Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000399881-Texto+Completo-0.pdf: 3533066 bytes, checksum: e2d1ae8a7aab3f836474380e9a96e7c0 (MD5) Previous issue date: 2008 / Proteins are polypeptides formed by a long chain of amino acids residues which, in physiological conditions (native environment), adopt a unique three-dimensional (3-D) structure. These macromolecules are involved in most of the molecular transformations in the living cells. The native structure of a protein dictates its biochemical function. Hence, knowledge of a protein structure allows one to interfere with it, either by enhancing or inhibiting its function, such as in diseases in which the drug targets are proteins. Experimentally, the 3-D structure of a protein is obtained by techniques such as X-ray diffraction crystallography or nuclear magnetic resonance. However, due to the high cost and time demanded by these techniques, determination of the 3-D structure of a protein is a problem that still challenges the scientists. Many computational protein structure prediction methods have been proposed along the last years in order to address this problem. These methods are organized into two major groups. The first group comprehends comparative homology modelling and knowledge-based methods such as fold recognition via threading. The second group is made up by ab initio and de novo methods. However, these methods also have limitations: comparative homology modelling can only predict structures of proteins with amino acid sequences nearly identical or similar to other protein sequences of known structure in the protein Data Bank (PDB). Ab initio and de novo methods can predict new folds, but the complexity and high dimensionality of the search space, even for a small protein molecule, makes the problem computationally intractable. Despite the relative success of these prediction methods for small proteins and polypeptides, efforts are still needed to develop novel strategies for extracting and manipulating experimental data and to develop methods that use these data for correctly predicting a protein 3-D structure from its amino acid sequence only. In this dissertation we present a new computational method to predict approximate 3-D structure of polypeptides and proteins. A new algorithm was developed, based on information analysis obtained from PDB templates. Data mining techniques, intervals representation and treatment of experimental structural information are used in this algorithm. The polypeptide main chain torsion angles intervals, for each amino acid residue, are reduced with the objective to find a closed interval that contains the conformation with the lowest potential energy. Six case studies illustrate applications of the proposed method. / As proteínas são polipeptídeos formados por uma longa cadeia covalente de resíduos de aminoácidos que, em condições fisiológicas (ambiente nativo), adota uma topologia 3D única. Estas macromoléculas estão envolvidas na maior parte das transformações moleculares nas células vivas. A estrutura nativa dita a função bioquímica específica da proteína. Conhecer a estrutura 3D da proteína implica em também conhecer a sua função. Assim, conhecendo a sua estrutura é possível interferir ativando ou inibindo a sua função, como nas doenças onde os alvos dos fármacos são as proteínas. Experimentalmente, a estrutura 3D de uma proteína pode ser obtida através de técnicas de cristalografia por difração de raios X ou por ressonância magnética nuclear. Porém, devido às diversas dificuldades, incluindo o alto custo e o elevado tempo demandado por estas técnicas, a determinação da estrutura 3D de proteínas ainda é um problema que desafia os cientistas. Diversos métodos de predição in sílico foram criados durante os últimos anos buscando a solução deste problema. Estes métodos estão organizados em dois grandes grupos. Ao primeiro, pertencem os métodos de modelagem comparativa por homologia e métodos baseados em conhecimento como os de alinhavamento (threading). Ao segundo, pertencem os métodos ab initio e os métodos de novo. No entanto, estes métodos de predição possuem limitações: métodos baseados em modelagem comparativa por homologia e alinhavamento somente podem realizar a predição de estruturas que possuem seqüências idênticas ou similares à outras proteínas armazenadas no Protein Data Bank (PDB). Métodos de novo e ab initio, por sua vez, tornam possível a obtenção de novas formas de enovelamento. Entretanto, a complexidade e a grande dimensão do espaço de busca conformacional, mesmo para uma pequena molécula de proteína, torna o problema da predição intratável computacionalmente (Paradoxo de Levinthal). Apesar do relativo sucesso obtido por estes métodos para proteínas de pequeno tamanho, muitos esforços ainda são necessários para o desenvolvimento de estratégias para extração e manipulação de dados experimentais, bem como o desenvolvimento de metodologias que façam utilização destas informações com o propósito