Este trabalho utiliza conceitos de Realidade Virtual e Sistemas Distribuídos para desenvolver um Ambiente Virtual Distribuído para visualização e análise de moléculas de proteínas, denominado VRMol. O sistema foi implementado com a linguagem Java, incluindo as APls Java 3D e Java RMI, visando permitir que pesquisadores geograficamente dispersos troquem informações de uma maneira rápida e eficiente, acelerando a pesquisa e discussão remotas. Assim, foram desenvolvidos uma interface gráfica com Java 3D e um conjunto de métodos para troca de mensagens de acordo com o modelo de comunicação cliente/servidor, com Java RMI. Além disso, o sistema também permite a utilização de alguns dispositivos de entrada não convencionais como joystick e luvas. / This work use the Virtual Reality and the Distributed Systems concepts to develop a Distributed Virtual Environment to visualize and analyze molecules of proteins, called VRMol. The system was implemented with the Java programming language, including the Java 3D and Java RMI APIs, aiming to allow geographically disperse researches exchange information in a quick and efficient way, speeding up the remote research and discussion. Thus, was developed a graphical interface with Java 3D and a set of methods to exchange messages according to a client/server communication model with Java RMI. Furthermore, the system also allows the use of some non-conventional input devices as joysticks and gloves.

O conceito de Empresas Virtuais vem sendo amplamente discutido no atual contexto de globalização dos mercados e da produção. Uma Empresa Virtual (EV) é uma rede temporária de entidades que se unem para explorar uma oportunidade de negócio, compartilhando competências, custos e acesso ao mercado. Apesar da EV ser composta por várias empresas diferentes, é fundamental gerenciar essa rede como se fosse uma única empresa. No entanto, para formação de EVs voltadas a produtos manufaturados existe uma lacuna na sua fase de operação: a carência de métodos adequados para executar o planejamento e controle da produção. O objetivo deste trabalho é propor um modelo de referência para o planejamento e controle da produção em EV, visando dar suporte a sua operação distribuída, porém de forma integrada. Esse modelo define um conjunto de atividades para o planejamento e controle da produção em EVs, as informações necessárias para realizá-las e a estrutura organizacional responsável pela execução das mesmas. Para elaborar o modelo, são determinadas as características de EVs e de sua gestão da produção, e considerados os processos envolvidos no ciclo de vida de uma EV. Por fim, um exemplo do planejamento e controle da produção em uma EV fictícia é elaborado para ilustrar a utilização do modelo proposto. / The concept of Virtual Enterprises has been widely discussed in the current context of market and production globalization. A Virtual Enterprise (VE) is a temporary enterprise network that joint themselves to exploit a business opportunity by sharing competences, costs and market share. Even though a VE is composed by different enterprises, it is fundamental to manage this network like a single company. However, while forming a VE for manufacturing sector, there is a gap in the operational phase: the lack of appropriated methods to execute the production planning and control. The goal of this work is to propose a reference model for production planning and control in VE, in order to support its distributed operation, but in an integrated way. This model defines a set of activities for the production planning and control in a VE, the required information to perform them and also the organizational model responsible for their execution. To elaborate the model, it was determined the features of VEs and its production management, and also considered the VE lifecycle processes. An example of production planning and control in a fictitious VE is elaborated to illustrate the proposed model utilization.

