Nos últimos anos, máquinas maciçamente paralelas, compostas de centenas de processadores, vem sendo estudadas como uma alternativa para a construção de supercomputadores. Neste novo conceito de processamento de dados, grandes velocidades são alcançadas através da cooperação entre os diversos elementos processadores na resolução de um problema. Grande parte das máquinas maciçamente paralelas encontradas no mercado utilizam-se da topologia hipercúbica para a interconexão de seus múltiplos processadores, ou podem ser configuradas como tal. Uma alternativa interessante para o compartilhamento da capacidade de processamento destas máquinas é sua utilização como computador agregado a uma rede, servindo a diversos usuários [DUT 91]. Desta forma, a máquina hipercúbica se comporta como um banco de processadores, que permite que cada usuário aloque parte de seus processadores para seu uso pessoal. Isto resulta em um aumento no desempenho da rede ao nível de supercomputadores com um custo relativamente baixo e viabiliza a construção de máquinas hipercúbicas com altas dimensões, evitando que estas sejam sub-utilizadas. Neste tipo de contexto, cabe ao sistema operacional atender as requisições dos usuários do hipercubo compartilhado de forma eficiente, a fim de evitar uma rápida fragmentação do cubo e de não exceder o tempo máximo de espera de uma determinada aplicação. A partir dos algoritmos propostos é apresentada a definição de um servidor de processadores para o compartilhamento de uma máquina multiprocessadora hipercúbica em uma rede de estações de trabalho. Algumas funções deste servidor são implementadas por um protótipo denominado Sub-Cube RPC. Com o objetivo de analisar o comportamento da rede de estações em relação a inclusão de um novo recurso a ser compartilhado, foi desenvolvido, juntamente com o grupo de Avaliação de Desempenho ADMP, um simulador para o ambiente SUN/UNIX. Através desta ferramenta e dos tempos de resposta obtidos pelo protótipo do servidor desenvolvido é possível avaliar o custo que o tráfego gerado pelo servidor adiciona à rede, sendo possível a manipulação de parâmetros da rede e do servidor. Os resultados obtidos nas versões paralelas implementadas são comparados com o desempenho das versões seqüenciais. Para viabilizar esta comparação, todos os algoritmos seqüenciais encontrados na literatura também foram implementados na linguagem "C" no ambiente alvo UNIX e encontram-se em anexo. As versões paralelas foram implementadas utilizando-se recursos da própria rede de estações, através de diretivas socket, e também em Transputers na linguagem C paralela. O protótipo do servidor de processadores foi implementado como um servidor RPC para uma rede de estações UNIX também na linguagem "C". A ferramenta de simulação para o funcionamento do servidor foi implementada na linguagem "C" e seu sistema de entrada de dados e visualização utiliza a interface X-Windows. Com os resultados deste trabalho se pode ter uma boa idéia dos efeitos e das dificuldades encontradas na paralelização dos algoritmos de alocação e gerência de processadores para máquinas Hipercúbicas. As informações contidas no trabalho auxiliam na melhoria do tempo de resposta dos algoritmos seqüenciais atuais e no desenvolvimento de novos algoritmos com mais recursos e ainda assim viáveis em ambientes interativos, graças a utilização de paralelismo. O protótipo Sub-Cube RPC demonstra como os algoritmos estudados neste trabalho podem ser aplicados na construção de um servidor de processadores para máquinas multiprocessadas. O protótipo servirá como base para a implementação de um servidor semelhante no CPGCC/UFRGS, que colocará uma placa de Transputers à disposição da rede de estações do grupo de processamento paralelo. / In the last years massively parallel machines, build with hundreds of processors, are becoming an alternative for the construction of supercomputers. In this new concept of data processing, high performance is achieved by processor cooperation in the resolution of a problem. A great part of the commercial massively parallel machines utilizes the hypercubic topology to interconnect their multiple processors, or may be configured as hypercubes. A very interesting alternative for sharing the processing power of this machines is their utilization as aggregated computer in a network, serving various users [DUT 91]. In such environment, the hypercube behaves like a processor server, permitting the users to allocate part of its processors for local use. This result in a enhancement in the performance of workstation networks to the level of supercomputers and allow higher dimension hypercubes to be better utilized. In such environment the operating system is responsible for serving the users of a shared multiprocessor in a efficient way, not allowing a quick fragmentation of the hypercube and observing the maximal waiting time for the applications. The algorithms for processor allocation and management are responsible for obtention and control of one or more processors of the shared machine for the user's task execution. In this study, parallel versions of the most important algorithms for processor allocation and management in hypercubes found in the literature