e entretenimento, sugerindo que este conflito pode ter origem na percepção sobre o papel da escola e do ensino na sociedade e desta através da TV. / [en] This dissertation brings questions which are faced by communication and education professionals who work with content production for educational TV. This is a case study that has a qualitative approach. It was developed from May to July of 2014 with ten producers who work at MultiRio. The focus of this analysis is to perceive how these professionals comprehend educational content and also to understand how this perception influences the production of these programs. Educational TV has its own characteristics such as entertainment and information. However, it has its peculiarities. The first goal of this kind of station is educating and achieving viewership. This research was developed within the studies of Mario Kaplún on Pedagogy of communication. This author brought the concept of informal education assuming that this type of TV plays a role in promoting human development. MultiRio is a city government company which is connected to the Educational Secretary of the city. The company goals are mainly to articulate society and education as well as promoting continued formation for students and teachers from public schools. Since its creation, the company has produced and aired more than 4.200 programs both on open and paid TV. This study found out that there is a conflict between the two fields which showed a tension between learning and entertaining. It suggests that this conflict may have been originated in the perception about the role of the school and the role of teaching in the society and through TV.

[pt] A gestão de ativos é uma abordagem crucial para o desempenho das organizações uma vez que buscam alinhar aspectos técnicos de engenharia com conceitos financeiros para otimizar o ciclo de vida de uma máquina. O Problema de Substituição de Equipamentos é uma das questões tratadas dentro dos estudos de gestão de ativos que visa decidir a melhor opção entre manter ou substituir o equipamento em um determinado intervalo de tempo. Uma das metodologias que vêm sendo utilizadas na literatura para solucionar este problema é a Programação Dinâmica, que se baseia em encontrar soluções parciais em uma série de estágios do problema até alcançar a ótima global. Este trabalho teve como objetivo determinar uma curva de substituição para um conjunto de locomotivas de uma empresa do setor ferroviário, considerando um limite de idade para poderem circular e seus históricos de receitas e custos ao longo dos anos. Os resultados alcançados permitiram que a empresa conhecesse a melhor forma de otimizar seu capital, levando em consideração os impactos financeiros caso opte por antecipar ou postergar o momento ótimo para substituição dos ativos. / [en] Asset management is a crucial approach for the performance of organizations as they seek to align technical aspects of engineering with financial concepts to optimize the life cycle of a machine. The Equipment Replacement Problem is one of the issues addressed within asset management studies that aims to decide the best option between maintaining or replacing equipment in a given time interval. One of the methodologies that have been used in the literature to solve this problem is Dynamic Programming, which is based on finding partial solutions in a series of stages of the problem until reaching the global optimum. This work aimed to determine a substitution curve for a set of locomotives of a company in the railway sector, considering an age limit for them to circulate and their revenue and cost history over the years. The results achieved allowed the company to know the best way to optimize its capital, taking into account the financial impacts if it chooses to anticipate or postpone the optimal moment for the replacement of assets.

[pt] A propagação de influências tem sido objeto de extensos estudos devido a seu importante impacto em redes sociais, epidemiologia e muitas outras áreas. A compreensão do mecanismo de propagação é crítica, por exemplo, para controlar a disseminação de notícias falsas ou controlar uma epidemia. Neste trabalho, seguimos uma perspectiva de otimização e identificamos o menor grupo de usuários que precisam ser convertidos para atingir um certo nível de influência em toda a rede. Portanto, estudamos formalmente o problema de influência de menor custo generalizado, propondo algoritmos de programação matemática para resolver este problema. Introduzimos novos algoritmos de planos de corte e separação, e os incorporamos em um algoritmo de branch-and-cut. Nossos resultados experimentais em instâncias da literatura demonstram a capacidade do método de resolver pequenas e médias instâncias, bem como diminuir o gap da melhor solução conhecida e inclusive encontrando também soluções ótimas para alguns problemas em aberto. / [en] Influence propagation has been the subject of extensive study due to its important role in social networks, epidemiology, and many other areas. Understanding the propagation mechanism is critical, e.g., to control the spread of fake news or to control an epidemic. In this work, we follow an optimization perspective, and attempt to identify the smallest group of users that needs to be converted to achieve an certain influence level over the entire network. We therefore formally study the generalized least cost influence problem, proposing mathematical programming algorithms to solve the challenging problem. We introduce new cutting plane and separation algorithms and embed them into a branch-and-cut algorithm. Our experimental results on classical benchmark instances demonstrates the method ability to solve small-to medium-scale benchmark instances, also finding optimal solutions for some open problems.

[pt] O uso de ferramentas de otimização destaca-se como um relevante diferencial para as empresas no que tange a otimização de processos e melhoria de sistemas e performances. Neste contexto, a busca por modelos de programação simples e eficazes para a resolução dos problemas contribuem para adaptação de modelos existentes a fim de atender a esta crescente demanda. Atualmente, o setor de transporte ferroviário busca otimização de seus processos com o objetivo de aumentar sua competitividade e eficiência frente ao transporte realizado por rodovia. Este estudo, focado na melhoria de processos do setor ferroviário, tem como objetivo realizar o planejamento da distribuição de materiais de manutenção em uma malha ferroviária com o menor custo operacional viável. Para isto, o problema é modelado como um problema de programação inteira mista e busca tornar o processo mais eficiente, com redução de desperdícios e otimização dos recursos. Os resultados obtidos foram comparados ao processo atual de distribuição a fim de medir os ganhos em processo e em redução de custos e recursos. O modelo se mostrou eficiente em tempo e qualidade de solução quando comparado com o atual, apresentando uma redução de 20 por cento a 26 por cento nos custos totais de distribuição, variando de acordo com o almoxarifado analisado. Além disso, o estudo também mostrou uma redução no custo de distribuição para todas as localidades testadas, sendo que, quanto menor a distância destes locais ao almoxarifado, maior a redução dos custos logísticos relacionados. / [en] The use of optimization tools highlights a relevant differential to companies in terms of improving processes, systems and performance. In this context, the search for simple and effective programming models for problem solving contributes to the adaptation of existing models to attend this increasing demand. Currently, the railway transport seeks to optimize its processes in order to increase its competitiveness and efficiency when compared to road transport. This study, focused on improving processes in the railway, aims to realize the distribution planning of maintenance materials in a railway network with the lowest feasible operating cost. For this, the problem is modeled as a mixedinteger programming problem and it aims to make the process more efficient, with waste reduction and resource optimization. The obtained results were compared to the current distribution process in order to measure gains in process and in reducing costs and resources. The model proved to be efficient in both time and solution quality when compared to the current one, presenting a reduction of 20 percent to 26 percent in the distribution costs, depending on the analyzed warehouses. In addition, the study has also indicated a reduction in the distribution costs in all tested locations and the distance among those locations and their warehouses leads to a greater reduction in the logistic costs.