Cirurgias minimamente invasivas correspondem a uma importante especialidade da Medicina, cuja aplicação em larga escala depende do treinamento de novos cirurgiões em habilidades específicas que podem ser aprimoradas através do uso de simuladores virtuais de cirurgia. Entretanto, tais aplicações demandam alta qualidade visual das simulações de órgãos internos, que idealmente podem ser realizadas com base em aproximações de mais alta ordem da interação luz-matéria. Trabalhos recentes têm proposto abordagens híbridas onde dados da BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function - Função de Distribuição de Reflectância Bidirecional) de órgãos vivos têm sido amostrados ou estimados, para orientar técnicas de rendering em tempo real. O presente trabalho propõe um pipeline para o rendering de estruturas orgânicas baseado em Física visando a simulação de cirurgia compatível com alto nível de aproximação da interação luz-matéria. Através de um novo método de amostragem da BRDF de órgãos vivos por meio de laparoscopias convencionais, e do estudo de formas de representação para os dados amostrados, imagens de órgãos humanos são geradas em sistemas de rendering de tempo real e sistemas baseados em algoritmos de iluminação global. A metodologia proposta foi aplicada em um experimento realizado através de uma Colecistectomia, cujos importantes resultados caracterizam-se pela cobertura de aproximadamente 22% da BRDF de um fígado humano vivo, configurando assim uma contribuição singular para técnicas de amostram de BRDF de órgãos e rendering de órgãos baseado em Física. / Minimally invasive surgeries are an important specialty of Medicine. Virtual simulators allow the development of the needed skills for new surgeons. Such simulators demand high visual quality of the internal organs that ideally can be performed based on higher-order approximations of the light-material interaction. Recent work proposes hybrid approaches where the BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function) data for living organs was sampling or estimated to guide real-time rendering techniques. This work proposes a pipeline for physically-based rendering of organic structures with the goal of surgery simulations with a high level of approximation for the light-material interaction. We present a new sampling method for measuring BRDFs for living organs based on conventional laparoscopy. With this data we are able to render human organs in real-time and also improve global illumination results. The methodology was applied in an experiment performed through a Cholecystectomy. Our results achieved a high BRDF coverage of 22% for a living human liver, establishing a singular contribution for the sampling of BRDF in-vivo organs and physically-based rendering.

No contexto de imagens geradas por computador, efeitos multi-fragmento são aqueles que determinam a cor do pixel baseados em informações computadas a partir de mais de um fragmento. Nesse tipo de efeito, a contribuição de cada fragmento é extraída de sua visibilidade com respeito a um determinado ponto de vista. Observando uma sequencia de fragmentos vista através de um pixel, a visibilidade de um fragmento depende da sua relação espacial com os demais fragmentos. Essa relação pode ser reduzida ao problema de ordenação de múltiplos fragmentos. Portanto, ordenação é essencial para correta avaliação de efeitos multi-fragmento. A pesquisa desta tese foca em dois problemas multi-fragmento clássicos: transparência independente de ordem e anti-aliasing de fragmentos transparentes. Enquanto o efeito de transparência necessita de ordenação de fragmentos ao longo do raio de visualização do pixel, anti-aliasing aumenta a complexidade do problema ao adicionar informação espacial do fragmento com respeito à área do pixel. A contribuição desta tese é o desenvolvimento de uma solução para visibilidade de fragmentos que pode tirar proveito do pipeline de transformação e iluminação, implementando nas GPUs de hoje. Nós descrevemos ambos os problemas de transparência e anti-aliasing, discutindo soluções anteriores, além de classificá-las e compará-las. Nossa análise associa soluções a implementações específicas, comparando uso de memória, desempenho e qualidade de imagem. Os documentos resultantes fornecem uma visão geral das áreas abordadas, contendo: qual é o estado-da-arte atualmente, o que ele é capaz de fazer e quais são suas limitações, ou seja, onde melhorias são possíveis. Como parte integrante desta tese, nós propomos duas novas técnicas para processar transparência independente de ordem. Nós mostramos como obter o menor consumo de memória para cálculo exato de transparência, em um número finito de passos de geometria; permitindo aumento da complexidade das cenas representadas e da resolução da imagem final, em relação aos métodos anteriores, dada uma determinada configuração de hardware. Adicionalmente, demonstramos que, para a maior parte dos casos, os fragmentos mais próximos ao observador tem maior impacto sobre a cor final do pixel. Também mostramos como esta perspectiva sobre o problema inspirou novas técnicas. A pesquisa também inclui a investigação de uma nova abordagem para anti-aliasing para fragmentos transparentes. Através do uso de uma única amostra por fragmento, nosso objetivo é reduzir o consumo de memória enquanto melhoramos desempenho e qualidade. Experimentos preliminares apresentam resultados promissores em comparação com a técnica mais usada para anti-aliasing. / Multi-fragment effects, in the computer-generated imagery context, are effects that determine pixel color based on information computed from more than one fragment. In such effects, the contribution of each fragment is extracted from its visibility with respect to a point of view. Seen through a pixel’s point of view, the visibility of one fragment depends on its spatial relationship with other fragments. This relationship can be reduced to the problem of sorting multiple fragments. Therefore, sorting is the key to multi-fragment evaluation. The research on this dissertation is focused on two classical multi-fragment effects: order-independent transparency and anti-aliasing of transparent fragments. While transparency rendering requires sorting of fragments along the view ray of a pixel, anti-aliasing increases the problem complexity by adding spatial information of fragments with respect to the pixel area. This dissertation contribution relies on the work towards the development of a solution for the visibility of fragments that can take advantage of the transformation and lighting pipeline implemented in current GPUs. We describe both transparency and aliasing problems, for which we discuss existing solutions, analyzing, classifying and comparing them. The analysis associates solutions to specific applications, comparing memory usage, performance, and quality. The result is a general view of each field: which are the current state-of-the-art capabilities and in which direction significant improvements can be made. As part of this dissertation, we proposed two novel techniques for order-independent transparency rendering. We show how to achieve the minimum memory footprint for computing exact transparency in a bounded number of geometry passes; allowing increasing scene complexity and image resolution to be feasible within current hardware capabilities. Additionally, we demonstrate that, for most scenarios, the front-most fragments have the greatest impact on the pixel color. We also show how the perspective we propose has inspired recent transparency techniques. The research includes the investigation of a novel anti-aliasing approach for transparent fragments. Through the use of a single sample per fragment, we aim at reducing memory footprint while improving performance and quality. Preliminary experiments show promising results, in comparison with a well established and largely used anti-aliasing technique.