Objetivo: O objetivo do presente estudo foi avaliar in vitro a precisão dos contatos oclusais obtidos em pacientes dentados por meio do articulador virtual. Materiais e Métodos: Trinta e seis modelos foram obtidos de pacientes dentados e montados em articulador semi ajustavel (ASA) A7 Plus (Bio-art). O registo intermaxilar foi realizado utilizando silicone occlufast Rock (Zhermack). Após a montagem em articulador, os contatos oclusais foram demarcados nos modelos de gesso com carbono de 20 ?m de espessura (AccuFilm), os quais foram utilizados como valores de referência. Com o intuito de obter modelos virtuais, os modelos de gesso foram então digitalizados por meio de um scanner laboratorial (Dental Wings 7, Straumann). Realizou-se a calibração do articulador virtual de acordo com as recomendações do fabricante e os contatos oclusais nos modelos digitais foram obtidos automaticamente por meio do respectivo software. A análise quantitativa dos contatos oclusais foi realizada independentemente por dois examinadores, de forma que cada examinador repetiu a contagem duas vezes com um intervalo de 48h entre as medições. A concordância intra e inter examinadores, assim como a correlação entre os contatos oclusais obtidos em modelos virtuais e modelos de gesso foram avaliados estatisticamente por meio do coeficiente Kappa com nível de significância ? = 5%. A concordância intra-examinador foi de 0.93 a 0.98 (p < 0,001), enquanto que a concordância entre os examinadores variou entre 0.61 a 0.67 (p < 0,001) para ambos modelos virtuais e de gesso. Os contatos obtidos em modelos virtuais e modelos de gesso convencionais apresentaram uma concordância entre 0.52 a 0.55 (p < 0,001). Conclusão: Dentre as limitações apresentadas pelo presente estudo, foi possível concluir que o articulador virtual apresentou uma precisão moderada para a determinação dos contatos oclusais em pacientes dentados. / Objective: The objective of the study was to evaluate in vitro the accuracy of occlusal contacts obtained in patients through the virtual articulator. Materials and Methods: Thirty-six models were obtained from patients and mounted on a semi-adjustable articulator (ASA) A7 Plus (Bio-art). The intermaxillary registration was performed using silicone occlufast rock (Zhermack). After mounting in the articulator, the occlusal contacts were delimited in the 20 ?m thick carbon film (AccuFilm), which were used as reference values. In order to obtain virtual models, the gypsum models were scanned with a laboratory scanner (Dental Wings 7, Straumann). The virtual articulator calibration was performed according to the manufacturer\'s recommendations and the occlusal contacts in the digital models were obtained automatically through the corresponding software. Results: The quantitative analysis of the occlusal contacts was performed independently by two examiners, so that each examiner repeated the count twice with a 48h interval between measurements. The intra and inter-examiner agreement, as well as the correlation between the occlusal contacts obtained in virtual models and gypsum models were statistically evaluated using the Kappa coefficient with significance level ?=5%. The intra-examiner agreement was 0.93 to 0.98 (p <0.001), whereas the agreement between the examiners ranged from 0.61 to 0.67 (p <0.001) for both virtual and gyspsum models. The contacts obtained in virtual models and conventional gypsum models showed an agreement between 0.52 and 0.55 (p <0.001). Conclusion: Considering the limitations of the present study, it was possible to conclude that the virtual articulator showed a moderate precision for the determination of occlusal contacts in patients.

A complexidade dos sistemas de visualização imersivos pode variar tremendamente conforme a sua aplicação. Algumas ferramentas mais simples fazem uso de um único óculos de Realidade Virtual como infraestrutura de visualização. No entanto, aplicações mais complexas, como simuladores e outras ferramentas de treinamento, podem necessitar de uma infraestrutura distribuída, contendo diversos computadores e telas. Alguns simuladores e outras aplicações de treinamento fazem uso frequente de periféricos sofisticados de interação, que reproduzem de maneira fiel os elementos encontrados no cenário real. Além disto, o espaço de treinamento pode ser compartilhado por dois ou mais usuários. Estes requisitos acabam por impor o uso de sistemas de visualização complexos e distribuídos, que visam cobrir de maneira quase completa o campo de vis~ao destes usuários. Por causa das características deste tipo de sistema, as aplicações desenvolvidas