Uma nova perspectiva da ciência tem sido adotada com sucesso por diversos pesquisadores ao redor do mundo, resultando em avanços tecnológicos nas mais variadas áreas do conhecimento. A nova abordagem científica é amplamente interdisciplinar e envolve métodos para a análise, armazenamento e visualização eficiente de grandes quantidades de informação, assim como formas de entender e quantificar a própria estrutura das ciências. Entretanto, os novos problemas tratados por esta abordagem também são mais complexos e tendem a apresentar uma intrincada união entre conceitos e suas relações. Redes complexas representam naturalmente sistemas desta natureza, sendo amplamente adotadas por pesquisadores de diversas áreas científicas. Este trabalho tem como objetivo estudar e desenvolver técnicas multiescala para caracterizar a estrutura de redes complexas através de vários aspectos ligados à complexidade, como a dimensão, a regularidade e a organização de sistemas em subestruturas. Para isso, são sugeridas novas métricas baseadas no conceito de níveis e padrões concêntricos, que permitem estender, de forma natural, medidas tradicionais de redes complexas ao contexto multiescala. Desta forma, é introduzida uma nova medida de dimensão multiescala, que permite a quantificação da dimensão, tanto ao redor de vértices quanto em escalas globais de uma rede. A regularidade de redes é abordada através da ideia de simetria, redefinida em termos da simetria concêntrica, que permitiu, na prática, a quantificação e comparação da simetria entre diferentes redes. Outro conceito explorado é a caracterização do papel desempenhado por vértices dentro de comunidades, que estão diretamente relacionados às subsestruturas de sistemas. Para isso, definimos uma nova medida multiescala de pertinência baseada na diversidade das comunidades presentes na vizinhança de um vértice. Também foram utilizadas e desenvolvidas técnicas e ferramentas para visualização de redes complexas, que se mostraram fundamentais durante todos os estágios deste trabalho, em especial na criação de mapeamentos científicos. A união das metodologias enriqueceu a caracterização de redes complexas, permitindo a criação de um mapa da complexidade desses sistemas. Verificou-se que a complexidade de sistemas, em geral, está associada à dimensão e simetria. Sistemas com baixa simetria e alta dimensionalidade tendem a ser aqueles de maior complexidade compartilhando a mesma região que redes de conhecimento de da infraestrutura da Internet. Sob esses aspectos, também é estudado como redes são influenciadas pelas restrições geográficas ou de planejamento. As metodologias introduzidas neste trabalho culminaram em diversas aplicações em vários segmentos como: classificação de genes em redes de transcriptoma humano, detecção de crises no mercado financeiro, visualização e sumarização automática de dados científicos, assim como a quantificação da interdisciplinaridade de revistas científicas. No geral, os desenvolvimentos presentes aqui mostram o potencial da abordagem multiescala na análise de sistemas complexos através da representação por redes. / A new perspective of making science is being adopted by many researchers around the world, resulting in several technological achievements in many research fields. The new approach to science is largely interdisciplinary and wraps together many new methods used to analyze, store and visualize large amounts of data, as well as techniques to understand the structure of science itself. However, the problems usually handled by this new approach also are very complex and present an intricate collection of concepts and relationships. Complex networks can be used to naturally represent such systems, having being adopted by many researchers of different backgrounds. The objective of this work is to study and develop new multiscale techniques to characterize the structure of complex networks under three different aspects: dimension, regularity and the organization of systems in substructures; which are tightly related to the concept of complexity. To conduct such analysis, new measurements based on the idea of concentric levels and patterns are proposed, which permits traditional network properties to be extended to a multiscale approach. Therefore, we introduce a new measurement of dimension, the multiscale dimension, which can be used to quantify the dimension around the neighborhoods of a vertex, as well as over the entire network structure in a global scale. The regularity is considered in terms of symmetry, which is redefined to create the concentric symmetry, allowing the quantification and comparison of symmetry among networks of distinct sizes and connectivity. Another concept explored in this work is the characterization of the role of vertices inside a community, which represents the substructure organization of the underlying system. This is done by defining another multiscale measurement, in this case, based on the diversity of the communities of vertices in the neighborhoods of a central reference. Also, we developed new tools and techniques to visualize complex networks, which have proven essential to all the steps of the analysis conducted in this work, including the task of mapping the science structure. The combination of the proposed methodologies enriched the analysis and the characterization of complex networks, resulting in the development of a new way of mapping complexity based on dimension and symmetry. Systems presenting low symmetry and high dimensionality are more likely to also display a more complex behavior, this is the case of knowledge networks the infrastructure of the Internet. In this context, we also study the effects of spatial restrictions and system planning on networks. The methodologies introduced in this paper culminated in several other applications in many scientific topics, such as: the classification of genes in human transcriptome networks, crisis detection on the financial market network, visualization and automatic summarization of scientific data, as well as the quantification of interdisciplinarity of scientific journals. In general, the contributions of this work demonstrate the potential of the multiscale analysis applied to understanding complex systems through the networks representation.

