nÃo hà / The results of academic performance in the discipline of Mathematics in Basic Education in Brazil, according to the benchmarking cycles of the Basic Education Assessment System (SAEB), point to a scenario that is not motivating. The negative results of Cearà revealed by SAEB, together with the national and international trend of large-scale evaluations, culminated, in 1992, when the first cycle of large-scale educational assessment of Cearà was carried out, with the aim of providing more accurate and timely information on local education and to monitor policies aimed at advancing the quality, equity, and efficiency of the state education system. However, several factors contribute to the fact that learning does not consolidate as expected. In this sense, the present thesis proposal has as general objective the accomplishment of a study that addresses two techniques of analysis, one bilinear and another trilinear, with the purpose of identifying socioeconomic factors and of institutional school climate, in conventional and professional schools, which are associated to the academic performance, especially in the Mathematics discipline, of high school students, in the city of Fortaleza-CE. The quantitative paradigm is used to measure and establish correlations, trying to identify patterns. Multivariate Analysis, in particular the Principal Component Analysis (PCA) and Multilinear Algebra technique, will be used through the tensor analysis focusing on the Decomposition in Parallel Factors (PARAFAC). The results show that: (i) that the Analysis of Variance (ANOVA) test pointed to a significant difference between students in conventional and professional schools for mathematics; (ii) the efficiency of multilinear algebra for data processing in the field of educational evaluation, since the findings in PARAFAC are directed toward the PCA, a tool readily validated by the academic community for this type of analysis. / Os resultados de desempenho acadÃmico na disciplina de MatemÃtica na EducaÃÃo BÃsica, no Brasil, segundo os ciclos de aferiÃÃo do Sistema de AvaliaÃÃo da EducaÃÃo BÃsica (SAEB), apontam para um cenÃrio nada motivador. Os resultados negativos do CearÃ, revelados pelo SAEB, em conjunto com a tendÃncia nacional e internacional de avaliaÃÃes em larga escala, culminam para que, em 1992, fosse realizado o primeiro ciclo de aferiÃÃo educacional em larga escala do CearÃ, com o intuito de dar respostas mais precisas e rÃpidas sobre a educaÃÃo local e, ainda, monitorar as polÃticas direcionadas para o avanÃo da qualidade, da equidade e da eficiÃncia do sistema educacional estadual. Contudo, diversos sÃo os fatores que contribuem para que a aprendizagem nÃo se consolide conforme o esperado. Nesse sentido, a presente proposta de tese traz como objetivo geral a realizaÃÃo de um estudo que aborde duas tÃcnicas de anÃlise, sendo uma bilinear e outra trilinear, com o intuito de identificar fatores socioeconÃmicos e de clima institucional escolar, em escolas convencionais e profissionais, que estejam associados ao desempenho acadÃmico, em especial, na disciplina de MatemÃtica, dos alunos do ensino mÃdio, no municÃpio de Fortaleza-CE. O paradigma quantitativo à utilizado de modo a realizar medidas e estabelecer correlaÃÃes, procurando identificar padrÃes. Far-se-à uso da AnÃlise Multivariada, em especial a tÃcnica de AnÃlise de Componentes Principais (PCA) e da Ãlgebra Multilinear, por meio da anÃlise tensorial focando-se na decomposiÃÃo em Fatores Paralelos (PARAFAC). Os resultados mostram: i) que o teste de AnÃlise de VariÃncia (ANOVA) apontou, para a disciplina de MatemÃtica, diferenÃa significativa entre os alunos das escolas convencionais e profissionais; ii) a eficiÃncia da Ãlgebra multilinear para tratamento de dados no campo da avaliaÃÃo educacional, uma vez que os achados no PARAFAC se encaminham na direÃÃo da PCA, ferramenta prontamente validada pela comunidade acadÃmica para esse tipo de anÃlise.