are proposed. The intention with this paralelization is to achieved a better response time of the more complex algorithms, making their use possible in a real time sharing environment. Because the allocation is considered the most important part of the processor server, the utilization of more complex algorithms allows a better utilization of the shared processors, resulting in a performance increase of the parallel machine. Based on the proposed algorithms, a processor server is defined for sharing a hypercubic multiprocessor in a workstation network. Some functions of this server are implemented in a prototype called Sub-Cube RPC. To analyze the behavior of the network, in relation to the inclusion of this new shared resource, a simulator for the SUN/UNIX environment has been developed together with the Performance Evaluation Group ADMP. With this tool and with the response times of the developed server prototype, it is possible to evaluate the cost of the additional network traffic generated by the server, with the possibility to change parameters of the server and network. The results obtained in the implemented parallel versions are compared with the performance of the sequential algorithms. To make this comparison possible all the sequential algorithms found in the literature are also implemented in the "C" language and can be found in annex. The parallel versions were implemented using network resources, through the socket directive, and also using Transputers in parallel "C". The processor server prototype was implemented as a RPC server for an UNIX network, also in the "C" language. The simulation tool was coded in "C" and the I/O interface use the X-Windows protocol. The results of this study may give a background about the effects and difficulties found in the pa ralelization of the allocation algorithms for the hypercubic machines. The information found in this study will help the operating system designer to obtain a better response time of the sequential algorithms found in the literature and in the development of new and more complex algorithms that will be still practicable in a real time environment due to parallelism utilization. The Sub-Cube RPC prototype demonstrates how the algorithms studied in this work can be applied in the construction of a processor server for multiprocessors. The prototype is the first step for the implementation of a similar server in the CPGCC/UFRGS that will share a Transputer board in a network of workstations from the parallel processing group.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-10-14Bitstream added on 2014-06-13T18:52:59Z : No. of bitstreams: 1 dias_chbb_me_rcla.pdf: 692647 bytes, checksum: 869fdb9734d900054c9edcfce9ca37cc (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Desde cedo entramos em contato com as implicações lógicas. O binômio verdadeiro-falso está sempre presente em nossas vidas e nós nos acostumamos a aceitar que as coisas ou são verdadeiras ou são falsas. Divertimo-nos quando alguém nos conta histórias interessantes envolvendo lógica e que terminam em contradições, tais como, por exemplo, a do barbeiro que pode e não pode barbear a si mesmo, ou como a do advogado que consegue ganhar ou perder a mesma causa. Apreciamos mais paradoxos sem nos apercebermos que por trás deles existe toda uma teoria matemática, a chamada lógica fuzzy. Essa dissertação tem por objetivo apresentar um resumo deste teoria, mostrando como ela trata a existência de tais paradoxos e dar detalhes sobre uma visão compacta dos conjuntos fuzzy, a saber, utilizando uma representação geométrica. A análise de alguns resultados sobre tais conjuntos usando esta representação leva a uma justificativa para o estudo da lógica fuzzy, a saber, a diferença entre fuzziness e probabilidade, incluindo uma demonstração de que fuzziness, de fato, existe / Early on we got in touch with the logical implications. The binomial true-false is always present in our lives and we have come to accept that things are either true or false. Have fun when somebody tells interesting stories involving logic and ending with contradictions, such as, for example, the barber who can and can not shave himself, or as the lawyer who can win or lose the same cause. Appreciate more paradoxes without realizing that behind them there is a whole mathematical theory, called fuzzy logic. This thesis aims to present a summary of this theory, showing how it treats the existence of such paradoxes and give details about a compact view of fuzzy sets, namely, using a geometrical representation. The analysis of some results on such sets using this representation leads to a justification for the study of fuzzy logic, namely the difference between fuzziness and probability, including a demonstration that fuzziness in fact, exists