Este trabalho aplica a Teoria de Autômatos na proposição de uma nova alternativa para prover animações 2D na World Wide Web, verificando as contribuições alcançadas para as questões relacionadas ao espaço de armazenamento, reutilização e manutenção do conteúdo e suporte à recuperação de informação. Para este objetivo, é proposto o modelo AGA (Animação Gráfica baseada em Autômatos Finitos), o qual especifica a animação a partir de uma estrutura baseada em autômatos finitos com saída. Esse modelo é definido de tal forma que os mesmos autômatos utilizados na especificação, ao serem simulados, realizam o controle da animação durante a apresentação. O modelo AGA apresenta características que favorecem a redução do espaço de armazenamento da animação, provêem suporte à recuperação de informação, colaboram com a reutilização e manutenção do conteúdo das animações. Uma implementação multiplataforma foi desenvolvida para apresentar animações especificadas nesse modelo na Web. Essa implementação proporciona a elaboração de consultas ao conteúdo da animação, além dos recursos tradicionais de reprodução. A partir dessa implementação, o AGA foi submetido a um estudo de caso prático, onde os resultados obtidos são comparados com o produzidos pelo GIF (Graphic Interchange Format). Esse comparativo demonstra que o AGA possui várias vantagens em relação à estrutura adotada pelo GIF. O modelo AGA é estendido utilizando autômatos temporizados para prover restrições temporais às especificações e também ampliar as funcionalidades de interação com o observador da animação. Essa extensão, chamada de modelo AGA-S (Animação Gráfica baseada em Autômatos Temporizados Sincronizados), é definida a partir do autômato temporizado proposto por Alur e Dill. Para esse modelo, é definida uma operação formal para sincronização dos componentes da animação e adicionada uma estrutura baseada em autômatos finitos para controlar a interação do observador com a animação.

Orientador: Luise Weiss / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Artes / Made available in DSpace on 2018-08-09T10:17:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Serignolli_PaulaAdrianaGrizzo_M.pdf: 3502815 bytes, checksum: fc9ceee21764a14056d63b055a9bf467 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: ¿Impressões efêmeras¿ é uma re?exão sobre o processo de construção poética de séries de monotipias realizadas entre o período de 2004 e 2007. A motivação para a realização destas séries revela faces diferentes no decorrer do percurso desta pesquisa, no entanto a investigação sobre aspectos recorrentes relativos ao uso da gestualidade em minha expressão grá?ca permeia todo este projeto. São expostas questões sobre a impressão da monotipia percebida como o registro de efemeridades no espaço e no tempo. Destaco alguns aspectos da obra de artistas que me levaram a re?etir sobre o meu próprio trabalho. Junto às minhas re?exões sobre momentos de transformação no meu trabalho apresento algumas imagens que foram signi?cativas neste processo / Abstract: ¿Ephemeral impressions¿ is a re?ection about the process of poetical construction of series of monotypes made between 2004 e 2007. The motivation for the realization of these series reveals different faces along this research, however the investigation about some recurrent aspects related to the use of gestures in my graphical expression permeates this whole process. Issues about the printing process of monotypes as a means to register ephemeral impressions in time and space are exposed in this research. I speak of aspects of the oeuvre of some artists who led me to re?ect on my own work. Along with my re?ections on moments of transformation in my own work I present some images which were meaningful in this process / Mestrado / Mestre em Artes

