Lista Pública de Trabalhos Acadêmicos

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Resumo O fenômeno magnético é amplamente utilizado nos mais diversos dispositivos eletrônicos, de armazenamento de dados e de telecomunicações, dentre outros. O entendimento deste fenômeno é portanto de grande importância para dar suporte ao aperfeiçoamento e desenvolvimento de novas tecnologias. Uma das formas de melhorar a compreensão do fenômeno magnético é estudá-lo em escala atômica. Quando os átomos magnéticos se aproximam, interagem magneticamente, mesmo que submetidos a um campo magnético externo, e podem formar estruturas em escala nanométrica. Programas computacionais podem ser desenvolvidos com o objetivo de simular o comportamento de tais estruturas. Tais simuladores podem facilitar o estudo do magnetismo em escala nanométrica porque podem prover informações detalhadas sobre este fenômeno. Cientistas podem usar um simulador para criar e/ou modificar diferentes propriedades físicas de um sistema magnético; dados numéricos e visuais gerados pelo simulador podem ajudar na compreensão dos processos físicos associados com os fenômenos magnéticos. Entretanto, a execução de tais simulações é computacionalmente cara. A interação entre átomos ocorre de forma similar ao problema dos N corpos. Sua complexidade nos algoritmos tradicionais é O(N2), onde N é o número de spins, ou átomos, sendo simulados no sistema. Neste trabalho propomos um novo algoritmo capaz de reduzir substancialmente este custo computacional, o que permite que uma grande quantidade de spins possa ser simulada. Adicionalmente ferramentas e ambientes de computação paralela são empregados para que os custos em termos de tempo de computação possam ser ainda mais reduzidos.

Ano 2011

Orientador Marcelo Lobosco Co-Orientador MARCELO BERNARDES VIEIRA Palavras-chave

Resumo Com o desenvolvimento de novas tecnologias nas áreas de materiais, equipamentos eletrônicos e computação, a concepção de projetos estruturais vem sendo alterada. Estruturas cada vez mais leves e esbeltas vêm sendo construídas, o que, em alguns casos, tem levado a problemas de vibrações excessivas. Como forma de solucionar tais problemas pode-se empregar técnicas de controle ativo. O controle ativo estrutural consiste basicamente em impor forças de controle à estrutura visando a redução das amplitudes de vibração. Normalmente utiliza-se atuadores como macacos hidráulicos para a imposição das forças de controle. Uma das ferramentas mais importantes usadas na concepção de um sistema de controle ativo são os algoritmos numéricos usados no cálculo das forças de controle. Em geral estes algoritmos são baseados na resposta monitorada da estrutura e a eficácia do sistema de controle está diretamente ligada à qualidade dos algoritmos empregados. Dentre os algoritmos usados no controle ativo estão aqueles decorrentes do controle ótimo, definido por um regulador quadrático para sistemas de comportamento linear. Nesse caso, para o cálculo das forças de controle é necessária a determinação da matriz de Riccati, obtida através de métodos tais como: o algoritmo de Potter, o método da retro-integração temporal, o algoritmo LQR e o algoritmo baseado no método de NewtonRaphson, proposto nesta dissertação de mestrado. Um dos grandes obstáculos para a aplicação do controle ótimo em estruturas reais é que, em geral, os algoritmos de controle demandam o monitoramento de todos os graus de liberdade (GLs) da estrutura. Alternativamente, pode-se utilizar métodos para a estimativa das respostas dinâmicas dos GLs não monitorados tais como os algoritmos denominados observadores apresentados neste trabalho. Finalmente pode-se afirmar que os ruídos inerentes aos sinais dos GLs monitorados podem prejudicar a qualidade do controle ativo. Desta forma faz-se também neste trabalho a avaliação da aplicação do filtro Kalman-Bucy visando a redução das perturbações geradas pelos ruídos em sistemas de controle ativo. Em suma, faz-se nesse trabalho uma avaliação de algoritmos numéricos aplicados ao controle ativo de vibrações mecânicas onde três aspectos inerentes aos algoritmos de controle são abordados: 1) exatidão no cálculo da matriz de Riccati; 2) eficiência do uso de algoritmos com a metodologia dos observadores de estado para estimativa de GLs não monitorados; 3) eficiência do uso do filtro de Kalman-Bucy para a redução de perturbações do sistema de controle geradas por ruídos. Os resultados obtidos mostram que o uso do algoritmo de Newton-Raphson, proposto neste trabalho, apresenta valores mais precisos para a determinação da Matriz de Riccati, levando a maiores reduções de vibrações com maiores magnitudes de forças de controle. Nota-se também que a técnica dos observadores de estado e do filtro de Kalman-Bucy se mostram eficientes nos sistemas de controle analisados.