de predizer corretamente, a partir apenas da seqüência de aminoácidos de uma proteína, a sua estrutura 3D. Nesta dissertação é apresentada uma nova proposta para a predição in sílico da estrutura 3D aproximada de polipeptídeos e proteínas. Um novo algoritmo foi desenvolvido, baseando-se na análise de informações obtidas de moldes do PDB. Técnicas de mineração de dados, representação de intervalos e de manipulação das informações estruturais são utilizadas neste algoritmo. Os intervalos de variação angular de cada resíduo de aminoácido da cadeia polipeptídica são reduzidos como o objetivo de encontrar um intervalo fechado que contém a conformação com a menor energia potencial. Seis estudos de caso demonstram a aplicação do método desenvolvido.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000436117-Texto+Completo-0.pdf: 9342218 bytes, checksum: ce1974abfa8b4da2e60c2e944053a5f6 (MD5) Previous issue date: 2011 / Besides the entertainment a game can offer, it can also be applied in the training of professionals or as an aiding tool for student’s learning. This type of game is known as Serious Games. In the Educational area, this kind of tool is part of what is known as Educational Objects. Nowadays the increase in the quantity of available Educational Objects has become notable. Some in fact are even incorporating Virtual Reality resources. The development of this kind of application demands a considerable computational effort due to the specification of involved areas (games, education, and virtual reality). Furthermore, the lack of normative devices, the absence of standardization as much for the interface elements as technical interaction, makes the construction of these applications to be carried out without the possibility to reuse the already existing artifacts. This causes new applications to redo what could have been reutilized. Within Software Engineering, the Software Reuse area seeks ways to promote the reutilization of software artifacts in order to increase productivity, improve the trust in the quality of the applications, and diminish the costs of the development process. This area attempts to identify, organize and gather functionalities that are similar to the same application domain in order to compose a collection of applications with a specific set of characteristics. One of the tools to take advantage of this common set of characteristics, the Domain-Specific Language, tends to solve particular problems in the modeled domain such as the creation and documentation of rules and important matters of the domain as its principal advantages. Heading off to the VR-MED, described here in this work, the objective is to permit the development of virtual environments in a computer game mode applied to teaching in the Family Medicine domain. Based on a high level of abstraction visual notation and its ease in use, from both programmers and professionals in the health department, the VR-MED allows the creation of executable virtual environments (games) starting from textual medical cases normally used in practice in medicine school. / Além do entretenimento, um jogo pode ser aplicado no treinamento de profissionais ou como ferramenta de auxílio para o aprendizado de alunos. Este gênero de jogo é conhecido como Jogos Sérios. Na área da Educação, tipo de ferramenta faz parte dos chamados Objetos de Aprendizagem. Atualmente, pode-se observar um aumento da quantidade de Objetos de Aprendizagem disponíveis, alguns inclusive incorporando recursos de Realidade Virtual. O desenvolvimento deste tipo de aplicação demanda um esforço computacional considerável dadas as especificidades das áreas envolvidas (jogos, educação, realidade virtual). Além disto, a falta de normatização dos dispositivos, a ausência de padronização, tanto dos elementos de interface, quanto das técnicas de interação, faz com que a construção destas aplicações seja realizada sem a possibilidade de reutilização de artefatos já existentes, fazendo com que novas aplicações tenham de refazer o que poderia ser reaproveitado. Dentro da Engenharia de Software, a área de Reuso busca formas de promover a reutilização de artefatos de software para aumentar a produtividade, melhorar a confiança na qualidade das aplicações e diminuir os custos do processo de desenvolvimento. Esta área busca identificar, organizar e agrupar funcionalidades similares de um mesmo domínio para compor uma coleção de aplicações, com um conjunto específico de características. Uma das ferramentas usadas para tirar proveito deste conjunto comum de características, as Domain Specific Language visam resolver problemas particulares do domínio modelado, tendo como principais vantagens a criação e a documentação de regras e particularidades importantes deste domínio. Partindo deste cenário a VR-MED, descrita neste trabalho, tem o objetivo de permitir o desenvolvimento de ambientes virtuais, na forma de jogos de computador, aplicados ao domínio do Ensino da Medicina de Família e Comunidade. Com base em uma notação visual de alto nível de abstração e de fácil utilização, tanto por parte de programadores quanto de profissionais de saúde, a VR-MED permite a criação de ambientes virtuais executáveis (jogos) a partir de casos médicos textuais, comumente usados na prática de ensino de medicina.