Orientador: Orly Zucatto Mantovani de Assis / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação / Made available in DSpace on 2018-08-15T18:49:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Molinari_AdrianaMariaCorder_D.pdf: 14984989 bytes, checksum: 27a2ea55ce633927a07aeebe2a870560 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O objetivo desta pesquisa foi verificar como as crianças de 4º e 5º anos representam graficamente procedimentos de solução de problemas aritméticos de divisão por quotas. Fundamentado na teoria de Jean Piaget, este estudo descreve o processo de construção da operação aritmética de divisão e foi realizado com vinte alunos matriculados no Ensino Fundamental I de uma escola privada, localizada no interior do estado de São Paulo. Participaram dez alunos do 4º ano e dez do 5º, com idade entre 9 e 11 anos. Para verificar as representações dos estudantes, aplicaram-se provas aritméticas de divisão, compostas de seis problemas de divisão por quotas no total, distribuídos em duas sessões: a Prova de Multiplicação e Divisão Aritmética, cuja meta foi avaliar o nível da psicogênese da noção de multiplicação e de divisão dos estudantes, e a Entrevista, cuja meta foi verificar a explicação dos educandos aos procedimentos de solução empregados, bem como a noção de divisão construída. Do ponto de vista da psicogênese da noção do operador multiplicativo, os estudantes incluíram-se nas condutas III, IV, ou em transição entre as condutas III e IV, revelando estarem bem desenvolvidos nessa noção; porém verificou-se que somente 4 dos 20 estudantes, em ambos os anos de escolaridade, estavam de posse do operador multiplicativo; por outro lado, apesar de não apresentarem tal noção construída, a maioria deles demonstrou conhecer as técnicas convencionais de solução de problemas. Os resultados revelaram o emprego de uma diversidade de procedimentos de solução de problemas, que variou do desenho (forma mais elementar de representação) até o algoritmo canônico da divisão (forma mais avançada, do ponto de vista da convenção). A análise qualitativo-quantitativa do estudo mostrou uma variação dos procedimentos de solução em ambos os anos de escolaridade; evidenciou também a inexistência de uma relação necessária entre a complexidade do procedimento de solução e o ano de escolaridade, uma vez que procedimentos mais avançados foram encontrados entre estudantes do 4º ano, assim como procedimentos mais elementares, entre estudantes do 5º ano. / Abstract: The goal of this research was to verify how four and five-year-old children graphically represents the procedures of arithmetic quota division problem-solving. Based on the theory by Jean Piaget, this work was accomplished with twenty students enrolled in Elementary School in a private school located in the countryside of São Paulo state. Ten students of 4th grade and 10 students of 5th grade took part in the study, from nine to eleven years old. To verify the students representation, it was applied arithmetic division tests, consisted of six problems of quota division, distributed into two sessions: the Multiplication and Arithmetic Division Test, which goal was to evaluate the level of psychogenesis multiplication and division of students, and the Interview, which goal was to verify the students explanation for the solving procedures applied, as well as the division idea that was built. From the standpoint of the conception of the multiplicative operator psychogenesis, the students were included in the conducts III, IV or in transition between conducts III and IV, or in transition between conducts III and IV, revealing to be well developed in this conception; yet, it was found that only four of the twenty students, in both School grades, possessed the multiplicative operator; however, in despite of they did not reveal this idea built, most of them proved to know the conventional techniques of problem-solving. The results revealed a diversification in the use of the procedures for problem-solving, which alternated from the drawing (most elementary form of representation) to the canonical division algorithm (advanced way, from the convention point of view). The qualitative / quantitative study showed a variation of the solving procedures in both School grades; it also became evident the inexistence of a necessary relationship between the complexity of the solving procedure and the School grade, once the advanced procedures were found among students from 4th grade, as well as more elementary procedures, among students from 5th grade. / Doutorado / Psicologia, Desenvolvimento Humano e Educação / Doutor em Educação