A programação de tarefas em linhas de produção nas empresas sempre foi e continua sendo um elemento fundamental para o sucesso das organizações em um mercado tão globalizado e competitivo. A melhor utilização dos recursos instalados através da melhor alocação das tarefas gerará melhores resultados para a organização. Entende-se pela melhor utilização dos recursos a redução do tempo total de finalização das tarefas (makespan) sem prejudicar o atendimento da data de entrega. Aplica-se esta idéia para as indústrias de um modo geral, que tenham linhas de produção, podendo citar a indústria calçadista, foco neste trabalho, as indústrias de massas, biscoitos e balas, entre outras. Na literatura especializada, esta programação é conhecida como sequenciamento de tarefas em processadores. Neste trabalho aplicado junto a indústria calçadista, foca-se em uma área mais específica: o sequenciamento de tarefas em processadores paralelos. Os problemas de sequenciamento se caracterizam pela grande exigência computacional para a resolução com algoritmos de otimização. Isto remete a utilização de heurísticas para a resolução destes problemas. Neste trabalho explora-se a Meta-Heurística Busca Tabu, que se apresentou com resultados muito bons em relação ao ótimo e em relação ao trabalhador humano. / The jobs scheduling in processor lines in the companies was always, and continues being, a fundamental element to the organization’s success in a very globalized and competitive market. The best use of the installed resources, through the best distribution of the jobs will generate better results for the organization. The best utilization of the resources means the reduction of the makespan without prejudicing the due-date. This idea is applied to all industries in general, that have processor lines, for example the shoes factories, focused in this research, pasta, cookies and sugar balls factories, beyond others. In the specialized literature this subject is know as job scheduling. This researh is applyed to a shoes factory is focused on more specific area: the job scheduling in parallel machines. The scheduling problems are characterized on its computational difficulty using optimization algoritms. That is the reason why we used heuristics to solve these problems. In this research we explore the Meta-Heuristic Tabu Search, wich showed very good results comparing to the optimun and comparing to the human worker.

A área de biologia computacional está vivendo um crescimento rápido causado pela revolução no estudo de genômas e pelo avanço das técnicas de manipulação do material genético. Com essas novas tecnologias para manipulação de seqüências, a importância de achar uma solução eficiente para os problemas chamados de intratáveis também cresceu, pois muitos problemas envolvidos na análise de DNA pertencem a essa classe de problemas. Uma abordagem para achar essas soluções é usar o próprio DNA para realizar computação, aproveitando o paralelismo massivo utilizado em operações que manipulam seqüências de DNA. Isto é estudado na área de computação com DNA. Esse trabalho propõe um modelo formal para representar a estrutura da molécula de DNA e das operações que são realizadas com ela em laboratório. Este modelo ajuda a preencher a necessidade de uma descrição matemática que possa ser usada para analisar algoritmos baseados em DNA, assim como possibilitar a simulaç~o desses algoritmos em um computador. Foi utilizada a teoria de gramáticas de grafos, uma linguagem de especificação formal, para modelar as seqüências de DNA e suas I operações. O trabalho apresenta um estudo da estrutura da molécula de DNA, deScrevendo suas características e as principais operações que são realizadas para sua manipulação em laboratório. Uma descrição da teoria de Gramática de Grafos e sua aplicação também é apresentada. Para validação do modelo proposto as especificações resultantes foram adaptadas para o formato L-systems, outra linguagem de especificação formal, permitindo realizar a simulação da especificação no ambiente L-Studio. / The area of computational biology is living a fast growth, fed with a revolution in the study of genomes and with the advance in the techniques of genetic material manipulation. With these new technologies for manipulation of sequences, the relevance of finding efficient solution to the so-called computer intractable problems has also grown, because many problems involved in analyzing DNA belong to this class of problems. One approach to find such solutions is to use DNA itself to perform computations, taking advantage of the massive parallelism involved in operations that manipulate DNA sequences. This is what is studied in the area ofDNA computing. This work proposes a formal model to represent the DNA structure and the operations performed in laboratory with it. This model helps to fill the need of a mathematical description that can be used to analyze DNA-based algorithms, as well as for simulating such algorithms in a computer. We use graph grammars, a formal specification language, to model the DNA sequences and operations. The work presents a study of the DNA molecule structure, describing its features and the main operations performed for manipulation in laboratory. A description of the theory of Graph Grammars and its application are presented too. To validate the proposed model, the resulting DNA-graph grammar specifications are then translated into the L-systems format, another formal specification language, allowing for the simulation of the specifications using the L-Studio environment.

Apresentamos as características de algoritmos para obter a solução de sistemas de equações lineares, utilizando computadores com arquitetura paralela e explorando os recursos de paralelismo neles embutidos. São descritos os modelos de computadores paralelos e os procedimentos para a criação de algoritmos paralelos. / The characteristics of algorithms to solve systems of linear equations, using parallel computers, are presented. The abstract models of these computers are described, as well as the methods to develop parallel algori thms.

