[pt] O presente trabalho introduz o conceito de impostores com relevo: uma maneira eficiente para representar objetos por imagens em sistemas que requerem visualização em tempo real, especialmente jogos 3D e ambientes de realidade virtual. Para tanto, mesclam-se métodos tipicamente pertencentes à área de renderização baseada em imagens com métodos tradicionais de visualização baseada em geometria. A técnica requer do usuário apenas a modelagem geométrica da entidade a ser representada. Posteriormente o sistema sintetiza texturas com relevo, dinamicamente atualizadas quando necessário, e as visualiza utilizando o método de mapeamento de texturas com relevo. Esta abordagem permite inserir modelos complexos, tanto pela sua natureza geométrica, como pelo seu processo de visualização, no pipeline gráfico em tempo real. Além disso, os impostores com relevo procuram aproveitar o tempo ocioso ou recursos paralelos disponíveis no processador, de forma a balancear a carga de processamento de visualização entre CPU/GPU. Estes impostores também tornam possível a representação de qualquer tipo de objeto geométrico através de mapeamento de texturas com relevo. / [en] The present work introduces the concept of relief impostors: an efficient manner of representing objects by images in systems that require real time rendering, such as 3D games and virtual reality environments. For this purpose, typical methods of image-based rendering are mixed with traditional geometry based rendering methods. This technique only requires from the user the geometric modeling of the entity to be represented. After this, the system synthesizes relief textures, dynamically refreshed when necessary, and renders them using the method of relief texture mapping. This approach allows complex models to be inserted into the real time pipeline system. This complexity arise either from the geometric nature of the model or its process of visualization. Also, the relief impostors try to use the idle time or parallel resources available on the processor, in order to balance the work to be done between the CPU and GPU. Furthermore, they make possible the representation of any kind of geometric object by the relief texture mapping technique.

[pt] Os avanços recentes na tecnologia de simulação paralela de reservatórios de petróleo têm permitido a simulação numérica de domínios cada vez mais discretizados. Essas simulações produzem um volume de dados sem precedentes, que precisam ser visualizados em ambientes 3D, possibilitando assim a análise e inspeção cuidadosa do modelo. Tais modelos tornam as técnicas convencionais de visualização inviáveis, criando a necessidade de se desenvolver soluções escaláveis de visualização. A necessidade de se visualizar dados tão complexos introduz diversos problemas computacionais que precisam ser tratados para visualizar o modelo com taxas de renderização interativas, como a impossibilidade de armazenar o dado todo em memória principal. Existem duas linhas principais para o tratamento de modelos de tal magnitude: renderização distribuída e técnicas de multi-resolução. Nesse trabalho são propostas soluções para a visualização de modelos massivos de reservatório de petróleo em cada uma dessas frentes de pesquisa, e é feita uma discussão acerca das vantagens e limitações de cada solução. Na primeira parte do trabalho, é proposto um sistema distribuído com ordenação no fim para a renderização de tais modelos em agrupamentos de PCs, onde cada PC é equipado com múltiplas GPUs. Dado o uso eficiente de cada GPU e de um estágio de composição parcial, nossa proposta trata dos problemas de escalabilidade que surgem em todo sistema com ordenação no fim em clusters de médio a grande porte. Na segunda parte do trabalho, é proposta uma estrutura hierárquica de multi-resolução de malhas de reservatórios de petróleo, com um novo algoritmo de simplificação feito especificamente para tais malhas. A estrutura hierárquica traz novidades em relação a trabalhos relacionados, fazendo uma estimativa de erro projetado menos conservadora. É feita uma proposta para a renderização com multi-resolução com garantia de uma taxa mínima de renderização, que é o objetivo principal de tais sistemas. Além disso, é feita uma proposta para odesenho do wireframe e das propriedades associadas à malha original do modelo de reservatório mapeados sobre as malhas simplificadas, o que torna a estrutura de multi-resolução independente das propriedades geradas pela simulação, garantindo o seu reuso ao longo de múltiplas simulações do mesmo modelo. Nossos experimentos computacionais demonstram a eficiência das soluções propostas. / [en] Recent advances in parallel architectures for the numerical simulation of natural black oil reservoirs have allowed the simulation of very discretized domains. As a consequence, these simulations produce an unprecedented volume of data, which must be visualized in 3D environments for careful analysis and inspection of the model. Conventional scientific visualization techniques of such very large models are not viable, creating a demand for the development of scalable visualization solutions. The need for the visualization of such complex data introduces several computational issues which must be addressed in order to achieve interactive rendering rates, such as the impossibility of storing the entire data in main memory. There are two main research areas which propose solutions for the visualization of models with such magnitude: distributed rendering and multi-resolution techniques. This work proposes solutions for the visualization of massively complex reservoir models in each of these research areas, and a discussion over the advantages and limitations of each solution is made. In the first part of the work, we propose a distributed system based on a sort-last approach for the rendering of such models in PC clusters, where each PC is equipped with multiple GPUs. Given an efficient use of the available GPUs, combined with a pipelined implementation and the use of partial image compositions on the cluster nodes, our proposal tackles the scalability issues that arise when using mid-to-large GPU clusters. The second part of the work brings the proposal of a hierarchical multi-resolution structure of black oil reservoir meshes, with a new simplification algorithm designed specifically for such meshes. The hierarchical structure brings some new approaches in relation to related work, doing a much less conservative projected error estimation. We propose a minimum refresh rate guarantee strategy for our multiresolution rendering, which is the main goal for such systems. Afterwards, we introduce a proposal for the rendering of data associated with the original reservoir mesh mapped over the simplified meshes, such as the original model grid wireframe and reservoir properties. This proposal guarantees an independence between the multi-resolution structure and the properties generated by a simulation, which guarantees the reuse of the structure among several simulations of the same model. Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed solutions.

