Orientadores: Antônio Carlos Moretti, Luiz Leduíno de Salles Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T09:32:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_Flavia_M.pdf: 1252901 bytes, checksum: de4922d29a8982eb9c6ffc2cb33004f3 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O comércio internacional é profundamente dependente do transporte marítimo e por isso, os portos tem sido forçados a investir em infra-estrutura e logística. Nesse contexto, o presente trabalho aborda o Problema de Alocação de Berços: como alocar navios a berços em um dado horizonte de planejamento de modo a minimizar os custos operacionais. No Brasil, a companhia Vale é responsável pela exportação da matéria-prima minério de ferro utilizado na fabricação do aço. Assim, será proposto métodos que otimizem suas operações portuárias, mais especificamente para o Terminal de Praia Mole no Porto de Tubarão. Para tanto, dois modelos matemáticos e duas heurísticas serão implementadas. Os modelos, adaptados de casos existentes na literatura, são executados com o CPLEX e os resultados obtidos são comparados para que a melhor opção seja encontrada / Abstract: The international trading is highly subordinate on maritime transport and therefore, the ports have been forced to invest in groundwork and logistics. In this context, this work addresses the Berth Allocation Problem: how to allocate ships to berths in a given planning horizon so that the operational costs are minimized. In Brasil, the Vale company é responsible for the export of raw iron ore used in steel manufacuring. Thus, it will be proposed methods to optimize their port operations, more specifically to the Praia Mole Terminal at the Tubarão Port. For this purpose, two mathematical models and two heuristics were implemented. Mathematical models, adapted from literature cases are executed with GLPK and CPLEX and the results obtained are compared so that the best option is found / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestra em Matemática Aplicada

A teoria de Hans Jonas está pautada na necessidade de uma nova abordagem ética decorrente da tecnologia, visto que as éticas tradicionais estavam centradas no sujeito, e no cenário contemporâneo o poder desencadeado pela técnica moderna tornou-se um grave problema, pois colocou o homem como objeto da técnica. É urgente a necessidade de refletir acerca do avanço tecnológico, visto que, põe em risco a autenticidade da vida humana. Para compreender o exposto, o método de pesquisa será o analítico descritivo, e o trabalho estará dividido em três partes. O primeiro capítulo apresentará algumas distinções acerca da técnica pré-moderna, que possuía objetivos determinados e previsíveis; e, a técnica moderna, elucidando sua relação com a concepção moderna de ciência, e, principalmente, sua imprevisibilidade, que pode culminar com consequências benéficas ou indesejáveis. O segundo capítulo privilegiará a “heurística do temor”, conceito proposto por Jonas que busca através do sentimento de temor uma atitude de prudência frente às inovações tecnológicas, tendo como premissa evitar um prognóstico desfavorável, possuindo como aporte, hipóteses, previsões científicas e imagéticas. No início do terceiro capítulo será comparada, brevemente, a ética kantiana e a ética jonaseana, e, posteriormente será argumentado por que é importante uma responsabilidade intergeracional, bem como a continuidade da vida. O resultado da presente pesquisa elucida a importância do mau prognóstico, decorrente da heurística do temor, tendo em vista, que este recurso leva ao agir com responsabilidade e, consequentemente, a preservação da vida humana e extra-humana (sic). / The theory of Hans Jonas is based on the need for a new ethical approach to technology, considering that the traditional views on ethics were all linked to the person, and on today's scenario the man has been seen as a mere technical object. There is an urgent need to think straight about technological progress, since it puts at risk the authenticity of human life. For the object of this research, the method will rely on descriptive analysis, and the work presents itself divided into three parts. The first chapter shows some references about the premodern technique, which has determined and predictable goals; and the modern technique, elucidating its relation to a contemporary conception of science, and especially its unpredictability, which can end up with both beneficial or undesirable consequences. The second chapter will focus on a "heuristic of fear", a concept proposed by Jonas that seeks through the feeling of fear an attitude of prudence in the face of technological innovations, based on avoiding unfavourable prognosis, laying its pillars on scientific, imagery hypotheses or previews. At the beginning of the third chapter, Kantian ethics and Jonah's ethics will be briefly compared, and then, it is shown how intergenerational responsibility and continuity of life are important. The result of the present research elucidates the importance of bad prognosis, due to the heuristic of fear, considering that this resource leads to acting with responsibility and,consequently, to the preservation of human and extrahuman life (sic).