Nos últimos anos, máquinas maciçamente paralelas, compostas de centenas de processadores, vem sendo estudadas como uma alternativa para a construção de supercomputadores. Neste novo conceito de processamento de dados, grandes velocidades são alcançadas através da cooperação entre os diversos elementos processadores na resolução de um problema. Grande parte das máquinas maciçamente paralelas encontradas no mercado utilizam-se da topologia hipercúbica para a interconexão de seus múltiplos processadores, ou podem ser configuradas como tal. Uma alternativa interessante para o compartilhamento da capacidade de processamento destas máquinas é sua utilização como computador agregado a uma rede, servindo a diversos usuários [DUT 91]. Desta forma, a máquina hipercúbica se comporta como um banco de processadores, que permite que cada usuário aloque parte de seus processadores para seu uso pessoal. Isto resulta em um aumento no desempenho da rede ao nível de supercomputadores com um custo relativamente baixo e viabiliza a construção de máquinas hipercúbicas com altas dimensões, evitando que estas sejam sub-utilizadas. Neste tipo de contexto, cabe ao sistema operacional atender as requisições dos usuários do hipercubo compartilhado de forma eficiente, a fim de evitar uma rápida fragmentação do cubo e de não exceder o tempo máximo de espera de uma determinada aplicação. A partir dos algoritmos propostos é apresentada a definição de um servidor de processadores para o compartilhamento de uma máquina multiprocessadora hipercúbica em uma rede de estações de trabalho. Algumas funções deste servidor são implementadas por um protótipo denominado Sub-Cube RPC. Com o objetivo de analisar o comportamento da rede de estações em relação a inclusão de um novo recurso a ser compartilhado, foi desenvolvido, juntamente com o grupo de Avaliação de Desempenho ADMP, um simulador para o ambiente SUN/UNIX. Através desta ferramenta e dos tempos de resposta obtidos pelo protótipo do servidor desenvolvido é possível avaliar o custo que o tráfego gerado pelo servidor adiciona à rede, sendo possível a manipulação de parâmetros da rede e do servidor. Os resultados obtidos nas versões paralelas implementadas são comparados com o desempenho das versões seqüenciais. Para viabilizar esta comparação, todos os algoritmos seqüenciais encontrados na literatura também foram implementados na linguagem "C" no ambiente alvo UNIX e encontram-se em anexo. As versões paralelas foram implementadas utilizando-se recursos da própria rede de estações, através de diretivas socket, e também em Transputers na linguagem C paralela. O protótipo do servidor de processadores foi implementado como um servidor RPC para uma rede de estações UNIX também na linguagem "C". A ferramenta de simulação para o funcionamento do servidor foi implementada na linguagem "C" e seu sistema de entrada de dados e visualização utiliza a interface X-Windows. Com os resultados deste trabalho se pode ter uma boa idéia dos efeitos e das dificuldades encontradas na paralelização dos algoritmos de alocação e gerência de processadores para máquinas Hipercúbicas. As informações contidas no trabalho auxiliam na melhoria do tempo de resposta dos algoritmos seqüenciais atuais e no desenvolvimento de novos algoritmos com mais recursos e ainda assim viáveis em ambientes interativos, graças a utilização de paralelismo. O protótipo Sub-Cube RPC demonstra como os algoritmos estudados neste trabalho podem ser aplicados na construção de um servidor de processadores para máquinas multiprocessadas. O protótipo servirá como base para a implementação de um servidor semelhante no CPGCC/UFRGS, que colocará uma placa de Transputers à disposição da rede de estações do grupo de processamento paralelo. / In the last years massively parallel machines, build with hundreds of processors, are becoming an alternative for the construction of supercomputers. In this new concept of data processing, high performance is achieved by processor cooperation in the resolution of a problem. A great part of the commercial massively parallel machines utilizes the hypercubic topology to interconnect their multiple processors, or may be configured as hypercubes. A very interesting alternative for sharing the processing power of this machines is their utilization as aggregated computer in a network, serving various users [DUT 91]. In such environment, the hypercube behaves like a processor server, permitting the users to allocate part of its processors for local use. This result in a enhancement in the performance of workstation networks to the level of supercomputers and allow higher dimension hypercubes to be better utilized. In such environment the operating system is responsible for serving the users of a shared multiprocessor in a efficient way, not allowing a quick fragmentation of the hypercube and observing the maximal waiting time for the applications. The algorithms for processor allocation and management are responsible for obtention and control of one or more processors of the shared machine for the user's task execution. In this study, parallel versions of the most important algorithms for processor allocation and management in hypercubes found in the literature are proposed. The intention with this paralelization is to achieved a better response time of the more complex algorithms, making their use possible in a real time sharing environment. Because the allocation is considered the most important part of the processor server, the utilization of more complex algorithms allows a better utilization of the shared processors, resulting in a performance increase of the parallel