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000437678-Texto+Completo-0.pdf: 5814068 bytes, checksum: 2fcd30199b7b8e6f2074caa29738c86a (MD5) Previous issue date: 2010 / This work describes a model for generating steering behaviors groups of virtual characters based on me biologically-motivated space colonization algorithm in the crowd simulation model BioCrowds. The proposition is to create an extension for BioCrowds in order to simulate steering behaviors according to the concept proposed by Craig Reynolds. This approach is named Tree Paths and is responsible for the motion control of characters providing robust and realistic group behaviors. Additionally, some extra behaviors were also studied and implemented in BioCrowds. These are called alignment and formation, and consist in a small elas of emergent behaviors that can also be useful in computers graphics and entertainment. / Este trabalho descreve um modelo para gerar comportamentos guiados de grupos de personagens inspirado biologicamente no algoritmo de colonização do espaço para simulação de multidões Biocrowds. A proposta consiste em criar uma extensão para o BioCrowds com o objetivo de simular comportamentos guiados conforme descrito por Craig Reynolds. Esta abordagem é chamada Tree Paths e é responsável pelo controle de movimentos de personagens de forma robusta e realística. Enfim, são estudados e implementados alguns comportamentos que também complementam o BioCrowds, os quais, denominam-se de alinhamento e formação, que constituem uma classe de comportamentos emergentes útil em computação gráfica e entretenimento.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:43:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000424522-Texto+Completo-0.pdf: 9826800 bytes, checksum: 42f795577052c12e0f48e70cdec692d8 (MD5) Previous issue date: 2010 / There are different situations in which the detection of facial components plays an important role, for example, facial recognition, human computer interaction, teleconferencing, analysis of facial expressions and animation. This master thesis presents a literature review of work on the facial features detection. Then, the model developed for the facial features detection is described, which is based on models of color and anthropometry. At the end we show results of the proposed model in feature detection applied in public databases, as well as experiments in 3D avatars animation. / Existem diferentes situações em que a detecção de componentes faciais desempenha um papel importante, como por exemplo: no reconhecimento facial, interação humano computador, teleconferências, análise de expressões faciais e animação. Esta dissertação apresenta, primeiramente, uma revisão bibliográfica dos trabalhos referentes à detecção dos componentes faciais. Após, é exposto o modelo desenvolvido para a detecção de componentes faciais, sendo este baseado em modelos de cor e antropometria. Ao final, são mostrados resultados referentes a detecção dos componentes em bases de dados públicas e experimentos realizados na animação de avatares 3D.

O uso de Tecnologia da Informação (TI) tem evoluído muito nos últimos anos e isto influencia, sem dúvida, o ensino e a prática da arquitetura. Observa-se que o ensino de projeto nas escolas de arquitetura se dá através de um processo prático-reflexivo, no qual os alunos aprendem fazendo, sob a orientação dos professores. O conhecimento arquitetônico, portanto, vai sendo construído através da análise e interpretação do projeto e a busca de significados a partir da sua representação, sejam esboços à mão livre ou imagens digitais. Desta forma, as disciplinas de prática projetual têm grande importância, sendo consideradas fundamentais para a formação do arquiteto. Reconhecendo que a aplicação da TI gera novos paradigmas projetuais, mostrou-se importante a investigação da docência e da prática profissional. Este trabalho tem por objetivo caracterizar a presença e o uso de TI no ensino de projeto arquitetônico nas Faculdades de Arquitetura e Urbanismo (FAU) de Porto Alegre, RS. Demonstra-se, através dos resultados de estudo exploratório em quatro FAUs, as características pessoais e a forma como estão sendo desenvolvidas as habilidades dos alunos para a prática de projeto arquitetônico em função das tecnologias disponíveis e das tendências futuras que se apresentam a estes profissionais. Verificou-se como os estudantes usam recursos computacionais em geral, qual o seu o nível de conhecimento sobre TI e como tem sido feita a abordagem pelas FAUs deste tema. Explorou-se, de forma especial, a aplicação de sistemas CAD no processo de projeto arquitetônico Constatou-se que os sistemas ainda são bastante sub utilizados e que as disciplinas dos currículos das FAUs estudadas levam a uma formação aquém da necessidade exigida pelos escritórios de arquitetura, onde o uso de recursos computacionais é corrente. Para estarem adequados as exigências do mercado de trabalho, os estudantes além de completarem o seu Curso, necessitam superar a necessidade de aprendizagem de sistemas computacionais, muitas vezes adquirida durante o estágio ou em cursos extra-curriculares.