[pt] Poucos estudos têm investigado e propôs uma solução de middleware para a Internet das Coisas Móveis (IoMT), onde as coisas inteligentes (Objetos Inteligente) podem ser movidos, ou podem mover-se de forma autônoma, mas permanecem acessíveis a partir de qualquer outro computador através da Internet. Neste contexto, existe uma necessidade de gateways com eficiência energética para fornecer conectividade para uma grande variedade de objetos inteligentes. As soluções propostas têm mostrado que os dispositivos móveis (smartphones e tablets) são uma boa opção para se tornar os intermediários universais, proporcionando um ponto de conexão para os objetos inteligentes vizinhos com tecnologias de comunicação de curto alcance. No entanto, eles só se preocupam apenas sobre a transmissão de dados de sensores-primas (obtido a partir de objetos inteligentes conectados) para a nuvem onde o processamento (e.g. agregação) é executada. Comunicação via Internet é uma atividade de forte drenagem da bateria em dispositivos móveis; Além disso, a largura de banda pode não ser suficiente quando grandes quantidades de informação estão sendo recebidas dos objetos inteligentes. Por isso, consideramos que uma parte do processamento deve ser empurrada tão perto quanto possível das fontes. A respeito disso, processamento de eventos complexos (CEP) é muitas vezes usado para o processamento em tempo real de dados heterogêneos e pode ser uma tecnologia chave para ser incluído nas Gateways. Ele permite uma maneira de descrever o processamento como consultas expressivas que podem ser implantados ou removidos dinamicamente no vôo. Assim, sendo adequado para aplicações que têm de lidar com adaptação dinâmica de processamento local. Esta dissertação descreve uma extensão de um middleware móvel com a inclusão de processamento contínuo dos dados do sensor, a sua concepção e implementação de um protótipo para Android. Experimentos têm mostrado que a nossa implementação proporciona uma boa redução no consumo de energia e largura de banda. / [en] Few studies have investigated and proposed a middleware solution for the Internet of Mobile Things (IoMT), where the smart things (Smart Objects) can be moved, or else can move autonomously, but remain accessible from any other computer over the Internet. In this context, there is a need for energy-efficient gateways to provide connectivity to a great variety of Smart Objects. Proposed solutions have shown that mobile devices (smartphones and tablets) are a good option to become the universal intermediates by providing a connection point to nearby Smart Objects with short-range communication technologies. However, they only focus on the transmission of raw sensor data (obtained from connected Smart Objects) to the cloud where processing (e.g. aggregation) is performed. Internet Communication is a strong battery-draining activity for mobile devices; moreover, bandwidth may not be sufficient when large amounts of information is being received from the Smart Objects. Hence, we argue that some of the processing should be pushed as close as possible to the sources. In this regard, Complex Event Processing (CEP) is often used for real-time processing of heterogeneous data and could be a key technology to be included in the gateways. It allows a way to describe the processing as expressive queries that can be dynamically deployed or removed on-the- fly. Thus, being suitable for applications that have to deal with dynamic adaptation of local processing. This dissertation describes an extension of a mobile middleware with the inclusion of continuous processing of sensor data, its design and prototype implementation for Android. Experiments have shown that our implementation delivers good reduction in energy and bandwidth consumption.

[pt] Neste trabalho propomos usar o ALua, um mecanismo de comunicação orientado a eventos, baseado na linguagem interpretada Lua, para coordenação e desenvolvimento de aplicações paralelas distribuídas. ALua é um modelo de programação dual para aplicações paralelas distribuídas, que age como elemento de ligação, permitindo que partes pré- compiladas do programa sejam executadas em diferentes máquinas. Novas tecnologias em programação paralela, como computação em grade, e o interesse atual em computação distribuída para redes geográficas demandam novos níveis de flexibilidade, como o uso de estratégias de adaptação e a habilidade para um usuário interferir em uma computação sem a necessidade de interrompê-la. Além disso, devido a sua natureza assíncrona, a programação dirigida a eventos oferece um modelo apropriado para ambiente sujeitos a falhas e retardos, que são freqüentes no contexto de redes geográficas. Neste trabalho, mostramos que o ALua pode trazer a flexibilidade desejada, através de mecanismos de adaptação e monitoramento não só de aplicações, mas do próprio ambiente de execução, e ainda tirar proveito de sua natureza interpretada para permitir a intervenção do usuário na aplicação mesmo durante a sua execução. / [en] In this work we propose the use of Alua, an event-driven communication mechanism for coordinating and developing distributed parallel applications, based on the interpreted language Lua. Alua adopts a multilinguage programming model for distributed parallel applications, acting as a gluing element among precompiled program parts running on different machines. New developments in parallel programming, such as Grid computing, and current interest in wide-area distributed computing demand new levels of flexibility, such as the use of adaptive strategies and the ability for an user to interfer with a computation without having to stop it. Furthermore, because of its asynchronous nature, event-driven programming provides a suitable model for environments subject to failures and delays that are frequent in the context of geographically distributed computing. In this work we show that ALua can achieve the required flexibility through mechanisms for monitoring and adapting not only applications, but also the execution environment, and also exploit its interpretive nature to allow the programmer to modify the behavior of the application during its execution.