Orientador: Furio Damiani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:58:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JaraPerez_MarceloArturo_D.pdf: 13161407 bytes, checksum: 06cc03b52bc981c0309838ebf8cd7fa2 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Neste trabalho realiza-se o estudo do algoritmo SOFM (Self-Organizing Feature Map) para a sua Implementação em circuitos digitais ASIC VLSI. Foram projetados e construídos 2 chips: o primeiro implementa uma célula da rede neural e o segundo o bloco WTA (Winner-takes-All). O sistema foi inicialmente simulado com uma linguagem procedural (ANSI-C), construindo-se um programa com interface gráfica para plataforma UNIX. Posteriormente, foi realizada uma descrição em alto nível usando a linguagem VHDL (Very high-speed circuits Hardware Description Language). Em seguida, a descrição foi feita a nível RTL (Register Transfer LeveI) e o circuito foi sintetizado e otimizado seguindo uma metodologia Top-Down. Os circuitos foram implementados em tecnologia digital usando um processo CMOS de 1,2 microns para as células e de 0,8 microns para o bloco WTA. Esses circuitos foram objeto de testes e verificação funcional, para avaliação de seu desempenho. Os resultados permitiram verificar a validade da metodologia Top-Down para o projeto de sistema:; eletrônicos complexos. A frequência máxima de operação das células excede 20 MHz e a do bloco WTA excede 50 MHz. A dissipação de potência para 20 MHz foi de aproximadamente 50 mW para uma célula. Todos os circuitos foram implementados usando ferramentas de projetos(CAD-EDA)da Mentor-Graphics Co,e bibliotecas std-cells CMOS AMS. Observaram-se algumas diferenças entre os resultados das simulações e as medidas experimentais / Abstract: : A Kohonen-based (SOFM - Self-Organizing Feature Map ) artificial neural network was simulated, modelated and hardware implemented in a VLSI circuit. A Top-Down methodological approach was used by using ANSI-C and VHDL (Very High Speed Circuits, Hardware Description Language). The original SOFM algorithm was lightly modified for customizing to the hardware implementation requirements. After a high-level modeling and simulation, a fully-digital VLSI Neuroprocessor chip prototype was designed and manufactured in a CMOS 1.2microns technology. Most of the circuits structures of Neuron were automatically generated from a VHDL RTL description using automatic synthesis, the others were obtained trough conventional schematics procedure. After functional verification, the resulting circuits were optimizated (drived by silicon area minimization) and mappe d to the AMS technology, a 2-level metal process from Austria Mikro Systeme. The Neuron cell has 6 bi-directional 3-bits capability connections, used for neighbours communication, Allowing to implement a hexagonal type dynamic Nc(t) neighbourhood. Both Nc(t) radio and gain Alfa function may be programmed by using a set of registers, allowing high flexibility for studying different SOFM algorithm convergence conditions. A second chip was designed and manufacture dusing a AMS CMOS0.8 microns technology for implementing a competitive on-chip learning. This circuit is part of a WTA (Winner-Takes-All) block used for determine a winner cell in each epoch of the self-organized training phase. Some differences were observed after comparing measures and simulation results / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Esta dissertação relata o primeiro trabalho de pesquisa em alinhamento automático de textos paralelos envolvendo o português brasileiro (PB). Neste trabalho foram implementados cinco métodos de alinhamento sentencial automático bastante referenciados na literatura, incluindo métodos empíricos, lingüísticos e híbridos, avaliados com textos paralelos PB-inglês. Os resultados mostraram-se compatíveis com os relatados para outros pares de línguas, sendo que as maiores precisões (acima de 94%) foram obtidas em corpora sem ruídos (sem erros gramaticais e de tradução), conforme era esperado. Além disso, os resultados apontam muita semelhança no desempenho de todos os métodos, o que impossibilita a eleição de um deles como o melhor. Além da implementação dos métodos de alinhamento sentencial e dos corpora paralelos construídos para avaliá-los, outros recursos lingüísticos e computacionais de grande valor para as pesquisas em PLN foram gerados durante este trabalho. / As the first attempt at automatic parallel text alignment involving Brazilian Portuguese, in this research we implemented five well-known automatic sentence alignment methods, including empirical, linguistic and hybrid techniques, and evaluated them as applied to Brazilian Portuguese-English parallel texts. The results are in accordance with those reported for other pairs of languages, even in that highest precisions (above 94%) were obtained for corpora without noise (i.e. grammatical or translation errors), as expected. Furthermore, the results point to a virtual tie between the methods, it being impossible to elect one as the best. In addition to the implementations of those methods and the parallel corpora built to evaluate them, other linguistic and computational resources were built during this work which are of great value to PLN research.