Pode-se afirmar que os processos de organização, recuperação e visualização de informações estão interligados por pelo menos um ponto em comum: a indexação de textos ou documentos. A indexação, um componente essencial do tratamento e organização de informações, é também importante tanto para a recuperação quanto para a visualização de informações. Nesse contexto, destacam-se as soluções que objetivam automatizar a indexação. As pesquisas que propõe soluções de indexação automática são desenvolvidas com base em diferentes pressupostos teóricos, entre os quais podem ser destacados: a Estatística, a Lingüística e o Controle de Vocabulários (Leiva, 1999). A grande maioria dessas soluções utiliza modelos híbridos que combinam dois ou três desses pressupostos. Outras abordagens para o problema da indexação automática utilizam, além dos pressupostos anteriormente citados, teorias que permitem o tratamento da incerteza, da imprecisão e da vagueza, tais como a teoria de Dempster-Shafer e a lógica difusa. O objetivo desta pesquisa é avaliar o potencial de utilização da lógica paraconsistente, uma lógica não clássica, com capacidade para tratar situações que envolvem incerteza, imprecisão e vagueza nos procedimentos de indexação automática. A hipótese de trabalho sustentada nesta pesquisa apóia-se teoricamente nos princípios da Lógica Paraconsistente. A utilização dessa lógica e de métodos derivados da mesma, por ser flexível e comportar estados lógicos que vão além das dicotomias sim e não, permite adiantar a hipótese de que os resultados da indexação poderão ser melhores do que os obtidos por métodos tradicionais. Do ponto de vista metodológico, optou-se pela utilização de um algoritmo para tratamento de incerteza e imprecisão, desenvolvido no âmbito da lógica paraconsistente, para modificar os valores dos pesos atribuídos aos termos de indexação. Os testes foram realizados em um sistema de visualização de informações, com código fonte disponível. As coleções utilizadas são disponibilizadas com o sistema. Os resultados obtidos foram avaliados por meio de critérios e índices embutidos no próprio sistema de visualização, e demonstram ganhos mensuráveis de qualidade na construção das visualizações, confirmando, assim a hipótese de pesquisa elencada. / It can be argued that the processes of organization, retrieval and visualization of information are conected, presenting one point in common: the indexing of texts or documents. Indexing, an essential component of text analysis, is important to information retrieval and visualization. In this context, we highlight solutions to automate indexing. Researchs that propose solutions for automatic indexing are developed based on different theoretical assumptions as, for example: Statistics, Linguistics and Controlled vocabularies (Leiva, 1999). Most of these solutions uses hybrid models combining two or three of these theoretical assumptions. Other approaches to the problem of automatic indexing uses, besides the aforementioned assumptions, theories that allow the treatment of uncertainty, imprecision and vagueness, as the Dempster-Shafer theory and the fuzzy logic. The aim of this research is to evaluate the use of paraconsistent logic, a nonclassical logic, capable of dealing with situations involving uncertainty, imprecision and vagueness, in the procedures of automatic indexing. The working hypothesis supported in this research is based theoretically on the principles of Paraconsistent Logic. The utilization of this logic, being flexible and containing logical states that go beyond the dichotomies yes and no, permit to advance the hypothesis that the results of indexing could be better than those obtained by traditional methods. From the methodological point of view, we chose to use an algorithm for treatment of uncertainty and imprecision, developed under the paraconsistent logic, to modify the values of the weights assigned to index terms. The tests were performed on a information visualization system, with source code available. The collections used are available with the system. The results were evaluated by criteria and indices built into the information visualization system itself, and demonstrate measurable gains in the construction quality of the displays, thus confirming the hypothesis listed.

