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.

The Court of the Lions has been known for its architectural beauty which is universally admired. However, a closer look at the current gravel-surfaced Courtyard does not seem to harmonize with the pinnacle in architectural representation of its surrounding and the once “state of the art” technology of the fountain at the centre. According to The Official Guide - The Alhambra and Generalife published by the Petronato de la Alhambra y Generalife (1999, p. 115), "…It is not known for certain whether the four parts were paved or if they were gardens”. This uncertainty became the catalyst for this Grounded Theory landscape architectural research which employs concept mapping techniques. Computer concept and illumination models were then used to test a design concept through a series of simulations. Lastly, the possible landscapes were interpreted using photorealistic computer images and animations, re-enacting the original garden atmosphere in the year 1391 AD. The study describes the process to simulate the garden atmosphere of the Court of the Lions with the absence of primary sources of information. The approach can be used for other historic sites in similar site condition.

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.

A biologia molecular e celular tem acumulado um elevado número de fatos experimentais, como seqüências genômicas e propriedades de proteínas. Entretanto, isso não é suficiente para a compreensão dos sistemas biológicos e nem para explicar as intrincadas interações dinâmicas entre a expressão gênica e o desenvolvimento anatômico. É preciso fazer uso de métodos e ferramentas que permitam caracterizar e analisar a complexidade das interações entre o genótipo e o fenótipo, de forma a confrontar as alterações na anatomia com os padrões espaço-temporais da expressão gênica. Neste contexto, o presente trabalho propõe métodos computacionais que, a partir de imagens contendo informações anatômicas e/ou de expressão gênica, em duas e três dimensões, identificam diferentes propriedades geométricas de amostras biológicas, com a finalidade de caracterizar e analisar a relação entre anatomia e expressão gênica. O desenvolvimento desses métodos inclui o uso intensivo de técnicas de processamento de imagens e visualização computacional. Em particular, quatro propriedades geométricas são descritas: o gradiente, a simetria, a distância e a organização espacial. Para ilustrar o potencial dos métodos propostos, são usadas diversas espécies e são analisadas diferentes questões biológicas, aqui listadas: caracterização morfológica e da expressão gênica durante a cardiogênese em embriões de Zebrafish (Danio rerio); caracterização morfológica do desenvolvimento do parasita Echinococcus granulosus; e análise dos danos morfológicos em retinas de traíras (Hoplias malabaricus) causados por intoxicação mercurial. Os resultados obtidos nessas análises permitiram descrever e inferir importantes propriedades do desenvolvimento, da morfologia e dos padrões de expressão gênica desses sistemas biológicos. Com isso, é mostrado que o uso de métodos computacionais capazes de identificar e analisar, a partir de imagens, padrões espaciais de expressão gênica e sua relação com o desenvolvimento morfológico, está se tornando cada vez mais importante para o estudo do desenvolvimento, por fornecerem informações valiosas a respeito da função biológica e das interações entre os genes. / The areas of cell and molecular biology have accumulated a large number of experimental facts, such as genomic sequences and protein structure. However, this is not sufficient to the understanding of biological systems, even to explain the intricate dynamical interactions between gene expression and anatomical development. In order to characterize and analyze the complexity of the interactions between the genotypes and phenotypes, it is necessary to make use of methods and tools that allow the confrontation between spatio-temporal gene expression and changes in developing anatomy. In this context, the present work proposes a set of computational methods that, based on images containing anatomical and/or gene expression information in two and three dimensions, allow the identification of different geometrical properties in biological samples, so as to characterize and analyze the relationship between anatomy and gene expression. The development of these methods includes intensive use of techniques from image processing and computer visualization. In particular, four geometrical properties are described here: gradient, symmetry, distance and spatial organization. The potential of the proposed methods is illustrated in the analysis of various problems, involving different biological issues and species, including: gene expression and morphological characterization of the heart development in Zebrafish (Danio rerio); morphological characterization of the development of the parasite Echinococcus granulosus; and the analysis of the morphological damage in the retina of the fish Hoplias malabaricus caused by mercurial intoxication. The results obtained in these analyses allowed to infer and describe important proprieties with respect to development, morphology and gene expression patterns of these biological systems. Overall, it is shown that the use of computational methods to identify and analyze, from 2D and 3D images, the spatial patterns of gene expression and its relationship with the morphological development, is becoming an increasingly important tool for the study of the development, providing valuable information about the biological function and interactions among genes.