machine. Based on the proposed algorithms, a processor server is defined for sharing a hypercubic multiprocessor in a workstation network. Some functions of this server are implemented in a prototype called Sub-Cube RPC. To analyze the behavior of the network, in relation to the inclusion of this new shared resource, a simulator for the SUN/UNIX environment has been developed together with the Performance Evaluation Group ADMP. With this tool and with the response times of the developed server prototype, it is possible to evaluate the cost of the additional network traffic generated by the server, with the possibility to change parameters of the server and network. The results obtained in the implemented parallel versions are compared with the performance of the sequential algorithms. To make this comparison possible all the sequential algorithms found in the literature are also implemented in the "C" language and can be found in annex. The parallel versions were implemented using network resources, through the socket directive, and also using Transputers in parallel "C". The processor server prototype was implemented as a RPC server for an UNIX network, also in the "C" language. The simulation tool was coded in "C" and the I/O interface use the X-Windows protocol. The results of this study may give a background about the effects and difficulties found in the pa ralelization of the allocation algorithms for the hypercubic machines. The information found in this study will help the operating system designer to obtain a better response time of the sequential algorithms found in the literature and in the development of new and more complex algorithms that will be still practicable in a real time environment due to parallelism utilization. The Sub-Cube RPC prototype demonstrates how the algorithms studied in this work can be applied in the construction of a processor server for multiprocessors. The prototype is the first step for the implementation of a similar server in the CPGCC/UFRGS that will share a Transputer board in a network of workstations from the parallel processing group.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-09-28T13:05:06Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tatiane Nunes da Costa - 2016.pdf: 5111300 bytes, checksum: 82d5b13d4c4d57e1f4850a62f149025c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-30T13:03:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tatiane Nunes da Costa - 2016.pdf: 5111300 bytes, checksum: 82d5b13d4c4d57e1f4850a62f149025c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-30T13:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tatiane Nunes da Costa - 2016.pdf: 5111300 bytes, checksum: 82d5b13d4c4d57e1f4850a62f149025c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Most of the time, modern problems of engineering are nonlinear and, may also be subject to certain types of uncertainty that can directly influence in the answers of a particular system. In this sense, the stochastic methods have been thoroughly studied in order to get the best settings for a given project. Out of the stochastic techniques, the Method of Monte Carlo stands out and, especially the Latin Hypercube Sampling (LHS) which is a simpler version of the same. For this type of modeling, the Stochastic Finite Elements Method (SFEM) is becoming more frequently used, given that, an important tool for the discretization of stochastic fields can be given by the Karhunèn-Loève (KL) expansion. In this work, the following three case studies will be used: A discrete system of 2 g.d.l., a continuous system of a coupled beam type both in linear and nonlinear springs and a rotor consisting of axis, bearings and disks. In this sense, the influence of uncertainties in the systems studied will be checked, using for this, the LHS, SFEM and the KL expansion. The stochastic study in question will be used in the construction of the great project for the rotor problem already presented. / Problemas modernos de engenharia, na maioria das vezes são não lineares e, podem também estar sujeitos a certos tipos de incertezas que podem influenciar diretamente nas respostas de um dado sistema. Nesse sentido, os métodos estocásticos têm sido exaustivamente estudados com o intuito de se obter as melhores configurações para um dado projeto. Dentre as técnicas estocásticas, destacam-se o Método de Monte Carlo e, principalmente o Método Hipercubo Latino (HCL) que é uma versão mais simples do mesmo. Para este tipo de modelagem, é cada vez mais utilizado o Método dos Elementos Finitos Estocásticos (MEFE), sendo que uma importante ferramenta para a discretização dos campos estocásticos pode ser dada pela expansão de Karhunèn-Loève (KL). Neste trabalho serão utilizados três estudos de casos, quais sejam: Um sistema discreto de 2 g.d.l., um sistema contínuo do tipo viga acoplada tanto em molas lineares quanto não lineares e um rotor composto por eixo, mancais e discos. Nesse sentido, será verificada a influência de incertezas nos sistemas estudados, utilizando para isto, o método HCL, MEFE e a expansão de KL. O estudo estocástico em questão será empregado na construção do projeto ótimo robusto para o problema do rotor já apresentado.

