Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2015

Resumo: A possibilidade de agrupar dados para descobrir padrões e correlações interessantes é muito importante em diversas áreas do conhecimento. Essa tarefa pode ser realizada de forma automática através dos métodos de clusterização. Quando os dados apresentam uma estrutura de grafos, como no caso de redes sociais, esse processo é chamado clusterização em grafos. A importância da clusterização em grafos em diversas áreas levou vários cientistas a desenvolver algoritmos paralelamente. Por isso, os artigos apresentam assunções que muitas vezes são incompatíveis, resultando em uma falta de consenso sobre quais as propriedades que caracterizam o resultado de um procedimento de clusterização em um grafo específico. Isto é, não há uma fundamentação teórica para caracterização do que seria uma solução válida para um determinado grafo. Esse trabalho propõe uma definição formal do problema de clusterização em grafos. É desejável que essa formalização seja robusta o suficiente para descrever o problema resolvido por uma grande parte dos algoritmos de clusterização em grafos. Nesse trabalho, o problema de clusterização em grafos é descrito como o problema de encontrar uma solução que satisfaça um conjunto de restrições e que minimize uma função objetivo. O conjunto de restrições e a função objetivo são utilizados para definir quais a características desejáveis da solução de clusterização natural. Com isso, é mostrado que essa formalização engloba vários algoritmos de clusterização em grafos. Por fim, é apresentada uma solução geral exaustiva para o problema proposto. Como essa solução é muito custosa, esse trabalho propõe combinações das características do conjunto de restrições e da função objetivo a fim de reduzir o espaço de busca do algoritmo que é solução geral do problema.

Resumo: A Preservação Digital 3D é uma área da Computação Gráfica que visa gerar modelos tridimensionais virtuais de objetos que possuem valor cultural ou cientifico. A preservação digital possibilita a visualização realística do objeto através de museus virtuais ou aplicações científicas; e a restauração do objeto preservado, em caso de desgaste natural ou acidentes. Nesta área, a representação detalhada das caracteristicas do objeto é essencial, visto que armazena informações importantes sobre o objeto preservado. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo sobre a geração de textura para modelos tridimensionais. Nele, é feita uma revisão sobre a modelagem da geometria e da fotometria, e é desenvolvido um algoritmo para preservar a aparência do objeto original através do uso de fotografias de alta resolução na geração de textura para o modelo 3D. Os modelos 3D renderizados com as texturas obtidas através do processo desenvolvido neste trabalho são exibidos em um museu virtual. Entre os patrim^onios digitalizados estão artefatos indígenas pertencentes ao acervo do Museu de Arqueologia e Etnologia da UFPR, e conchas e fósseis pertencentes ao Museu de Ciências Naturais da UFPR. O algoritmo desenvolvido calcula a textura de um objeto a partir do seu modelo 3D e um conjunto de imagens obtidas por um scanner a laser e uma câmera fotográfica de alta resolução. O método desenvolvido gera texturas de alta qualidade, aumentando substancialmente o realismo do modelo 3D em comparação com texturas geradas apenas por imagens do scanner. Ele também não requer nenhum aparato especial ou um grande número de fotografias coloridas, simplificando seu uso por outros pesquisadores.

Resumo: O uso de sistemas de grande escala é cada vez mais comum nos mais diferentes tipos de aplicação e requerem Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados (SGBD) robustos e de alta escalabilidade. Neste contexto, é importante avaliar o desempenho do SGBD para saber qual é o mais adequado para cada tipo de aplicação. Este trabalho apresenta uma nova metodologia de teste de estresse. A Metodologia Incrementai de Teste de Estresse (MITE) para banco de dados de grande escala prevê testes seqüenciais com incremento de carga de trabalho até o limite do sistema, momento no qual inicia a degradação de desempenho e aparecem erros relacionados (i.e., bugs). O objetivo é avaliar um sistema segundo seus limites e a degradação de seu desempenho em ambientes de grande escala. Experimentos demonstraram que a MITE foi efetiva em levar o sistema sob teste até seu limite. Como conseqüência o sistema entra claramente em estado de degradação além de apresentar erros relacionados à carga de trabalho.