[pt] Este trabalho apresenta um estudo experimental do funcionamento do protótipo de uma traçadora gráfica de grande porte, desenvolvida no Departamento de Engenharia Mecânica da PUC-RJ. São detalhadas as características cinemáticas e dinâmicas do modelo de posicionamento adotado. As respostas de traçados são analisadas em função de diversas variáveis. É feito um estudo sobre rampa de aceleração e sua influência na qualidade do traçado. Finalmente, é apresentado um algoritmo, de traçamento de arcos de círculo, que permite maior versatilidade no seu funcionamento. / [en] An experimental study of the performance of a large scale plotter developed and built at the Mechanical Engineering Department of PUC-RJ is undertaken. After analysis of the kinematical solution, the study is concerned with the dynamical response of the pen positioning system. The need of acceleration ramps becomes clear and their influence on the drawing quality is compared for several time delays. Finally, an algorithm for drawing circles and arcs based on a look-up table is presented. This algorithm is suitable for reducing data transfer between the controlling computer and the plotter.

[pt] Prova automática de teoremas consiste na prova de teoremas matemáticos por intermédio de programas de computador. Dependendo da linguagem lógica em uso, o processo de provar uma determinada fórmula pode não ser computável. Além disso, dependendo do cálculo dedutivo empregado, a busca por uma prova envolve lidar com a possibilidade de aplicação de longas sequências de axiomas e regras de inferência. Tudo isso reforça a necessidade da intervenção humana no processo de prova em sistemas denominados provadores interativos de teoremas ou assistentes de prova. Em um cenário típico, um usuário interage com a máquina de prova através de uma interface gráfica, normalmente implementada como um aplicativo desktop. Recentemente, porém, muitos aplicativos deste tipo passaram a ser oferecidos para seus usuários através da web. Esta forma de disponibilizar software evita que o usuário final se preocupe com questões de instalação e configuração e possibilita o acesso ao sistema de qualquer computador, com qualquer sistema operacional, bastando ter disponível uma conexão com a Internet. Nesta dissertação, estudamos possibilidades de uso da web como plataforma para a construção de ambientes interativos para prova de teoremas. Nossa proposta é estudar os diferentes modelos de interação entre usuário e ambientes de prova automatizados e verificar como estes modelos podem ser adaptados para a web. Como resultado, apresentamos uma ferramenta gráfica para visualização e manipulação direta de provas formais na web como uma interface alternativa entre usuários e provadores. / [en] Automatic theorem proving consists of proving mathematical theorems by means of computer programs. Depending on the logic used, the process of proving a formula is not computable. Moreover, depending of the deductive system applied to, the search for a proof can involve the application of long sequences of axioms and inference rules, reinforcing the need of human intervention in the proof process. Such systems are known as interactive theorem provers or proof assistants. In a typical scenario, the user interacts with the prover through a graphical interface, usually a desktop application. Recently, however, applications like those started to be delivered to users through the web. This way of software deployment avoids that final users have to deal with complex activities like prover installation and configuration and allows this user to access the system from different machines with a simple Internet connection. In this research we study the use of web as a platform for interactive theorem proving environments construction. Our purpose is to study some interaction models between user and automated proof environments and verify how these models can be adapted to work as a web application. As a result we show a graphical tool for visualization and direct manipulation of formal proofs on web to work as an alternative interface between user and proving machines.