[pt] O desenvolvimento de um reservatório de petróleo já conhecido e delimitado consiste em encontrar uma alternativa (configuração) de poços que contribua para maximizar a receita a ser obtida com o óleo recuperado do reservatório. A busca por esta alternativa frequentemente é baseada em processos de otimização que usam o valor presente líquido (VPL) do projeto como função de avaliação das alternativas encontradas durante a busca. Dentre outras variáveis, o cálculo do VPL é diretamente dependente dos dados de produção de óleo, gás e água durante a vida produtiva do reservatório, bem como de seus custos de desenvolvimento. Determinar a localização, os tipos (produtor ou injetor) e a trajetória de poços em um reservatório é um problema de otimização complexo que depende de uma grande quantidade de variáveis, dentre elas as propriedades do reservatório (tais como porosidade e permeabilidade) e os critérios econômicos. Os processos de otimização aplicados a este tipo de problema têm um alto custo computacional devido ao uso contínuo de simuladores que reproduzem as condições do reservatório e do sistema de superfície. O uso dos simuladores pode ser substituído por um aproximador, que neste trabalho, é um modelo que utiliza Redes Neurais Artificiais. Os aproximadores aqui apresentados são feitos para substituir a simulação integrada do reservatório, do poço e da superfície (linhas de produção e riser). As amostras para a construção do aproximador é feita utilizando os simuladores de reservatório e de superfície e para reduzir o número de amostras necessárias e tornar sua construção mais rápida, utiliza-se Hipercubo Latino e Análise de Componentes Principais. Os aproximadores foram testados em dois reservatórios petrolíferos: um reservatório sintético, e baseado em um caso real. Os resultados encontrados indicam que estes aproximadores conseguem bom desempenho na substituição dos simuladores no processo de otimização devido aos baixos erros encontrados e à substancial diminuição do custo computacional. / [en] The development of an oil reservoir consists in finding an alternative of wells that contributes to maximizing the revenue to be obtained from the recovered reservoir oil. The pursuit for this alternative is often based on optimization processes using the net present value (NPV) of the project as the evaluation function of the alternatives found during this pursuit. Among other variables, the NPV calculation is directly dependent on the oil, gas and water production data during the productive life of the reservoir, as well as their development costs. Determine the number, location, type (producer or injector) and the trajectory of wells in a reservoir is a complex optimization problem which depends on a lot of variables, including the reservoir properties (such as porosity and permeability) and economic criteria. The optimization processes applied to this type of problem has a high computational cost due to the continuous use of simulators that reproduce the conditions of the reservoir and the surface system. The use of simulators may be replaced by proxies. At the present work, proxies were constructed using artificial neural networks. The proxies presented here are meant to replace the integrated reservoir, well and surface (production lines and riser) simulation to reduce the computational cost of a decision support system. The samples for the construction of the proxies are produced using reservoir and surface simulators. To reduce the number of samples needed for the proxy construction, and, to reduce the dimension of the problem, Latin Hypercube and Principal Component Analysis are used. The approximators were tested in two oil reservoirs: a synthetic reservoir, and another with real features. The results indicate that these approximators can perform well in replacement of simulators in the optimization process due to low errors found and a substantial decrease in computational cost.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3210.pdf: 2722851 bytes, checksum: 0a55617205630631613002c3c20fb9e5 (MD5) Previous issue date: 2010-08-23 / In some emergency medical systems the service demand is high due to the treatment of patients in the range severe to mild, which increases the utilization level of the servers. In these systems, may be queues formation and so the need to explicitly consider priority in care is extremely important. In this study we extend the hypercube model to deal with this situation never explored in the literature. Besides that, the geographical and temporal demand of SAMU can change throughout the day due to their random nature. The goals of this study are: (a) to extend the model in order to consider hypercube priority queue, which as far as we know has never been done in the literature and (b) to propose an approach for multiple configurations of ambulances´ localization, exploring important variations in demand and service throughout the day. In this work, in order to verify the feasibility and applicability of this approach, we conducted a case study at Ribeirão Preto´s SAMU (SAMU-RP) that, apart from urgent care and emergency operates removing patients (transporting patients between hospitals, from hospital to home and vice versa). Besides the original configuration of SAMU-RP, we analyzed five alternatives scenarios to examine three important issues: the impact of the removals, the impact of increased demand at the busiest periods and the possibility of multiple configurations for the