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No presente trabalho, estudamos alguns conceitos relacionados ao desenvolvimento de programas paralelos, algumas formas de aplicar computação paralela em métodos de otimização contínua e dois métodos que envolvem o uso de otimização. O primeiro método que apresentamos, chamado PUMA (Pointwise Unconstrained Minimization Approach), recupera constantes óticas e espessuras de filmes finos a partir de valores de transmitância. O problema de recuperação é modelado como um problema inverso e resolvido com auxílio de um método de otimização. Através da paralelização do PUMA viabilizamos a recuperação empírica de constantes e espessuras de sistemas compostos por até dois filmes sobrepostos. Relatamos aqui os resultados obtidos e discutimos o desempenho da versão paralela e a qualidade dos resultados obtidos. O segundo método estudado tem o objetivo de obter configurações iniciais de moléculas para simulações de dinâmica molecular e é chamado PACKMOL. O problema de obter uma configuração inicial de moléculas é modelado como um problema de empacotamento e resolvido com o auxílio de um método de otimização. Construímos uma versão paralela do PACKMOL e mostramos os ganhos de desempenho obtidos com a paralelização. / In this work we studied some concepts of parallel programming, some ways of using parallel computing in continuous optimization methods and two optimization methods. The first method we present is called PUMA (Pointwise Unconstrained Minimization Approach), and it retrieves optical constants and thicknesses of thin films from transmitance data. The problem of retrieve thickness and optical constants is modeled as an inverse problem and solved with aid of an optimization method. Through the paralelization of PUMA we managed to retrieve optical constants and thicknesses of thin films in structures with one and two superposed films. We describe some results and discuss the performance of the parallel PUMA and the quality of the retrievals. The second studied method is used to build an initial configuration of molecules for molecular dynamics simulations and it is called PACKMOL. The problem of create an initial configuration of molecules is modeled as a packing problem and solved with aid of an optimization method. We developed a parallel version of PACKMOL and we show the obtained performance gains.

En la presente Tesis Doctoral se analiza el comportamiento de un reactor de placas paralelas para la producción de hidrógeno a partir del reformado de etanol con vapor de agua. El reactor se diseña para una producción de hidrógeno de 1 kW equivalente. Además, se estudia la integración del sector de producción con el de purificación para obtener una corriente de hidrógeno en las condiciones para alimentar una celda de combustible tipo PEM. Se presentan los resultados de la simulación del reactor de placas paralelas cargado con monolitos catalíticos, tanto para el reformado de etanol como para su combustión. Se demuestra que el acoplamiento térmico de estas reacciones es factible y que se obtienen niveles de rendimiento a hidrógeno que cumplen con los objetivos impuestos. Además, se incorpora la hipótesis de no adiabaticidad en los modelos estudiados y se demuestra que su omisión conduce a resultados no conservativos. Se verifica la generación de un punto caliente en el reactor producto de las diferentes velocidades de generación y consumo de calor de las reacciones involucradas. Se proponen alternativas para la reducción de su magnitud, variando las condiciones de operación de la zona de combustión, sin disminuir el rendimiento de la reacción de reformado. Por otra parte, se estudia disminuir su intensidad distribuyendo la alimentación de combustible en diferentes posiciones axiales a lo largo del reactor. Además, esta alternativa permite incrementar el nivel térmico del reactor, con el fin de alcanzar mayores rendimientos a hidrógeno, sin sobrepasar la temperatura máxima preestablecida. Se reporta el estudio experimental de la reacción de reformado de etanol sobre un catalizador monolítico comercial basado en níquel en las condiciones de reacción necesarias para la operación del reactor de placas paralelas. Se analiza la actividad, selectividad y estabilidad del catalizador. Además, se propone un esquema de reacciones que satisface las observaciones experimentales y se ajustan los parámetros cinéticos de la velocidad de las reacciones involucradas en el sistema. Adicionalmente, el catalizador monolítico se ensayó en un reactor de lecho plano a las condiciones operativas y de diseño utilizadas en las simulaciones del reactor de placas paralelas tanto para el reformado de etanol con vapor de agua como para la combustión catalítica de etanol. Por último, se estudian dos diseños del proceso de producción de hidrógeno ultrapuro a partir de etanol. En estos se integra el concepto de reactores de placas paralelas junto con los demás equipos involucrados y se incorpora la expresión cinética ajustada para cuantificar la reacción de reformado de etanol. El primer sistema presenta menor grado de intensificación, pero establece las bases para demostrar una integración térmica factible. Mediante optimización se obtienen las condiciones de máxima eficiencia que son usadas como base del segundo