Expressed Sequence Tags (ESTs) são amostras de trechos de genes, que funcionam como moldes na síntese de proteínas. Como a quantidade de ESTs coletados nos últimos anos é muito grande, o uso de computadores tornou-se imprescindível para a identificação de genes, proteínas e para a descoberta de genes homólogos. Este trabalho propõe uma metodologia e implementa uma ferramenta para a visualização de ESTs através de um grafo para auxiliar biólogos na exploração e na descoberta de conhecimento sobre estas seqüências. A metodologia inclui agrupamento usando um programa montador de seqüências e, conseqüentemente, a transformação dos grupos em nós de um grafo. O algoritmo BLAST é usado para procurar alinhamentos entre seqüências, representando-os posteriormente por arestas entre as seqüências mais similares. Para a visualização do grafo utilizamos e modificamos a ferramenta TG WikiBrowser conectada a um banco de dados. O resultado é uma ferramenta interativa baseada em código livre e robusto que funciona em ambientesWindows e Linux. Ela possibilita a fácil exploração do grafo, com diversas funcionalidades como, por exemplo: a expansão e filtragem do grafo, a busca por rótulos ou trechos de seqüências e a visualização detalhada de seqüências e grupos de seqüências. Com isso, os biólogos e especialistas em bioinformática ganham mais uma alternativa de investigação da genética / Expressed Sequence Tags (ESTs) are samples of gene stretches, which play the role of templates in synthesis of proteins. Since the amount of collected ESTs on the past few years is enormous, the use of computers has become essential to fields like gene and protein identification, and gene homology. This work proposes a methodology and a tool for visualization of ESTs as a graph for aiding biologists on exploration and on knowledge discovery about these sequences. The methodology includes clustering of ESTs using an assembly program and, consequently, the transformation of the groups in nodes of a graph. BLAST algorithm is used to search alignments among sequences, later representing them as edges between the most similar sequences. For the graph visualization, we adapted TGWikiBrowser software connected to a database. The result is a robust and open source interactive tool forWindows and Linux. It allows easy graph exploration, with various functionalities, for example: graph expansion and filtering, searching for label or sequence stretches, and detailed visualization of sequences and groups of sequences. Therefore, we hope biologists can count on one more option in genetics research

O diálogo entre a visualidade, a história da arte e os meios tecnológicos norteia este estudo. Para tanto, observamos alguns dispositivos maquínicos e sua aplicação na produção e divulgação de imagens. Desde os tempos da Renascença, a representação visual do espaço vem recebendo um impacto direto das tecnologias de geração e reprodução de imagem no contexto da arte e da comunicação. Na pintura, em uma fase inicial, o registro ótico deu-se por meio da perspectiva central, instrumento gráfico eficaz que deu corpo ao conceito de espaço analógico. A partir daí, dissertamos sobre as mutações dos modelos de visão, os dispositivos que, no campo da técnica e da ciência, contribuíram para novas formas de representação visual e espacial. Na época contemporânea, a tecnologia digital associada às telecomunicações propiciou à arte e às mídias uma nova forma visual chamada intervisualidade, caracterizada pela capacidade de ultrapassar as mídias individuais e agregar diversos formatos em uma única visão. / The dialogue between visuality, art history and technological media guides this study. To conduct the investigation, we have observed some mechanical and electronic devices and their application in the production and dissemination of images. Since Renaissance times, the visual representation of space has receivied a directly impact by image generation processes and reproduction technology, in the context of art and communication. In painting, at an early stage, optical representation took place through central perspective, an effective graphic tool that gave substance to the concept of analogic space. From that point on, we talk about the evolution of possible models of vision, devices in the field of technology and science, which have contributed to new forms of visual and spatial representations. At contemporary times, digital technology associated with telecommunications provided, both to art and media, a new visual format called intervisuality, characterized by its potential to transcend individual media aggregating diverse media into an unique vision.

Neste trabalho é apresentada a biblioteca AIM, uma biblioteca de objetos Pd que combina ferramentas de análise de áudio e síntese de imagens para a geração de acompanhamentos visuais para uma entrada musical. O usuário estabelece conexões que determinam como os parâmetros musicais afetam a síntese de objetos gráficos, e controla estas conexões em tempo-real durante a performance. A biblioteca combina um protocolo de comunicação para intercâmbio de parâmetros musicais e visuais com uma interface fácil de usar, tornando-a acessível a usuários sem experiência em programação de computadores. Suas áreas possíveis de aplicação incluem a musicalização infantil e a indústria de entretenimento. / This thesis describes the AIM library, a Pd object library which combines audio analysis and image synthesis tools for generating visual accompaniments to musical input data. The user establishes connections that determine how musical parameters affect the synthesis of graphical objects, and controls these connections in real-time during performance. The library combines a straightforward communication protocol for exchanging musical and visual parameters with an easy-to-use interface that makes it accessible for users with no computer programming experience. Its potential applications areas include children\'s musical education and the entertainment industry.