localization of ambulances in the three analyzed periods in important performance measures of the system, like: workloads, travel times, response times for users, etc. The results show that the hypercube model with priority in the queue can be used to analyze systems like SAMU-RP and it allows sufficiently rapid and accurate evaluation of the performance, of the system in several scenarios. / Em alguns Sistemas de Atendimento Emergenciais a demanda pelo serviço é alta devido ao atendimento a pacientes em estado grave a leve, fazendo aumentar o nível de utilização dos servidores. Nesses sistemas, pode haver formação de filas de espera e a necessidade de considerar explicitamente políticas de prioridade no atendimento é extremamente importante e requer extensões no modelo hipercubo que nunca foram exploradas na literatura. Ainda, a demanda geográfica e temporal dos SAMU s pode mudar ao longo do dia devido a sua natureza aleatória. Os objetivos do presente estudo são: (a) estender o modelo hipercubo para considerar fila com prioridade, o que até onde se tem conhecimento nunca foi feito na literatura e (b) propor uma abordagem para múltiplas configurações de localização das ambulâncias, explorando variações importantes da demanda e do serviço ao longo do dia. Para verificar a viabilidade e a aplicabilidade desta abordagem, é realizado um estudo de caso no SAMU de Ribeirão Preto-SP (SAMU-RP) que, além dos atendimentos de urgência e emergência, opera atendendo remoção de pacientes (transporte de pacientes entre hospitais, de domicílio para hospital ou vice-versa). Além da configuração original do SAMU-RP, foram analisados cinco cenários alternativos que consideram questões importantes: o impacto dos atendimentos de remoção; o impacto do aumento da demanda no período mais congestionado e a possibilidade de múltiplas configurações de localização das ambulâncias nos três períodos analisados em importantes medidas de desempenho do sistema, tais como workloads das ambulâncias, tempos de viagem das ambulâncias, tempos de resposta aos usuários, entre outros. Os resultados mostram que o modelo hipercubo, estendido para tratar prioridade na fila, pode ser utilizado para analisar satisfatoriamente sistemas como o SAMU-RP, permitindo uma avaliação suficientemente rápida e precisa do desempenho do sistema em diversos cenários.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAPI.pdf: 1231033 bytes, checksum: 51120574caaa9608efc8725f12321b14 (MD5) Previous issue date: 2005-03-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / The purpose of this study is to develop effective methods to analyze the configuration and operation of the emergency medical systems (EMS) on highways. Due to the stochastic nature of these systems, especially in the arrival and assistance processes of the emergency calls, we apply the Hypercube Queuing Model to evaluate the performance measures of the system. This is a well-known model in the location literature, which is based on spatially distributed queuing theory. The EMS on highways operate within a particular dispatching policy which considers that only some ambulances in the system can travel to certain regions (partial backup) and multiple dispatch of ambulances to respond to certain calls. In this study we extend the Hypercube model to deal with these situations. Since the Hypercube model is a descriptive model, we also develop a Hypercube embedded genetic algorithm to create a prescriptive approach to optimize the configuration and operation of EMS on highways. This approach can support decisions at the strategic level, for example, the location of ambulances along the highway and the primary response area to each ambulance, as well as, decisions on the operational level, for example, the optimal dispatch policy of ambulances to respond to the emergency calls and the coverage area to each ambulance (if the system configuration can be modified according to the operational conditions of the week or the day). In order to evaluate the performance of the proposed approach, we conducted experiments using the data of two realsystems: the EMS Anjos do Asfalto (Presidente Dutra highway) and EMS Centrovias (portions of the highways Washington Luis, Eng. Paulo Nilo Romano e Comandante João Ribeiro de Barros) in São Paulo State. The results show that the approach is effective to support planning and operation decisions in such systems. / O objetivo deste trabalho é desenvolver métodos efetivos para analisar a configuração e operação de sistemas de atendimento emergencial (SAEs) em rodovias. Devido às características estocásticas de tais sistemas, principalmente nos processos de chegada e atendimento dos chamados de emergência, aplicamos o modelo Hipercubo para analisar as medidas de desempenho do sistema. Este modelo, conhecido na literatura de localização de sistemas de emergência, é baseado em teoria de filas espacialmente distribuídas. Os SAEs em rodovia operam com uma política de despacho particular, a qual admite que apenas algumas ambulâncias do sistema possam viajar a determinadas regiões (backup parcial) e utiliza múltiplo despacho de ambulâncias para atender a certas chamadas. Neste trabalho estendemos o modelo Hipercubo para analisar tais situações. Como o modelo Hipercubo é descritivo, combinamos estas extensões do modelo Hipercubo com um algoritmo genético para obter uma abordagem prescritiva capaz de otimizar a configuração e operação de SAEs em rodovias. Tal abordagem pode ser útil para apoiar