nestes cenários são inerentemente complexas, pois frequentemente consideram aspectos específicos da infraestrutura para realizar a distribuição e o sincronismo da cena virtual. Esta complexidade dificulta o desenvolvimento, a manutenção e a interoperabilidade destas ferramentas. Este trabalho apresenta uma arquitetura de comunicação para promover o uso de sistemas imersivos de forma simples e transparente para as aplicações, viabilizando o uso de infraestruturas complexas e distribuídas. A arquitetura proposta utiliza o mecanismo de substituição do driver OpenGL para obter, de forma automática, a distribuição do aspecto gráfico das aplicações. Apesar deste conceito já ter sido discutido na literatura, esta proposta apresenta um conjunto de técnicas para contornar as limitações inerentes desta abordagem e obter ganhos de desempenho significativos, com resultados consistentes em um amplo conjunto de infraestruturas. As técnicas apresentadas neste trabalho sugerem, entre outras coisas, o uso de recursos modernos do padrão OpenGL para reduzir o volume de comunicação entre CPU e GPU. Um dos recursos avaliados foi o uso de mecanismos de renderização indireta, onde a aplicação armazena os comandos de renderização na memória da placa gráfica. Juntamente com esta técnica, o trabalho também investigou o uso de um algoritmo de culling na própria GPU, o que permitiu que esta otimização fosse utilizada mesmo em sistemas com arranjos mais complexos de tela. Os resultados obtidos mostram que a aplicação pode exibir o seu conteúdo em um conjunto amplo de sistemas imersivos, contendo mais resolução e mais geometria visível, sem deteriorar o seu desempenho. Os testes foram conduzidos em diferentes infraestruturas e com cenas de tamanhos variáveis. Nos casos mais complexos, as técnicas propostas podem reduzir em 86% o tempo médio de renderização, quando comparadas com as abordagens tradicionais. / The complexity of immersive visualization systems can vary tremendously depending on their application. Some simple tools might only require a conventional virtual reality goggle as a visualization infrastructure. However, more complex applications, such as simulators and other training tools, might require a distributed infrastructure, containing several computers and screens. Some training applications and simulators invariably make use of physical peripherals for interaction, which are designed to faithfully reproduce the elements found in real scenarios. Furthermore, the training area may be shared by two or more users. These requirements usually impose the use of complex and distributed imaging systems, which are intended to cover almost the entire field of view of the users involved. Because of the characteristics of this type of system, the applications developed for these infrastructures are inherently complex. They are required to consider specific aspects of the infrastructure itself to carry out the distribution and synchronization of the virtual scene. This complexity hampers the development, maintenance and interoperability of these tools. This work presents a communication architecture to promote the use of immersive systems by allowing applications to use complex and distributed infrastructures in a simple and transparent way. The proposed architecture uses the approach of replacing the OpenGL driver to transparently achieve graphics distribution. Although this has already been discussed in the literature, this document presents a set of techniques to overcome the inherent limitations of this approach and ultimately achieve significant performance gains, with consistent results across a broad range of infrastructures. The techniques presented here suggest, among other things, the use of modern features of the OpenGL standard to reduce the communication overhead between CPU and GPU. One of the features evaluated was the usage of indirect rendering, where the application stores all the rendering commands in the graphics card dedicated memory. Along with this feature, the work also investigated the use of a culling algorithm on the GPU itself, which allowed this optimization to be used even on systems containing screens with a more complex layout. The results show that the application can render its content in a wide range of immersive systems, with higher resolution and more visible geometry, without degrading its performance. The tests were conducted at different infrastructures and scenes with variable sizes. In the more complex use cases, the proposed techniques can reduce by up to 86% the average rendering time, when compared to the traditional approaches.