Resumo: Neste documento são apresentados os aspectos que justicam a necessidade de se aplicar diagnóstico automático ativo seguido de intervenção imediata durante a interação de um aprendiz com um Objeto de Aprendizagem (OA) para o ensino de conceitos matemáticos. Poucos trabalhos foram encontrados na literatura cientíca sobre OA que permitam a classicação de erros de generalização de conceitos, com a nalidade de enriquecer e precisar o diagnóstico. Conceitos referentes à criação de ferramentas com essas características são estabelecidos, bem como uma arquitetura baseada neles é desenvolvida. Um protótipo baseado em tal arquitetura é construído e aplicado em domínios que envolvem conceitos analíticos, como Progressões Geométricas em Fractais e Funções de Primeiro Grau. Por m, são apresentadas as perspectivas de pesquisa futura.

Resumo: Data warehouse é um repositorio de dados coletados de fontes de dados distribuídas, autônomas e heterogêneas. A tecnologia data warehousing tem sido utilizada em Sistemas de Suporte à Decisão (DSS - Decision Support Systems) para auxiliar nos processos decisorios e identificar tendências de mercado. O data warehouse armazena uma ou mais visões materializadas dos ciados das fontes. A qualidade do processo de tomada de decisão em um DSS depende da correta propagação das atualizações ocorridas nas fontes de dados para as visões materializadas no data warehouse. Disso depende a manutenção da consistência dos dados que é em geral irai processo complexo. Nos últimos anos, algoritmos de manutenção incrementai de visões materializadas em data warehouse têm se destacado como uma importante abordagem para o problema. Um estudo comparativo desses algoritmos foi realizado e como conseqüência desse estudo um novo algoritmo, denominado SVM {Algorithm for Scheduling Warehouse View Maintenance), é aqui proposto. Esse algoritmo combina os aspectos positivos dos algoritmos estudados. Sua principal vantagem é definir intervalos de tempo para propagar as atualizações das fontes no data warehouse. Os principais aspectos de implementação do SVM são discutidos e um estudo de caso, composto de diferentes situações que mostram seu funcionamento, é apresentado.

Resumo: Uma linha de produto de software (LPS) pode ser definida como um conjunto de sistemas que compartilham um conjunto comum de características e que satisfazem os requisitos específicos de um determinado domínio. O desenvolvimento de software em linha de produto propõe soluções para os problemas causados pela rápida evolução e complexidade das aplicações. Metodologias de desenvolvimento de LPS têm como base alguns artefatos como, por exemplo, o modelo de características. Este modelo representa como as características são utilizadas durante a criação dos produtos, e também pode ser utilizado durante a atividade de teste, que se torna mais crítica e complexa quando comparada ao processo tradicional. O teste de todas as combinações de características, produtos, é impraticável devido à complexidade crescente das aplicações, e somente um subconjunto destes produtos pode ser testado. As técnicas existentes para seleção de produtos a partir do diagrama de características são geralmente baseadas em teste combinatorial, requerendo a combinação de pares de características do diagrama (teste pair-wise). Essas técnicas não consideram possíveis defeitos que estes diagramas podem conter. A aplicação de uma abordagem baseada em defeitos pode aumentar a probabilidade de encontrar defeitos e a confiança de que os produtos de uma LPS estão de acordo com os seus requisitos. Considerando esse fato, esse trabalho introduz uma abordagem baseada em teste de mutação para auxiliar na seleção de produtos para o teste de LPS. Para isso, são introduzidos operadores de mutação juntamente com um processo de teste e uma ferramenta de automatização. Por fim, são apresentados resultados experimentais, e uma comparação com o teste pair-wise, que demonstra que diferentes tipos de defeitos podem ser revelados pela abordagem introduzida.