decisões no plano estratégico, por exemplo, a localização das bases das ambulâncias ao longo da rodovia e o dimensionamento das regiões de cobertura de cada base. Assim como apoiar decisões no plano operacional, por exemplo, a escolha da política de despacho das ambulâncias para atender chamados de urgência e a determinação das áreas de cobertura de cada servidor (quando a configuração do sistema puder ser alterada de acordo com as condições operacionais de uma semana ou de um dia). Para analisar o desempenho desta abordagem, realizamos estudos de casos com dados reais do sistema Anjos do Asfalto (rodovia Presidente Dutra) e da concessionária Centrovias (trechos das rodovias Washington Luis, Eng. Paulo Nilo Romano e Comandante João Ribeiro de Barros), no interior de São Paulo. Os resultados mostram que a abordagem é efetiva para apoiar decisões relacionadas ao planejamento e operação destes sistemas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6409.pdf: 5953158 bytes, checksum: 512230a587c3c0bebfcb0f30124c3e71 (MD5) Previous issue date: 2014-10-03 / The sugarcane industry is an important branch of the Brazilian agroindustry considering the major role of sugarcane cultivation in the country history and the prominent position that this industry has achieved in the international scenario. In recent years, this industry has faced major changes and challenges. Therefore, the use of methods to support decision making has become increasingly necessary to optimize the available resources and enable the analysis of larger data sets. The present study addresses the Maintenance and Tire Repair Emergency Services in the agricultural stage of the sugarcane industry. In order to analyze and support decisions in the Tire Repair System, the Hypercube Model, the Simulation Model, and the known Queue Models M/M/m and M/G/m were developed or adapted using data from a case study conducted in a sugar and alcohol mill with centralized servers. In addition, an alternative scenario with decentralized servers was also investigated, and it showed better results in terms of performance measures compared to those of the original scenario. Extensions of the Hypercube Model, the Approximated Hypercube Model and the Simulation Models were developed to analyze and support decisions in the Maintenance Service System. At first, an illustrative example was used to address the issues of priority queue, partial backup, and differentiated service rates between the hypercube states and the states of the tail. Subsequently, experiments using these models and the case study data were conducted. An alternative scenario including one more server was also studied, and it showed better results than those of the original scenario, especially in terms of travel times. The present study shows that the adaptations and extensions of the hypercube model and the simulation models developed to treat Maintenance and Tire Repair Emergency Systems in sugarcane mills have proven to be effective approaches for these systems planning and analysis. The results of this study indicate that the models developed and adapted are suitable for application in sugarcane industries. / A agroindústria canavieira constitui um importante ramo da agroindústria brasileira, tanto considerando a experiência histórica do Brasil no cultivo da cana-de-açúcar, quanto à posição de destaque que essa indústria ocupa atualmente no cenário mundial. Essa indústria enfrenta, nos últimos anos, grandes mudanças e desafios, tornando cada vez mais necessário utilizar métodos efetivos que apoiem a tomada de decisão dentro dessas empresas, otimizando os recursos disponíveis e possibilitando análise de um conjunto cada vez maior de dados. O presente trabalho aborda os Serviços de Emergência de Manutenção e Borracharia na etapa agrícola da indústria canavieira. Para analisar e apoiar decisões no Sistema da Borracharia, foram desenvolvidos ou adaptados o Modelo Hipercubo de Filas, um Modelo de Simulação e conhecidos Modelos de Filas M/M/m e M/G/m, utilizando os dados de um estudo de caso desenvolvido em uma usina de açúcar e álcool com servidores centralizados. Também foi analisado um cenário alternativo neste estudo com servidores descentralizados, que apresenta melhores resultados do ponto de vista de algumas medidas de desempenho em relação ao cenário original. Para analisar e apoiar decisões no Sistema de Manutenção, foram desenvolvidos extensões do Modelo Hipercubo de Filas, um Modelo Hipercubo Aproximado e Modelos de Simulação. Inicialmente utilizou-se um exemplo ilustrativo para tratar a prioridade na fila de espera e o backup parcial e taxas de atendimento diferenciadas entre os estados do hipercubo e os estados da cauda. Em seguida, foram realizados experimentos utilizando esses modelos e os dados coletados em um estudo de caso de um Sistema Emergencial de Manutenção em Campo. Foi também estudado um cenário alternativo que conta com mais um servidor em comparação com o cenário original e que apresenta resultados melhores que o cenário original, principalmente em relação aos tempos de viagem. Neste trabalho mostra-se que estas adaptações e extensões do modelo hipercubo de filas e os modelos de simulação desenvolvidos para tratar sistemas emergenciais de manutenção e borracharia em usinas são abordagens efetivas para análise e planejamento desses sistemas. Os resultados do estudo indicam que os modelos desenvolvidos e adaptados se mostram adequados para a aplicação no contexto da agroindústria canavieira.