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico.Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2012-10-23T12:22:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 240839.pdf: 4560980 bytes, checksum: 9ede92e39d7f4a85fca4e7467b428755 (MD5) / Este trabalho apresenta um modelo computacional utilizado para a representação gráfica de superfícies deformáveis. A interação destas superfícies com sólidos rígidos pode resultar em alterações morfológicas proporcionais à região de contato, à força aplicada e ao tempo em que o mesmo ocorreu. A validação se fez através de experimentos com malhas tridimensionais que representam a deformação de um tecido que sofre a ação de uma força externa. Durante a simulação o modelo busca atender características físicas e temporais. As malhas deformáveis e os sólidos são armazenadas em estruturas denominadas DLFLs (Double Linked Face List). Essa estruturas são grafos de rotação que possuem características topológicas que garantem uma grande flexibilidade de manipulação, evitam a redundância de informações e permitem percorrer todos os vértices da estrutura em um único ciclo. Essa última propriedade torna possível calcular a intersecção da DLFL com elementos geométricos e verificar quais elementos da mesma serão afetados por esta operação; respeitando sua ligação topológica de vizinhança. A representação física das forças que agem sobre os tecidos e suas implicações são feitas através de um sistema massa-mola. Este sistema consiste em pontos de massa conectados por molas que podem se deformar ao sofrer a ação de uma força externa e ender a oscilar no momento que a ação é interrompida voltando a seu estado original. O sistema foi adotado em conjunto com a DLFL, de modo que cada vértice representa uma massa e cada aresta representa uma mola, criando um sistema por onde as forças pode ser propagadas aos vértices vizinhos àquele que sofre uma ação.

Técnicas de visualização volumétrica direta propiciam a geração de imagens de alta qualidade já que se baseiam na amostragem do volume de dados original. Tal característica é particularmente importante na área da Medicina, onde imagens digitais de dados volumétricos devem ganhar maior importância como meio de apoio à tomada de decisão por parte dos médicos. No entanto, a geração de imagens com melhor qualidade possível acarreta um alto custo computacional, principalmente em relação ao algoritmo de ray casting, onde a qualidade de imagens depende de um maior número de amostras ao longo do raio fato este refletido no tempo de geração. Assim, a utilização de tais imagens em ambientes interativos é muitas vezes inviabilizada e, para a redução do custo computacional, é necessário abdicar parcialmente da qualidade da imagem. O conceito de qualidade é altamente subjetivo, e sua quantificação está fortemente relacionada à tarefa para qual a imagem está destinada. Na área da Medicina, imagem de boa qualidade é aquela que possibilita ao médico a análise dos dados através da sua representação visual, conduzindo-o a um diagnóstico ou prognóstico corretos. Nota-se que é necessário, então, avaliar a qualidade da imagem em relação a uma determinada tarefa a partir de critérios e métricas subjetivas ou objetivas. A maior parte das métricas objetivas existentes medem a qualidade de imagens com base no cálculo da diferença de intensidade dos pixels, fator que pode não ser suficiente para avaliar a qualidade de imagens do ponto de vista de observadores humanos. Métricas subjetivas fornecem informação mais qualificada a respeito da qualidade de imagens, porém são bastante custosas de serem obtidas. De modo a considerar tais aspectos, o presente trabalho propõe uma métrica objetiva que procura aproximar a percepção humana ao avaliar imagens digitais quanto à qualidade apresentada. Para tanto, emprega o operador gradiente de Sobel (enfatização de artefatos) e o reconhecimento de padrões para determinar perda de qualidade das imagens tal como apontado por observadores humanos. Os resultados obtidos, a partir da nova métrica, são comparados e discutidos em relação aos resultados providos por métricas objetivas existentes. De um modo geral, a métrica apresentada neste estudo procura fornecer uma informação mais qualificada do que métricas existentes para a medida de qualidade de imagens, em especial no contexto de visualização volumétrica direta. Este estudo deve ser considerado um passo inicial para a investigação de uma métrica objetiva mais robusta, modelada a partir de estudos subjetivos.