A programação concorrente é cada vez mais utilizada nos sistemas atuais com o objetivo de reduzir custos e obter maior eficiência no processamento. Com a importância da programação concorrente é imprescindível que programas que implementam esse paradigma apresentem boa qualidade e estejam livres de defeitos. Assim,diferentes técnicas e critérios de teste vêm sendo definidos para apoiar a validação de aplicações desenvolvidas nesse paradigma. Nesse contexto, a geração automática de dados de teste é importante, pois permite reduzir o custo na geração e seleção de dados relevantes. O uso de técnicas meta-heurísticas tem sido uma área de grande interesse entre os pesquisadores para geração de dados, pois essas técnicas apresentam abordagens aplicáveis a problemas complexos e de difícil solução. Considerando esse aspecto, este trabalho apresenta uma abordagem de geração automática de dados para o teste estrutural de programas concorrentes em MPI (Message Passing Interface). A meta-heurística usada foi Algoritmo Genético em que a busca é guiada por critérios de teste que consideram características implícitas de programas concorrentes. O desempenho da abordagem foi avaliado por meio da cobertura dos dados detestes, da eficácia em revelar defeitos e do custo de execução. Para comparação, a geração aleatória foi considerada. Os resultados indicaram que é promissor usar geração de dados de teste no contexto de programas concorrentes, com resultados interessantes em relação à eficácia e cobertura dos requisitos de teste. / Concurrent programming has been increasingly used in current systems in order to reduce costs and obtain higher processing efficiency and, consequently, it is expected that these systems have high quallity. Therefore, different techniques and testing criteria have been proposed aiming to support the verification and validation of the concurrent applications. In this context, the automated data test generation allows to reduce the testing costs during the generation and selection of data tests. Metaheuristic technique has been widely investigated to support the data test generation because this technique has presented good results to complex and costly problems. In this work, we present an approach to the automated data test generation for message passing concurrent programs in MPI (Message Passing Interface). The generation of data test is performed using the genetic algorithm metaheuristic technique, guiding by structural testing criteria. An experimental study was conducted to evaluate the proposed approach, analyzing the effectiveness and application cost. The results indicate that the genetic algorithm is a promising approach to automated test data generation for concurrent programs, presenting good results in relation to effectiveness and data test coverage.

Cadeias de suprimentos podem ter operações seguindo diferentes estratégias de distribuição e a utilização de cada uma dessas estratégias pode resultar em diferentes operações e custos. A estratégia de cross-docking auxilia na redução dos custos de distribuição de produtos, consolidando cargas, e a redução de tempo e custos de armazenamento, uma vez que o tempo máximo de estoque permitido pela estratégia é de cerca de 24 horas. O objetivo deste trabalho é apresentar um modelo para o problema de cross-docking, em que cargas são entregues e reorganizadas de forma a atender a outras cargas que são coletadas e garantir que as janelas de tempo para início das operações sejam atendidas. Devido à falta de instâncias para o problema disponíveis na literatura, buscou-se gerar um benchmark e disponibilizá-las à comunidade científica. Uma vez que o problema é de difícil solução exata, um método heurístico para a resolução do problema foi desenvolvido. Os resultados mostraram que o modelo proposto resulta em boas soluções quando comparado ao modelo da literatura. O estudo de calibração do software IBM CPLEX mostrou que a calibração dos parâmetros pode resultar em melhores soluções e, por fim, a matheurística se mostrou competitiva com o CPLEX, principalmente para cenários em que a proporção de entregas e coletas diverge. / Supply chains may have operations which follow different distribution strategies and each one of these strategies may result in different operations and costs. The Cross-docking strategy helps to reduce the products distribution costs by consolidating loads and reducing storage costs as the maximum inventory time is approximately 24 hours. The aim of this research is to present a model for the cross-docking problem where loads are delivered and reorganized so as to cater for other loads that are collected and ensure that time windows are respected. Due to the lack of instances available in the literature, a benchmark was generated and was made available to the scientific community. As the problem is difficult to obtain the exact solution, a heuristic method was developed. The results showed that the proposed model has good solutions when compared to the literature model. A study of the IBM CPLEX software showed that tuning can result in better solutions and the matheuristcs was competitive with the software, mainly in scenarios where deliveries and pickups are very different.