Com o crescimento do volume e dos tipos de dados, a necessidade de analisar e entender o que estes representam e como estão relacionados tem se tornado crucial. Técnicas de visualização baseadas em projeções multidimensionais ganharam espaço e interesse como uma das possíveis ferramentas de auxílio para esse problema, proporcionando um forma simples e rápida de identificar padrões, reconhecer tendências e extrair características antes não óbvias no conjunto original. No entanto, a projeção do conjunto de dados em um espaço de menor dimensão pode não ser suficiente, em alguns casos, para responder ou esclarecer certas perguntas feitas pelo usuário, tornando a análise posterior à projeção crucial para a correta interpretação da visualização observada. Logo, a interatividade, aplicada à necessidade do usuário, é uma fator essencial para análise. Neste contexto, este projeto de mestrado tem como principal objetivo criar metáforas visuais baseadas em atributos, através de medidas estatísticas e artefatos para detecção de ruídos e grupos similares, para auxiliar na exploração e análise dos dados projetados. Além disso, propõe-se disponibilizar, em navegadores Web, as técnicas de visualização de dados multidimensionais desenvolvidas pelo Grupo de Processamento Visual e Geométrico do ICMC-USP. O desenvolvimento do projeto como plataforma Web inspira-se na dificuldade de instalação e execução que certos projetos de visualização possuem, como problemas causados por diferentes versões de IDEs, compiladores e sistemas operacionais. Além disso, o fato do projeto estar disponível online para execução tem como propósito facilitar o acesso e a divulgação das técnicas propostas para o público geral. / With the growing number and types of data, the need to analyze and understand what they represent and how they are related has become crucial. Visualization techniques based on multidimensional projections have gained space and interest as one of the possible tools to aid this problem, providing a simple and quick way to identify patterns, recognize trends and extract features previously not obvious in the original set. However, the data set projection in a smaller space may not be sufficient in some cases to answer or clarify certain questions asked by the user, making the posterior projection analysis crucial for the exploration and understanding of the data. Thus, interactivity in the visualization, applied to the users needs, is an essential factor for analysis. In this context, this master projects main objective consists to create visual metaphors based on attributes, through statistical measures and artifacts for detecting noise and similar groups, to assist the exploration and analysis of projected data. In addition, it is proposed to make available, in Web browsers, the multidimensional data visualization techniques developed by the Group of Visual and Geometric Processing at ICMC-USP. The development of the project as a Web platform was inspired by the difficulty of installation and running that certain visualization projects have, mainly due different versions of IDEs, compilers and operating systems. In addition, the fact that the project is available online for execution aims to facilitate the access and dissemination of technical proposals for the general public.

Neste trabalho propomos uma nova maneira de visualizar campos vetoriais, dados de considerável importância em vários ramos da ciência. Fizemos uma revisão bibliográfica sobre segmentação de campos vetoriais e desenvolvemos nosso próprio método. Neste método são extraídas informações do campo e, de distribuições de frequências dos dados coletados são formados vetores multidimensionais. Esses vetores são projetados em duas dimensões e os agrupamentos destes pontos são utilizados para formar a segmentação do campo original. Os profissionais que fazem uso de ferramentas de visualização científica possuem, em geral, informações relevantes sobre o domínio do campo vetorial, mas essa informação é raramente aproveitada nas técnicas de segmentação. A técnica desenvolvida permite que o usuário interaja com os resultados, de maneira intuitiva, corrigindo e explorando a segmentação usando seu próprio conhecimento. Como contribuições desta pesquisa podemos citar o mecanismo de interação com o usuário para o auxílio da segmentação e uma nova maneira para representar os dados colhidos de campos vetoriais em dimensão alta / In this research we introduce a novel method for visualizing vector fields, data of considerable importance in several branches of science. We did a literature review targeting vector fields and developed our own method. In this method information is extracted from the field and, from frequency distributions of the collected data multidimensional vectors are created. These vectors are projected in two dimensions and clusters of these points are used to form a segmentation of the original field. The professionals that make use of scientific visualization tools have, in general, relevant information about the domain of the vector field, but this information is rarely exploited by segmentation techniques. The developed technique allows the user to interact with the results, intuitively, exploring and correcting the segmentation using his own knowledge. As contributions of this research include the mechanism of interaction with the user to aid the segmentation and a new method to represent the collected data from vector fields in high dimension

O uso da infografia tem se ampliado nos veículos midiáticos, principalmente, após o processo de informatização ocorrido entre os anos 1980 e 1990. A linguagem visual esquemática utilizada em sua construção tem especificidades que ajudam a otimizar a obtenção de informação por meio de conceitos relacionados ao design da informação e a visualização da informação. Assim, para a eficácia deste processo, teoria e prática têm de estar alinhadas. O objetivo desta dissertação é investigar o quanto a teoria influencia na construção das infografias nas redações de dois grandes veículos de mídia impressa de São Paulo: os jornais Folha de São Paulo e O Estado de São Paulo. / The use of infographics has been increased in media vehicles, especially since the informatization process occured between the years 1980 and 1990. The schematic visual language applied to construct those infographics has specificities that help in obtaining information optimization trought concepts related to information design and information visualization. Thus, for the effectiveness of this process, theory and practice have to be aligned. The purpose of this thesis is to investigate how much theory influences the construction of the infographics in the editorial offices of two major press media in São Paulo: Folha de São Paulo and O Estado de São Paulo.