<p>Computer architecture and assembly language programming microprocessor execution are basic courses taught in every computer science department. Generally, however, students have&nbsp / difficulties in mastering many of the concepts in the courses, particularly students whose first language is not English. In addition to their difficulties in understanding the purpose of given&nbsp / instructions, students struggle to mentally visualize the data movement, control and processing operations. To address this problem, this research proposed a graphical visualization approach&nbsp / and investigated the visual illustrations of such concepts and instruction execution by implementing a graphical visualization simulator as a teaching aid. The graphical simulator developed during the course of this research was applied in a computer architecture course at Kabul University, Afghanistan. Results obtained from student evaluation of the simulator show significant&nbsp / levels of success using the visual simulation teaching aid. The results showed that improved learning was achieved, suggesting that this approach could be useful in other computer science departments in Afghanistan, and elsewhere where similar challenges are experienced.</p>

<p>Computer architecture and assembly language programming microprocessor execution are basic courses taught in every computer science department. Generally, however, students have&nbsp / difficulties in mastering many of the concepts in the courses, particularly students whose first language is not English. In addition to their difficulties in understanding the purpose of given&nbsp / instructions, students struggle to mentally visualize the data movement, control and processing operations. To address this problem, this research proposed a graphical visualization approach&nbsp / and investigated the visual illustrations of such concepts and instruction execution by implementing a graphical visualization simulator as a teaching aid. The graphical simulator developed during the course of this research was applied in a computer architecture course at Kabul University, Afghanistan. Results obtained from student evaluation of the simulator show significant&nbsp / levels of success using the visual simulation teaching aid. The results showed that improved learning was achieved, suggesting that this approach could be useful in other computer science departments in Afghanistan, and elsewhere where similar challenges are experienced.</p>

A biologia molecular e celular tem acumulado um elevado número de fatos experimentais, como seqüências genômicas e propriedades de proteínas. Entretanto, isso não é suficiente para a compreensão dos sistemas biológicos e nem para explicar as intrincadas interações dinâmicas entre a expressão gênica e o desenvolvimento anatômico. É preciso fazer uso de métodos e ferramentas que permitam caracterizar e analisar a complexidade das interações entre o genótipo e o fenótipo, de forma a confrontar as alterações na anatomia com os padrões espaço-temporais da expressão gênica. Neste contexto, o presente trabalho propõe métodos computacionais que, a partir de imagens contendo informações anatômicas e/ou de expressão gênica, em duas e três dimensões, identificam diferentes propriedades geométricas de amostras biológicas, com a finalidade de caracterizar e analisar a relação entre anatomia e expressão gênica. O desenvolvimento desses métodos inclui o uso intensivo de técnicas de processamento de imagens e visualização computacional. Em particular, quatro propriedades geométricas são descritas: o gradiente, a simetria, a distância e a organização espacial. Para ilustrar o potencial dos métodos propostos, são usadas diversas espécies e são analisadas diferentes questões biológicas, aqui listadas: caracterização morfológica e da expressão gênica durante a cardiogênese em embriões de Zebrafish (Danio rerio); caracterização morfológica do desenvolvimento do parasita Echinococcus granulosus; e análise dos danos morfológicos em retinas de traíras (Hoplias malabaricus) causados por intoxicação mercurial. Os resultados obtidos nessas análises permitiram descrever e inferir importantes propriedades do desenvolvimento, da morfologia e dos padrões de expressão gênica desses sistemas biológicos. Com isso, é mostrado que o uso de métodos computacionais capazes de identificar e analisar, a partir de imagens, padrões espaciais de expressão gênica e sua relação com o desenvolvimento morfológico, está se tornando cada vez mais importante para o estudo do desenvolvimento, por fornecerem informações valiosas a respeito da função biológica e das interações entre os genes. / The areas of cell and molecular biology have accumulated a large number of experimental facts, such as genomic sequences and protein structure. However, this is not sufficient to the understanding of biological systems, even to explain the intricate dynamical interactions between gene expression and anatomical development. In order to characterize and analyze the complexity of the interactions between the genotypes and phenotypes, it is necessary to make use of methods and tools that allow the confrontation between spatio-temporal gene expression and changes in developing anatomy. In this context, the present work proposes a set of computational methods that, based on images containing anatomical and/or gene expression information in two and three dimensions, allow the identification of different geometrical properties in biological samples, so as to characterize and analyze the relationship between anatomy and gene expression. The development of these methods includes intensive use of techniques from image processing and computer visualization. In particular, four geometrical properties are described here: gradient, symmetry, distance and spatial organization. The potential of the proposed methods is illustrated in the analysis of various problems, involving different biological issues and species, including: gene expression and morphological characterization of the heart development in Zebrafish (Danio rerio); morphological characterization of the development of the parasite Echinococcus granulosus; and the analysis of the morphological damage in the retina of the fish Hoplias malabaricus caused by mercurial intoxication. The results obtained in these analyses allowed to infer and describe important proprieties with respect to development, morphology and gene expression patterns of these biological systems. Overall, it is shown that the use of computational methods to identify and analyze, from 2D and 3D images, the spatial patterns of gene expression and its relationship with the morphological development, is becoming an increasingly important tool for the study of the development, providing valuable information about the biological function and interactions among genes.