Los residuos generados por los cortes de cerámicos son uno de los principales factores de desperdicio en la industria de baldosas y cerámicos, el cual se estima en una pérdida de alrededor 40% del material cerámico utilizado. Por este motivo, la reducción de los residuos de materiales utilizados en la fabricación de los productos cerámicos es una parte fundamental para la reducción de costos de producción. Asimismo, es importante mencionar que en esta industria es posible encontrar defectos en el material a recortar, una restricción de la cual carecen la mayoría de investigaciones que abordan el problema. Seleccionar el ordenamiento con menor desperdicio de las piezas a recortar, en términos de complejidad computacional, se considera como un problema del tipo NPdifícil (polinómico no determinístico), el cual toma mucho tiempo para encontrar una solución exacta y lo hace inviable de aplicar en la industria. Es por ello que se justifica el uso de métodos heurísticos para obtener aproximaciones a la solución óptima en un tiempo menor. El presente trabajo de fin de carrera presenta una metaheurística Cuckoo Search para resolver el problema de corte de material expuesto como alternativa de solución al algoritmo genético, muy utilizado en este tipo de problemas de optimización. El algoritmo Cuckoo Search es una técnica de reciente desarrollo y ha mostrado buen desempeño en otro tipo de problemas de optimización y hasta el momento no se ha intentado atacar el problema usan esta metaheurística. Para medir el desempeño del algoritmo Cuckoo Search, se hace uso de una adaptación del algoritmo genético encontrado en la literatura para la misma variante del problema de corte de material. El algoritmo genético es utilizado en este trabajo para comparar el desempeño del algoritmo Cuckoo Search propuesto mediante una experimentación numérica. Se concluye que el algoritmo genético tiene mejor desempeño que el algoritmo Cuckoo Search para el conjunto de datos utilizado en el proyecto, sin embargo, los resultados obtenidos de este último siguen siendo prometedores para ser utilizado por las empresas de la industria de cerámicos.

El continuo crecimiento de la demanda en vuelos comerciales ha ocasionado que las diversas aerolíneas se vean en la necesidad de reducir sus costos de mantenimiento para poder maximizar la utilización de su flota de aeronaves con el fin de poder obtener una rentabilidad deseada. La variedad de tipos de avión, la creciente cantidad de vuelos y un mayor número disponible de aeronaves complican el proceso mediante el cual se asignan rutas de vuelo a cada avión y su respectiva base de mantenimiento cuando se quiera una inspección. Ante esta nueva dificultad, un creciente número de investigaciones se han llevado a cabo para dedicarse a diseñar algoritmos capaces de obtener una buena planificación de inspecciones de mantenimiento utilizando la menor cantidad de recursos. Los algoritmos planteados han ido creciendo en tema de complejidad a medida que han pasado los años. Los primeros métodos que fueron planteados se denominaban algoritmos exactos, estos algoritmos podían obtener la respuesta optima, pero utilizando un gran poder de procesamiento y tiempo de ejecución. Luego se hizo uso de algoritmos heurísticos que entregaban soluciones buenas, que posiblemente no eran las óptimas, pero con un menor consumo de recursos. En la actualidad, se han diseñado varios algoritmos metaheurísticos realizando mejoras continuas a la solución obtenida hasta que se llegue a cierto criterio de terminación. El objetivo del presente proyecto de fin de carrera es diseñar e implementar un algoritmo murciélago hibrido que minimice los costos en la planificación de inspecciones de mantenimiento y a la vez maximice los posibles beneficios al aprovechar las horas de vuelo de las aeronaves. Para cumplir con el objetivo planteado se hará un estudio de los conceptos asociados a la planificación de mantenimiento y se recopilaran datos reales a planificaciones de mantenimiento hechas por aerolíneas del presente mercado peruano. El producto final será un algoritmo murciélago hibrido diseñado y calibrado para obtener soluciones que sean válidas para el contexto nacional.

En la actualidad, una planificación adecuada de citas de recepción de materia prima es un factor clave en las empresas productoras, ya que se debe garantizar la disponibilidad de los insumos cuando los procesos productivos los requieran. De lo contrario, se corre el riesgo de no poder satisfacer la demanda y de obstaculizar las operaciones de la empresa, generando un incremento en los costos. Dada la alta complejidad involucrada en realizar una planificación de citas de recepción, debido al número de variables y restricciones que utiliza, este tipo de problema se clasifica como NPdifícil, por lo que resolverlo mediante técnicas determinísticas o matemáticas resulta muy complejo. Por ello, para resolver este tipo de problemas se utilizan técnicas metaheurísticas, las cuales proveen algoritmos eficientes y prácticos que permiten obtener soluciones de calidad en un tiempo razonable. En este proyecto de tesis se utiliza el algoritmo Cuckoo Search para resolver el problema de planificación de citas de recepción de materia prima en empresas de producción multipla nta, ya que, a pesar de su desarrollo reciente, está demostrando tener excelentes resultados al resolver problemas de optimización, debido a su rápida convergencia y robusta búsqueda global. Además, no se ha encontrado en la literatura una aplicación del algoritmo mencionado para el problema que se desea resolver. Se desarrolla también una aplicación del algoritmo genético para el caso estudiado, siendo este uno de los más representativos y populares para resolver problemas de optimización, con la finalidad de validar la eficiencia del algoritmo Cuckoo Search respecto a uno de los más usados en la actualidad.