[pt] A definição da estratégia de produção de petróleo é uma tarefa muito importante que consiste em um processo bastante complexo devido à grande quantidade de variáveis envolvidas. Estas variáveis estão relacionadas com características geológicas, fatores econômicos e decisões como alocação de poços, número de poços produtores e injetores, condições operacionais e cronograma de abertura de poços. No contexto da otimização da produção de petróleo, o objetivo é encontrar a melhor configuração de poços que contribua para maximizar, na maioria dos casos, o valor presente líquido (VPL). Esse valor é calculado, principalmente, a partir do óleo, gás e água produzidos do campo, que são encontrados através do uso do simulador de reservatórios. Porém, vários parâmetros e variáveis devem ser prefixados e inseridos no sistema de simulação para que esses valores de produção sejam previstos. Esse processo geralmente exige um alto custo computacional para modelar as transferências de fluidos dentro do reservatório simulado. Assim, o uso de simuladores pode ser substituído por aproximadores. Neste estudo, eles são desenvolvidos através da Programação Genética Linear com Inspiração Quântica, uma técnica da Computação Evolucionária. Esses aproximadores serão utilizados para substituir a simulação do reservatório no processo de otimização da localização e tipo de poços a serem perfurados em um campo petrolífero. Para a construção dos proxies de reservatório, as amostras, originadas utilizando a técnica do Hipercubo Latino, foram simuladas para a criação da base de dados. O modelo para criação de aproximadores foi testado em um reservatório sintético. Dois tipos de otimização foram realizados para a validação do modelo. A primeira foi a otimização determinística e a segunda uma otimização sob incerteza considerando três diferentes cenários geológicos, um caso onde o número de simulações é extremamente alto. Os resultados encontrados apontam que o modelo para a criação de proxies consegue bom desempenho na substituição dos simuladores devido aos baixos erros encontrados e na considerável redução do custo computacional. / [en] The purpose of oil production strategy in the context of production optimization is to find the best configuration of wells that contributes to maximizing the Net Present Value. This value is calculated mainly from the amount of oil, gas, and water recovered from the field, which can be obtained by running the reservoir simulator. However, many parameters and variables must be prefixed and inserted into the simulation system in order to generate these production values. This process involves a high computational cost for modeling the transfer of fluids within the simulated reservoir. Thus, the use of simulators may be substituted by approximators. In this thesis, we aim to develop these approximators using Quantum-Inspired Linear Genetic Programming, a technique of Evolutionary Computation. These approximators were used to replace the reservoir simulation in the process of optimizing the location and type of wells to be drilled in a field. For the reservoir proxies construction, samples obtained from the technique of Latin Hypercube were simulated to create the database. The model for creating approximators was tested on a synthetic reservoir. Two types of optimization were performed to validate the model. The first was a deterministic optimization and the second an optimization under uncertainty considering three different geological settings, a situation in which the number of simulations becomes extremely high. Our results indicated that the model for the creation of proxies achieves a satisfactory performance in the replacement of simulators due to low levels of errors and a considerable reduction of the computational cost.

[pt] Esta tese apresenta um sistema para geração de expressões faciais dinâmicas sincronizadas com a fala em uma face realista tridimensional. Entende-se por expressões faciais dinâmicas aquelas que variam ao longo do tempo e que semanticamente estão relacionadas às emoções, à fala e a fenômenos afetivos que podem modificar o comportamento de uma face em uma animação. A tese define um modelo de emoção para personagens virtuais falantes, de- nominado VeeM (Virtual emotion-to-expression Model ), proposto a partir de uma releitura e uma reestruturação do modelo do círculo emocional de Plutchik. O VeeM introduz o conceito de um hipercubo emocional no espaço canônico do R4 para combinar emoções básicas, dando origem a emoções derivadas. Para validação do VeeM é desenvolvida uma ferramenta de autoria e apresentação de animações faciais denominada DynaFeX (Dynamic Facial eXpression), onde um processamento de fala é realizado para permitir o sincronismo entre fonemas e visemas. A ferramenta permite a definição e o refinamento de emoções para cada quadro ou grupo de quadros de uma animação facial. O subsistema de autoria permite também, alternativamente, uma manipulação em alto-nível, através de scripts de animação. O subsistema de apresentação controla de modo sincronizado a fala da personagem e os aspectos emocionais editados. A DynaFeX faz uso de uma malha poligonal tridimensional baseada no padrão MPEG-4 de animação facial, favorecendo a interoperabilidade da ferramenta com outros sistemas de animação facial. / [en] This thesis presents a system for generating dynamic facial expressions synchronized with speech, rendered using a tridimensional realistic face. Dynamic facial expressions are those temporal-based facial expressions semanti- cally related with emotions, speech and affective inputs that can modify a facial animation behavior. The thesis defines an emotion model for speech virtual actors, named VeeM (Virtual emotion-to-expression Model ), which is based on a revision of the emotional wheel of Plutchik model. The VeeM introduces the emotional hypercube concept in the R4 canonical space to combine pure emotions and create new derived emotions. In order to validate VeeM, it has been developed an authoring and player facial animation tool, named DynaFeX (Dynamic Facial eXpression), where a speech processing is realized to allow the phoneme and viseme synchronization. The tool allows either the definition and refinement of emotions for each frame, or group of frames, as the facial animation edition using a high-level approach based on animation scripts. The tool player controls the animation presentation synchronizing the speech and emotional features with the virtual character performance. DynaFeX is built over a tridimensional polygonal mesh, compliant with MPEG-4 facial animation standard, what favors tool interoperability with other facial animation systems.