Este trabalho detalha o desenvolvimento de dois sistemas portáteis de detecção eletroquímica, desde sua construção até a aplicação das técnicas. As técnicas de detecção eletroquímica apresentam diversas vantagens, em relação a outros métodos de detecção, como boa sensibilidade, boa seletividade, ampla aplicabilidade e baixo custo de manutenção do equipamento. Neste trabalho foram aplicadas as técnicas de voltametria cíclica e voltametria por pulso diferencial. Os potenciostatos são os circuitos tipicamente utilizados para proceder a varredura de potencial em celas eletroquímicas, ao mesmo tempo em que fazem a leitura da corrente proveniente da reação. Estes circuitos geram tensão proporcional a corrente medida, através de amplificadores operacionais, cujo ganho é variado conforme a intensidade da corrente. Buscando conseguir um sistema sensível e seletivo foi desenvolvido um multipotenciostato, agregando quatro circuitos de potenciostato. As análises voltamétricas realizadas com esse sistema apresentaram resultados comparáveis a equipamentos comerciais, sendo limitados em correntes até unidades de micro-ampères. Visando atingir correntes ainda menores, desenvolveu-se um sistema que fosse menos influenciado por ruídos de diversas naturezas, isolando o circuito do potenciostato. Assim, utilizando um potenciostato opto-acoplado, foi possível detectar correntes da ordem de nano-ampères. Para a utilização destes potenciostatos foram utilizados dois tipos de interface. Utilizando sistemas de aquisição de dados comerciais e instrumentos virtuais, foi desenvolvida a interface de comunicação e controle do multipotenciostato. Buscando tornar todo o sistema de aquisição portátil, foi desenvolvido um sistema de aquisição microcontrolado dedicado, também interfaceado por instrumentos virtuais. Os sistemas desenvolvidos visam aplicações ambientais e biomédicas. / This work presents the development of two different portable electrochemical detection systems. Both systems are applicable in environment and biomedical areas. The electrochemical detection techniques have many interesting advantages, when compared to other detections techniques, such as good sensitivity, good selectivity, and low maintenance cost. The detections techniques used were cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry. Potentiostats are circuits used to scan potential in electrochemical cells while acquire the reaction current. Those circuits convert the measured current into voltage by operational amplifiers, whose gain changes with the current intensity. In order to achieve a selective and sensitive system, it was developed a multipotentiostat, joining four potentiostat circuits. The analysis done with this system showed results comparable to commercial equipments, but limited to microampere currents. Intending to detect lower currents, it was developed a noise-protected system, isolating the potentiostat. Therefore, using an optic-coupled potentiostat, it was detected nano-ampère currents. Two different interfaces were used to control these potentiostats. Using commercial data acquisition systems and virtual instruments, it was implemented a control and data view multipotentiostat interface. Aiming a whole portable acquisition system, it has been developed a dedicated microcontrolled acquisition system with also a virtual instrument interface.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoEllenCorrea.pdf: 9749144 bytes, checksum: 89fe6968016fd6c546c16b922bf067c5 (MD5) Previous issue date: 2012-08-09 / This work describes the fundamental elements of medical simulations. It also documents a medical training prototype that was developed. Such prototype is composed of 3d models of a surgery room, anatomical models of a patient as well as models of a medical crew. The prototype also allows one to perform actions linked to the medical training of the pleural puncture. Finally, the prototype contains an evaluation agent that verifies the performance of the users while performing the medical procedure. This work goes on to evaluate the usability of a head mounted display in a medical simulation when compared with a simpler solution that uses just a LCD display. / Este trabalho descreve os elementos fundamentais para a construção de um sistema para simulação médica e o desenvolvimento de um protótipo de um ambiente de realidade virtual para treinamento médico. O protótipo inclui modelos 3D de uma sala de cirurgia, da anatomia do paciente virtual e da equipe médica, bem como os módulos de software necessários para simular o treinamento médico no protocolo do procedimento de punção pleural. O sistema possui ainda um agente avaliador capaz de acompanhar o desempenho dos usuários nas etapas necessárias do procedimento médico. Além disso, avaliamos a usabilidade de um capacete de realidade virtual neste tipo de aplicação, através de testes comparativos com uma solução mais simples que utiliza apenas um monitor convencional como saída de vídeo.