Resumo: O uso de novos paradigmas, tais como os de orientação a objetos e a aspectos, trouxe novos desafios para o teste de software, atividade considerada fundamental na maioria das organizações de software. Estes desafios têm sido tema de pesquisa em diferentes trabalhos da literatura. No teste de integração de programas orientados a aspectos, similarmente ao teste de programas orientados a objetos, um problema que se destaca é o de estabelecer uma ordem de integração e teste para classes e aspectos que implique em um custo mínimo de criação de stubs. Algumas estratégias para este problema foram investigadas considerando um grafo específico para o contexto de programas orientados a aspectos que representa as relações de dependência entre classes e aspectos. Quando existem ciclos de dependência em tais grafos, o problema não é trivial e muitas estratégias levam a geração de soluções sub-ótimas. Outra desvantagem é que soluções baseadas em grafos geralmente não permitem o uso de diferentes medidas e fatores que podem influenciar no processo de criação de stubs tais como número de atributos, número de métodos, etc. Para reduzir estas limitações, este trabalho explora uma nova estratégia baseada em algoritmos de busca meta-heurísticos. Diferentes algoritmos de busca são investigados e comparados, além de diferentes funções objetivo que permitem lidar com objetivos múltiplos baseadas em agregação de funções e conceitos de dominância de Pareto. Os resultados obtidos nos experimentos mostram que os algoritmos introduzidos apresentam soluções com menor custo que as estratégias tradicionais.

Resumo: Diversos trabalhos envolvema relação existente entre os problemas de Planejamento Clássico e os problemas de alcançabilidade de redes de Petri, em virtude da proximidade existente entre estes dois formalismos. Uma das técnicas que produz melhores resultados na solução de problemas de alcançabilidade é conhecida como “Desdobramento”. A rede resultante do desdobramento possui omplexidade exponencial em relação ao tamanho inicial da rede de Petri, ainda que produza uma rede menor do que o tamanho do grafo de alcançabilidade de redes de Petri. O objetivo deste trabalho é adaptar as heurísticas de Planejamento H1 e H2, baseadas na regressão de um estado objetivo, para guiar o processo de desdobramento da rede de Petri até que seja atingida uma marcação objetivo, permitindo que a solução possa ser extraída da rede de ocorrências gerada. Esta adaptação foi feita a partir de uma estrutura de dados chamada de vetor de cálculo, que enumera as regressões de todos os subconjuntos de tamanho menor ou igual a m, de acordo com a ordem da heurística, permitindo algumas otimizações no cálculo da heurística. Resultados experimentais foram obtidos a partir de redes de Petri geradas a partir do planejador Petrigraph, que converte problemas de planejamento clássico descritos em forma PDDL em forma de redes de Petri. Estas redes foram submetidas ao desdobramento com auxílio das heurísticas H1 e H2, sendo os resultados comparados com a heurística implementada por Töws e com o planejador Sat Plan. Também foram feitas análises envolvendo o número de expansões realizadas até ser encontrada a solução, o trabalho total realizado pela ferramenta Mole, a complexidade do vetor de cálculo e a profundidade atingida nas redes em que a solução não foi encontrada.

Resumo: Neste trabalho é criada e proposta uma metodologia geral com um modelo de processos para a realização de sessões de aprendizagem, considerando um entorno colaborativo com interação síncrona mediada por ferramentas tecnológicas. Com a inclusão da tecnologia na educação, se observa que não é suficiente tornar as ferramentas disponíveis. Identificou-se uma carência de metodologias que guiem a criação de novas formas de projeto instrucional, baseado na interação por meio de ferramentas tecnológicas. Alem disso, evidenciou-se que as maiorias das plataformas de aprendizagem exploram somente uma interação assíncrona. Por isto é importante considerar fatores vantajosos como o feedback imediato de uma interação síncrona, para a realização de sessões de aprendizagem em um contexto colaborativo dentro de uma área do conhecimento. Assim, identificando ferramentas que permitem interação em tempo real e considerando as vantagens apregoadas de um enfoque sócio-interacionista para a construção de aprendizagens significativas, propõe-se um conjunto de fases, passos e atividades modelo, que guiam a implementação de atividades e estratégias colaborativas em tempo real dentro de sessões para o apoio ao processo de ensino-aprendizagem.