El presente trabajo de investigación muestra cómo las heurísticas más reconocidas y utilizadas en la actualidad para evaluar el nivel de usabilidad de un software presentan carencias al situarlas en el contexto de los videojuegos, motivo por el cual se determina que las actuales heurísticas no son instrumentos apropiados para evaluar un software de interacción como los videojuegos. Este hecho ha sido el motivo para plantear la siguiente interrogante como tema de investigación: ¿Qué elementos esenciales deberían considerarse en la elaboración de un nuevo conjunto de principios heurísticos de evaluación que permitan medir con mayor precisión el nivel de usabilidad de un videojuego? Para solucionar la problemática descrita en párrafos anteriores, se elaboró una propuesta metodológica basada en el análisis de datos de un caso de estudio que como resultado presentan un conjunto de principios heurísticos, los cuales han sido desarrollados considerando que pueden ser utilizados por evaluadores con distintos niveles de experiencia en evaluaciones de usabilidad. El objetivo de este nuevo conjunto de heurísticas de usabilidad propuesto estuvo orientado a la obtención de principios que sean entendibles, fáciles de utilizar y que a su vez permitan realizar de forma efectiva evaluaciones de usabilidad de videojuegos. La metodología propuesta está enmarcada básicamente en la mejora del actual instrumento de evaluación propuesto por Jakob Nielsen y otros aspectos que han sido tomados de la literatura. El alcance de la investigación se centra en las mecánicas de videojuegos, las cuales a pesar del avance rápido de la tecnología y las diferentes culturas en las que la industria de los videojuegos se desenvuelve, se mantienen constantes y pueden llegar a presentar conceptos generales que abarcan más de un género de videojuego. Posteriormente, la realización de una evaluación heurística ha permitido validar mediante la aplicación en la práctica, la nueva propuesta desarrollada en el presente trabajo.

El presente documento describe un proyecto de fin de carrera en Ciencias de la Computación. Este proyecto intenta dar solución al problema de generación de horarios académicos en instituciones de nivel superior. La solución se construye con el uso de un algoritmo genético a partir de una población inicial generada por un algoritmo Grasp fase construcción. Se ha tomado como caso de estudio a la facultad de Ciencia e Ingeniera de la Pontificia Universidad Católica del Perú, en la cual se contó con el apoyo del encargado de realizar el horario de la especialidad de ingeniería informática para el respectivo levantamiento de información, con lo cual se consiguió la adaptación de un algoritmo que cumpla con sus restricciones y requerimientos. Para facilitar la búsqueda de esta solución se aplicarán los operadores de selección, casamiento, mutación y etilismo. La calidad de las soluciones, generadas por el algoritmo, se medirá en base a la cantidad de restricciones cumplidas. Para determinar los valores de los parámetros de los algoritmos se realizaron varias ejecuciones con diferentes combinaciones de valores y se optó por la que optimizaba la función objetivo de la solución. Se estima que la duración del proyecto será de un año

El análisis de imágenes nos permite la extracción de información de éstas, y dentro de esta disciplina la segmentación permite la identificación de sus partes constituyentes. La segmentación de imágenes tiene aplicaciones en reconocimiento de patrones y sistemas de control de tráfico entre otros. Si llevamos la segmentación de imágenes al rubro de imágenes médicas, las aplicaciones van desde la detección de tumores y otras patologías hasta la medición de volúmenes en tejidos. Existen diversas técnicas de segmentación de imágenes, y en este trabajo se plantea un procedimiento de segmentación de imágenes médicas basado en la metaheurística de Algoritmos de Colonia de Hormigas. Los algoritmos de esta metaheurística imitan el comportamiento de las hormigas durante su búsqueda de alimento, dado que siempre produce rutas óptimas entre la fuente de comida y el nido. Dicha conducta fue implementada mediante hormigas artificiales con el objeto de realizar tareas específicas de procesamiento de imágenes. Este procedimiento fue aplicado a imágenes de Resonancias Magnéticas Cerebrales - buscando la extracción de los segmentos correspondientes a la Materia Gris, Materia Blanca y Líquido Cefalorraquídeo- y la segmentación obtenida fue de una calidad superior a la de los algoritmos actualmente existentes para esta tarea. Este documento consta de 5 capítulos: El capítulo 1 busca definir el problema y el enfoque adoptado en este trabajo para darle solución. El capítulo 2 describe la disciplina de segmentación de imágenes y la metaheurística de Algoritmos de Colonia de Hormigas. El capítulo 3 describe los trabajos previos que busquen segmentar imágenes médicas mediante Algoritmos de Colonia de Hormigas. El capítulo 4 describe el procedimiento desarrollado, así como los resultados obtenidos en la aplicación del mismo. Finalmente, el capítulo 5 trata sobre las conclusiones y recomendaciones obtenidas como producto de este trabajo. / Tesis