Este trabalho detalha o desenvolvimento de dois sistemas portáteis de detecção eletroquímica, desde sua construção até a aplicação das técnicas. As técnicas de detecção eletroquímica apresentam diversas vantagens, em relação a outros métodos de detecção, como boa sensibilidade, boa seletividade, ampla aplicabilidade e baixo custo de manutenção do equipamento. Neste trabalho foram aplicadas as técnicas de voltametria cíclica e voltametria por pulso diferencial. Os potenciostatos são os circuitos tipicamente utilizados para proceder a varredura de potencial em celas eletroquímicas, ao mesmo tempo em que fazem a leitura da corrente proveniente da reação. Estes circuitos geram tensão proporcional a corrente medida, através de amplificadores operacionais, cujo ganho é variado conforme a intensidade da corrente. Buscando conseguir um sistema sensível e seletivo foi desenvolvido um multipotenciostato, agregando quatro circuitos de potenciostato. As análises voltamétricas realizadas com esse sistema apresentaram resultados comparáveis a equipamentos comerciais, sendo limitados em correntes até unidades de micro-ampères. Visando atingir correntes ainda menores, desenvolveu-se um sistema que fosse menos influenciado por ruídos de diversas naturezas, isolando o circuito do potenciostato. Assim, utilizando um potenciostato opto-acoplado, foi possível detectar correntes da ordem de nano-ampères. Para a utilização destes potenciostatos foram utilizados dois tipos de interface. Utilizando sistemas de aquisição de dados comerciais e instrumentos virtuais, foi desenvolvida a interface de comunicação e controle do multipotenciostato. Buscando tornar todo o sistema de aquisição portátil, foi desenvolvido um sistema de aquisição microcontrolado dedicado, também interfaceado por instrumentos virtuais. Os sistemas desenvolvidos visam aplicações ambientais e biomédicas. / This work presents the development of two different portable electrochemical detection systems. Both systems are applicable in environment and biomedical areas. The electrochemical detection techniques have many interesting advantages, when compared to other detections techniques, such as good sensitivity, good selectivity, and low maintenance cost. The detections techniques used were cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry. Potentiostats are circuits used to scan potential in electrochemical cells while acquire the reaction current. Those circuits convert the measured current into voltage by operational amplifiers, whose gain changes with the current intensity. In order to achieve a selective and sensitive system, it was developed a multipotentiostat, joining four potentiostat circuits. The analysis done with this system showed results comparable to commercial equipments, but limited to microampere currents. Intending to detect lower currents, it was developed a noise-protected system, isolating the potentiostat. Therefore, using an optic-coupled potentiostat, it was detected nano-ampère currents. Two different interfaces were used to control these potentiostats. Using commercial data acquisition systems and virtual instruments, it was implemented a control and data view multipotentiostat interface. Aiming a whole portable acquisition system, it has been developed a dedicated microcontrolled acquisition system with also a virtual instrument interface.

Neste trabalho estudou-se diversas arquiteturas de dispositivos FPGAs presentes no mercado, visando a utilização desta tecnologia em arquiteturas de computação reconfigurável. Especificamente foram investigados recursos e técnicas de reconfigurabilidade dinâmica destes dispositivos. A possibilidade de reconfigurar dinamicamente o hardware cria diversas expectativas de superação das arquiteturas de computação tradicional. Surge o conceito de hardware virtual, assim como inúmeras dificuldades em utilizar efetivamente esta tecnologia. Outra característica promissora que a tecnologia FPGA oferece é a possibilidade de realizar upgrades remotos do hardware, sem a necessidade de substituição física de equipamentos ou parte deles. Em adicional, foi implementado um sistema multi-FPGAs com dispositivos reconfiguráveis individualmente de forma local ou remota. Este sistema poderá ser a base para uma arquitetura de computação reconfigurável, sendo ela dinâmica ou não. / In this work it was studied several architectures of FPGAs devices available in the market, seeking the use of this technology in architectures of reconfigurable computing. It was specifically researched resources and techniques of dynamic reconfiguration of these devices. The possibility of reconfigure the hardware dynamically creates countless expectations to overcome the architectures of traditional computing. The concept of virtual hardware emerges, as well as a lot of difficulties in using actually this technology. Another promising characteristic that the technology FPGA offers it is the possibility to accomplishing remote upgrades of the hardware, without the need of physical substitution of equipments or of parts of them. In addition, a system multi-FPGAs was implemented with individually reconfigurable devices in local or remote way. This system can be the base for an architecture of reconfigurable computing, being it dynamics or not.