A exploração de conjuntos de dados é um problema abordado com frequência em diversos domínios e tem como objetivo uma melhor compreensão de fenômenos simulados ou medidos. Tal atividade é precedida pelas etapas de coleta e armazenamento de dados que buscam registrar o máximo de detalhes sobre algum fenômeno observado. Porém, a exploração efetiva dos dados envolve uma série de desafios. Um deles é a dificuldade em identificar quais dados são realmente relevantes para as análises. Outro problema está relacionado com a falta de garantias de que os fatores fundamentais para a compreensão do problema tenham sido coletados. A transformação interativa de dados é uma abordagem que utiliza técnicas de visualização computacional para resolver ou minimizar esses problemas. No entanto, os trabalhos disponíveis na literatura possuem limitações, como interfaces demasiadamente complexas e mecanismos de interação pouco flexíveis. Assim, este projeto de mestrado teve como objetivo desenvolver novas técnicas visuais interativas para a transformação de dados multidimensionais. A metodologia desenvolvida se baseou no uso de biplots e na ação conjunta dos mecanismos de interação para superar as limitações das técnicas do estado da arte. Os resultados dos experimentos realizados sobre diversos conjuntos de dados dão indícios de que os métodos desenvolvidos possibilitam a obtenção de conjuntos de dados mais representativos. Mais especificamente, foram obtidos melhores resultados em tarefas de classificação de dados ao utilizar os métodos desenvolvidos. / The exploration of datasets is a frequently task in several fields and aims at a better understanding of simulated or measured phenomena. Such activity is preceded by the steps of collecting and storing data, which seek to record as much detail possible about an observed phenomenon. The exploration task is challenging due to many aspects. One of them is the difficulty in identifying which collected data are actually relevant to the analysis. Another one is related to the lack of guarantees that the key factors for understanding the problem have been collected. The interactive transformation of data is a visual based approach that seeks to solve or mitigate these problems. However, the available methods in the literature have limitations in several aspects, such as complex user interfaces and inflexible interactive mechanisms. So, this master project had the goal to develop novel visual techniques for the transformation of datasets. The proposed methodology was based on the use of biplots and interaction mechanisms to overcome the limitations of the state of the art techniques. Empirical results show that by using the proposed approach, it is possible to make the data more representative. Therefore, exploratory activities, classifications, were performed more efficiently and thus provided better results.

Ao longo dos anos houve um aumento considerável da complexidade das simulações o que tem motivado intensa pesquisa com o intuito de possibilitar uma analise mais adequada e efetiva dos dados gerados pelas mesmas. A elaboração de modelos bem como sua verificação e validação também são alvos passíveis de aprimoramento, podendo levar ao desenvolvimento de uma serie de recursos que podem revolucionar a atividade de simulação em pouco tempo. Há também uma tendência de use crescente de representações gráficas bem como de animações na simulação, respaldada pelo maior poder de processamento alcançado pelas estações de trabalho recentemente. A presente dissertação consistiu no projeto e implementação de um ambiente de simulação visual interativa chamado VISE (de Visual Interactive Simulation Environment). Este ambiente utilizou a linguagem SIMSCRIPT como ferramenta de modelagem e oferece uma serie de recursos de interação, controle e visualização com o intuito de facilitar e potencializar a atividade de simulação. / Recent years have seen a considerable increase on the complexity of simulations. This growing complexity is the motivation for an intense research on more adequate and effective tools for the analysis of data generated by simulations. The activities of building, verifying, and validating simulation models are also important targets of improvement, leading to the development of various facilities that may cause a revolution in the simulation field in very short time. There is also a trend towards the increasing use of graphical representations and animations in simulation, motivated and supported by the higher processing capabilities of present workstations. The present work consisted in the specification, design and implementation of a visual interactive simulation environment called VISE. This environment uses the SIMSCRIPT simulation language as modeling tool and offers various interaction, steering, and visualization facilities aiming at an easier and more powerful simulation activity.