Vídeos de histeroscopias são usados para avaliar a aparência do útero, e são de importância fundamental para os ginecologistas. Estes vídeos contém uma grande quantidade de informação, porém somente um número reduzido de quadros são úteis para propósitos de diagnóstico (por exemplo, a análise da distribuição espacial de glândulas). Sendo assim, este trabalho propõe um método inovador para a análise de vídeos de histeroscopias, com dois objetivos principais: (a) reduzir o número de quadros necessários para a representação do conteúdo do vídeo, e (b) prover uma medida quantitativa da distribuição das glândulas em tais vídeos. A abordagem proposta para a sumarização do vídeo é baseada na extensão de um princípio estatístico conhecido (decomposição em valor singular), e, segundo resultados preliminares, apresenta vantagens sobre os trabalhos publicados na literatura. Observou-se que a análise quantitativa da distribuição das glândulas também apresenta uma maior discriminação do que relatado na literatura. A abordagem proposta é adaptativa no sentido de minimizar a necessidade do ajuste de parâmetros. Além disso, o método é robusto quanto as condições de iluminação e a presença de artefatos (por exemplo, reflexos), os quais são comuns nestes vídeos. Por fim, os experimentos indicam que os resultados obtidos são compatíveis com os obtidos pelos ginecologistas.

O desenvolvimento e manutenção de software fazem parte de um processo intrinsecamente difícil e que consome tempo e custos, principalmente quando o sistema consiste de milhares de linhas de código. Por isso, sistemas de visualização de software objetivam prover mecanismos para construir representações visuais de informações sobre programas e sistemas, através das quais o programador pode analisar e compreender características de sua estrutura e funcionamento em um maior nível de abstração do que o código fonte. Assim, ferramentas visuais de software que suportam as tarefas de desenvolvimento, depuração, manutenção e reutilização tornam-se mais necessárias pelo fato de ajudarem a reduzir a complexidade inerente do processo de compreensão. Esse trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de um visualizador que exiba as informações existentes nos programas de forma mais rápida e legível, evitando que o programador/analista tenha que percorrer as linhas de código. O texto inicialmente situa a área de visualização de informações, abordando a área de visualização de software, uma vez que a visualização de software é assim chamada por tratar da visualização de informações que são extraídas de programas. Em seguida, é apresentado um estudo de caso baseado no desenvolvimento dos sistemas da empresa Benfare Informática, no qual caracteriza-se a necessidade de ferramentas que auxiliem a compreensão de programas, com o objetivo de otimizar as operações de manutenção e desenvolvimento de programas. O restante do trabalho trata do sistema VisProgress que foi um protótipo desenvolvido como ferramenta de apoio para a equipe de desenvolvimento da empresa e como forma de avaliar o uso de técnicas de visualização em tal situação. A ferramenta desenvolvida é um visualizador de informações que percorre programas escritos em Progress, ferramenta de desenvolvimento utilizada pela empresa, e extrai as informações encontradas nos programas. A visualização é dividida em três partes. A primeira permite a visualização de informações textuais extraídas diretamente do código fonte dos programas que compõem os sistemas, a segunda faz a visualização de um grafo que representa a chamada de programas, e a terceira e última faz a visualização também de um grafo, porém representando o compartilhamento de variáveis entre os programas. A obtenção dos grafos foi construída em Delphi, porém a visualização gráfica é feita através da ferramenta Dotty, ferramenta específica para visualização de grafos. Após a descrição do protótipo implementado, são apresentados os resultados obtidos com a avaliação da ferramenta feita nas empresas Benfare Informática e Dzset Soluções e Sistemas para Computação.

A filtragem de imagens visando a redução do ruído é uma tarefa muito importante em processamento de imagens, e encontra diversas aplicações. Para que a filtração seja eficiente, ela deve atenuar apenas o ruído na imagem, sem afetar estruturas importantes, como as bordas. Há na literatura uma grande variedade de técnicas propostas para filçtragem de imagens com preservação de bordas, com as mais variadas abordagens, deentrte as quais podem ser citadas a convolução com máscaras, modelos probabilísticos, redes neurais, minimização de funcionais e equações diferenciais parciais. A transformada wavelet é uma ferramenta matemática que permite a decomposição de sinais e imagens em múltiplas resoluções. Essa decomposição é chamada de representação em wavelets, e pode ser calculada atrravés de um algorítmo piramidal baseado em convoluções com filtros passa-bandas e passa-baixas. Com essa transformada, as bordas podem ser calculadas em múltiplas resoluções. Além disso, como filtros passa-baixas são utilizados na decomposição, a atenuação do ruído é um processo intrínseco à transformada. Várias técnicas baseadas na transformada wavelet têm sido propostas nos últimos anos, com resultados promissores. Essas técnicas exploram várias características da transformada wavelet, tais como a magnitude de coeficientes e sua evolução ao longo das escalas. Neste trabalho, essas características da transformada wavelet são exploradas para a obtenção de novas técnicas de filtragem com preservação das bordas.