Research into leadership in the higher education environment has traditionally mirrored business related constructs. Many of the models and instruments that have been developed for the business environment such as the transactional transformational leadership dyad have been transposed to the higher education environment with relatively minor adaptation. On the other hand, there has been relatively little exploration of leadership models for the Virtual Organisation. This research brings together the literatures of virtuality and the virtual organisation, leadership and higher education management to interrogate the effect of virtuality on leadership styles within the volatile global higher education environment caused by the liberalisation of the sector. Through a case study of a higher education institution (HEI) that is developing a virtual campus, the research explores the perceptions of leadership skills, competencies and behaviours within the virtual higher education environment to determine whether a new model or framework can be developed for a virtual and widely distributed environment. The data from interviews, surveys and focus groups carried out in the case study show that virtuality does impact leadership skills in nuanced ways, thus proposing a configuration of behaviours, skills and competencies more relevant to the virtual higher education environment. The proposed framework adds to the literature on leadership in higher education as well as leadership in the virtual environment and contributes to practice in the areas of recruitment and training of leaders and managers in the virtual higher education sector.

Through immersive stereoscopic displays and natural user interfaces, virtual reality (VR) is capable of offering the user a sense of presence in the virtual space, and has been long expected to revolutionize how people interact with virtual content in various application scenarios. However, with many technical challenges solved over the last three decades to bring low cost and high fidelity to VR experiences, we still do not see VR technology used frequently in many seemingly suitable applications. Part of this is due to the lack of expressiveness and efficiency of traditional “simple and reality-based� 3D user interfaces (3DUIs). The challenge is especially obvious when complex interaction tasks with diverse requirements are involved, such as editing virtual objects from multiple scales, angles, perspectives, reference frames, and dimensions. A common approach to overcome such problems is through hybrid user interface (HUI) systems that combine complementary interface elements to leverage their strengths. Based on this method, the first contribution of this dissertation is the proposal of Force Extension, an interaction technique that seamlessly integrates position-controlled touch and rate-controlled force input for efficient multi-touch interaction in virtual environments. Using carefully designed mapping functions, it is capable of offering fluid transitions between the two contexts, as well as simulating shear force input realistically for multi-touch gestures. The second contribution extends the HUI concept into immersive VR by introducing a Hybrid Virtual Environment (HVE) level editing system that combines a tablet and a Head-Mounted Display (HMD). The HVE system improves user performance and experience in complex high-level world editing tasks by using a “World-In-Miniature� and 2D GUI rendered on a multi-touch tablet device to compensate for the interaction limitations of a traditional HMD- and wand-based VR system. The concept of Interaction Context (IC) is introduced to explain the relationship between tablet interaction and the immersive interaction, and four coordination mechanisms are proposed to keep the perceptual, functional, and cognitive flow continuous during IC transitions. To offer intuitive and realistic interaction experiences, most immersive 3DUIs are centered on the user’s virtual avatar, and obey the same physics rules of the real world. However, this design paradigm also employs unnecessary limitations that hinders the performance of certain tasks, such as selecting objects in cluttered space, manipulating objects in six degrees of freedom, and inspecting remote spaces. The third contribution of this dissertation proposes the Object Impersonation technique, which breaks the common assumption that one can only immerse in the VE from a single avatar, and allows the user to impersonate objects in the VE and interact from their perspectives and reference frames. This hybrid solution of avatar- and object-based interaction blurs the line between travel and object selection, creating a unique cross-task interaction experience in the immersive environment. Many traditional 3DUIs in immersive VR use simple and intuitive interaction paradigms derived from real world metaphors. But they can be just as limiting and ineffective as in the real world. Using the coordinated HUI or HVE systems presented in this dissertation, one can benefit from the complementary advantages of multiple heterogeneous interfaces (Force Extension), VE representations (HVE Level Editor), and interaction techniques (Object Impersonation). This advances traditional 3D interaction into the more powerful hybrid space, and allows future VR systems to be applied in more application scenarios to provide not only presence, but also improved productivity in people’s everyday tasks.