diseño. Esta nueva versión incorpora al proceso general el reactor con acoplamiento térmico de reacciones y muestra un sistema robusto y con mejores eficiencias térmicas que el primer diseño. / This Thesis presents results regarding the performance of a parallel-plates reactor for hydrogen production from ethanol steam reforming. The reactor is designed to produce a hydrogen stream equivalent to 1 kW. Moreover, the integration of the production section with the purification section is studied to achieve the adequate conditions to feed a PEM-type fuel cell. Simulation results are presented for the parallel-plates reactor, which is loaded with catalytic monoliths to conduct both ethanol steam reforming and ethanol combustion. Thermal coupling between these reactions is demonstrated and satisfactory hydrogen yields are achieved, fulfilling the imposed objectives. Non-adiabatic hypothesis is incorporated in the studied models proving that its omission leads to non-conservative results. Due to the difference in the rates of reforming and combustion reactions, a hot spot is observed near the reactor entrance. Alternatives towards the reduction of the magnitude of the hot spot are proposed while the performance of the reforming reaction is maintained. Furthermore, fuel feed distribution along the axial coordinate was studied. Along with a reduction of the magnitude of the hot spots, this alternative proved interesting as a tool to increase the reactor temperature, improving hydrogen yields while maintaining the thermal level below the maximum allowable. This work reports on experiences regarding ethanol steam reforming carried out on a nickelbased commercial monolithic catalyst. The operating conditions were selected to match the corresponding in the simulations of the parallel-plates reactor mentioned above. In a first series of experiments, proper levels of activity, selectivity and stability were measured for the catalytic system. In addition, a reactions scheme representing the experimental observations was proposed and kinetic parameters for these reactions were fitted aiming its implementation in the reactor simulation. The monolithic catalyst was also evaluated in a flat-bed reactor under the operative and design conditions tested in the parallel-plates reactor simulations for both ethanol reforming and combustion reactions. To address the production of ultra-pure hydrogen from ethanol, two different process designs were presented. Here, the studied parallel-plates reactor using the adjusted kinetic expression was integrated along with the other units in the process (heat exchangers, membrane reactor, combustion and separation chambers). The performance of the overall process is described in terms of the hydrogen yield, thermal efficiency, and hydrogen production rate. The III first system exhibits a lower degree of intensification but proved adequate in establishing the bases to demonstrate a feasible thermal integration. Through optimization, maximum thermal efficiency conditions are achieved. These conditions were used as the base towards the modelling of the second design. This improved version incorporates a higher degree of thermal integration in the units devoted to adequation of the process stream and in the reforming reactor itself. The system showed a robust behavior, presenting higher thermal efficiencies than the first design.

La presente tesis tiene por objetivo la elaboración de un algoritmo para el análisis cinemático inverso de mecanismos en el espacio, el cual abarcar mecanismos clásicos y mecanismos empleados en la actualidad, tales como brazos robóticos. Con el fin de realizar el análisis cinemático de diversos mecanismos usando el mismo algoritmo, se plantea el uso de un método iterativo para la evaluación de las ecuaciones de movimiento. En este proceso se usan los parámetros de Euler como sistema de coordenadas generalizadas, así como la pseudo-inversión para la resolución de la inversión del jacobiano y el método de Newton-Raphson como método de minimización. Además, se presenta una librería de juntas para el modelamiento de diferentes tipos de juntas entre eslabones, permitiendo el estudio de diversos mecanismos. El algoritmo se implementa en el programa de Matlab, emplea archivos tipo texto para el ingreso de información y ofrece una interfaz tipo GUI para la obtención de diversas gráficas requeridas por el usuario. Durante la elaboración del algoritmo se presentaron dificultades en la eliminación de restricciones redundantes y evasión de singularidades del mecanismo, en específico en mecanismos contenidos en un plano. Esta dificultad fue superada empleando modelos depurados por parte del usuario. Para la validación del algoritmo se desarrollaron dos ejemplos de aplicación, un mecanismo clásico Biela-Manivela-Corredera y un brazo robótico tipo esférico. Los resultados obtenidos en estos ejemplos usando el algoritmo implementado y los obtenidos por otros autores son similares, apreciándose una adecuada correspondencia en los valores de posición, velocidad y aceleración. El algoritmo elaborado e implementado presenta subrutinas específicas y una librería de juntas que pueden ser empleados en un programa para el análisis cinemático y dinámico de mecanismos espaciales a ser desarrollado en un futuro.