[pt] As Unidades de Processamento Gráfico (GPUs), ou Placas Gráficas, são processadores que foram originalmente projetados para executar tarefas dedicadas às operações da computação gráfica. Porém, a NVIDIA desenvolveu uma extensão da linguagem C para programação de GPUs, chamada CUDA (Compute Unified Device Architecture). Isto permitiu utilizá-las, na Computação de Alto Desempenho, para processar dados genéricos. Já os sistemas físicos estudados pela Mecânica Quântica apresentam dimensões próximas da escala atômica, tais como moléculas, átomos, prótons e elétrons. A Teoria do Funcional da Densidade (DFT) é um dos métodos iterativos mais usados para encontrar uma solução aproximada para a equação de Schrödinger. Contudo, os cálculos realizados em DFT são computacionalmente intensos devido às integrais de troca e correlação eletrônica, integrais para o cálculo da energia de Hartree e energia cinética dos elétrons, as quais requerem maior esforço computacional à medida que o número de elétrons presentes na simulação aumenta. Esta pesquisa teve como objetivo estudar os cálculos do DFT e identificar partes do algoritmo que, se alteradas, apresentassem benefícios de desempenho ao serem executadas em GPU. Assim, funções computacionalmente intensas do método DFT do SIESTA (Spanish Initiative for Electronic Simulations with Thousands of Atoms) foram paralelizadas e usadas para calcular propriedades físicas de nanotubos e fulerenos. Verificou-se que a execução da versão paralela do SIESTA para GPU é capaz de atingir ganhos em desempenho, em funções individuais, de uma ou até duas ordens de grandeza, tornando promissor o emprego de GPUs em acelerar o processamento da Teoria do Funcional da Densidade. / [en] The graphics processing units (GPUs), or graphics cards, are processors that were originally designed to perform dedicated tasks to the computer graphics operations. However, NVIDIA has developed an extension of the C language for programming GPUs, called CUDA (Compute Unified Device Architecture). This allowed the use of GPUs, in High Performance Computing, for processing generic data. The physical systems studied by quantum mechanics have dimensions close to atomic scale, such as molecules, atoms, protons and electrons. The Density Functional Theory (DFT) is one of the most used interactive methods to find an approximated solution to the Schrödinger equation. However, the calculations in DFT are computationally intensive because of the exchange and correlation electronic integrals, integrals to calculate the Hartree energy and electrons kinetic energy, which requires greater computational effort as the number of electrons present in the simulation increases. This research aimed to study the DFT calculations and identify parts of the algorithm that, if changed, experience performance benefits from execution in GPU. Thus, computationally intensive DFT functions of the SIESTA method (Spanish Initiative for Electronic Simulations with Thousands of Atoms) were parallelized and used to calculate the physical properties of nanotubes and fullerenes. It was found that the implementation of SIESTA parallel version on the GPU is able to achieve gains in performance, in individual functions, of one or even two orders of magnitude, making it promising employment of GPUs to speed up the processing of Density Functional Theory.

[pt] Este trabalho tem por objetivo apresentar uma proposta de aplicação, para alunos do Ensino Médio, de otimização de funções lineares usando o modelo de resolução gráfica. Para melhor visualização do modelo é sugerido o uso de ferramentas tecnológicas como softwares gráficos – neste trabalho foi utilizado o software livre GeoGebra. A ideia principal do trabalho é mostrar a importância da Matemática como ferramenta para interpretar, compreender e tomar decisões nas mais diversas situações do cotidiano, em especial, neste trabalho situações de alocação de recursos para otimização do lucro de uma produção. / [en] This project aims to present an application proposal, for high school students, to optimize linear functions using the graphic resolution model. In order to achieve a better view of the model, the use of technological tools such as graphic softwares is suggested — in this project we used a free software named GeoGebra. The project main idea is to show the importance of Mathematics as a tool to interpret, understand and make decisions in relation to the most varied daylife situations, specifically here, in this project, in situations of resources allocation to optimize the profits of a production.

Las alquerías valentinas surgen bajo la denominación musulmana como pequeños centros de población, facilitando la residencia a los agricultores y ganaderos del lugar.Robert Burns las define como la más pequeña de las unidades comunales dotada de nombre e identidad. En zonas más fértiles las encontramos en mayor número, como es el caso de la huerta valenciana; por otro lado, en zonas más distantes y con mayor orografía más agresiva, reducen su número. No tenemos una fórmula única para el reconocimiento de estas torres. Los avatares históricos que ha sufrido cada una de ellas han sido dispares, y nos ha deformado su visión de forma individualizada, dificultando a veces en extremo su identificación. No obstante, dada la morfología, siempre nos muestra algo inequívoco para reconocerla. Se han visitado, fotografiado y dibujado las torres formando un catálogo de consulta que tiene al dibujo de los restos arqueológicos como verdadero protagonista de la investigación. En cuanto al ámbito se ha preferido ampliar zonas sin medio a la dispersión, hasta llegar a no encontrar edificaciones, e incluso, incorporando aquellas de las que se tenían dudas. Se ha realizado un análisis descriptivo-formal en donde se han descrito pormenorizadamente todas las torres existentes. También se han descrito en la medida posible todas las torres desaparecidas pero de las que se tenía certeza de su existencia. Y por último se han nombrado todos los torreones y castillos asociados. De este modo se ha generado una base de datos actual y una reconstrucción del mapa que debieron formar estas construcciones. Seguidamente se ha realizado un análisis técnico-constructivo de las torres. Empezamos por el sistema constructivo empleado, el tapial. Se ha trabajado sobre dosificaciones, dimensiones y elementos de refuerzo. También se ha determinado la forma y elementos utilizados en la configuración del encofrado, observando los pequeños cambios debidos al avance en el tiempo. Esta lectura de la huella s / Rodríguez Navarro, P. (2008). La torre árabe observatorio en tierras valencianas. Tipología arquitectónica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3542