Ano 2011

Orientador Flávio de Souza Barbosa Co-Orientador Palavras-chave Vibrações Mecânicas. Controle Ativo de Estruturas. Controle Otimo. Observadores de Estado. Filtro de Kalman-Bucy

Resumo A Homogeneização por Expansão Assintótica (HEA) é uma técnica multiescala empregada ao cálculo de propriedades efetivas de meios contínuos com estrutura periódica. As principais vantagens desta técnica são a redução do tamanho do problema a resolver e a possibilidade de se empregar uma propriedade homogeneizada que guarda informações da microestrutura heterogênea. Quando associada ao Método dos Elementos Finitos (MEF), a HEA demanda o emprego de malhas que permitam a imposição de condições de contorno periódicas – sendo portanto necessário especificar tal particularidade quando da geração dos modelos em MEF. Tais modelos representam as células periódicas, que são volumes representativos do meio heterogêneo e, em alguns casos, apresentam uma complexidade geométrica e física que torna imprescindível o emprego de malhas com alto grau de refinamento – levando a um custo computacional significativo. Este trabalho tem por objetivo a obtenção de um programa em Elementos Finitos para a aplicação da HEA à Elasticidade em 3D, empregando técnicas de programação paralela. Foram desenvolvidas versões do programa em 2D: uma sequencial em C e duas paralelas empregando OpenMP e CUDA. Foi implementado com sucesso o programa HEA3D em uma versão sequencial, em linguagem FORTRAN e uma paralela, empregando OpenMP. Para validação dos programas, foram analisadas células periódicas bifásicas e os resultados apresentaram boa concordância com valores experimentais e numéricos disponíveis na literatura. A versão paralela obteve expressivos ganhos de desempenho, com acelerações de desempenho de até 5.3 vezes em relação a versão sequencial.

Ano 2011

Orientador Michèle Cristina Resende Farage Co-Orientador Marcelo Lobosco Palavras-chave

Resumo Doenças cardiovasculares estão relacionadas com um alto índice de mortalidade no mundo. Tendo isto em vista, a modelagem computacional cardíaca tornou-se uma ferramenta importante no suporte ao teste de novas drogas e no desenvolvimento de novos equipamentos e técnicas de diagnóstico. O objetivo deste trabalho é o estudo e desenvolvimento de novos modelos para o acoplamento eletromecânico de células e tecidos cardíacos, em especial do ventrículo esquerdo, que é a principal estrutura responsável pelo bombeamento do sangue para o corpo. Este trabalho foi dividido em duas principais etapas: 1) Desenvolvimento de um novo modelo para a eletromecânica dos cardiomiócitos do ventrículo esquerdo humano, a partir do acoplamento de dois modelos preexistentes, um para a eletrofisiologia e outro para a geração de força ativa nos miofilamentos. No desenvolvimento do modelo, técnicas de otimização como algoritmos genéticos foram utilizadas para o ajuste de parâmetros de forma que o modelo reproduzisse os escassos dados experimentais para humanos encontrados na literatura. 2) A incorporação deste modelo em simulações de maior escala, em nível de tecido. Tratamos neste trabalho os problemas numéricos e metodológicos que esta incorporação acarreta. Além disso, analisamos a influência da deformação mecânica em características eletrofisiológicas, como a forma da onda de eletrogramas ventriculares.

Ano 2011

Orientador Rodrigo Weber dos Santos Co-Orientador Palavras-chave Eletrofisiologia Cardíaca, Mecânica Não-Linear, Acoplamento Eletromecânico.

Resumo Campos tensoriais arbitrários são úteis em diversas áreas do conhecimento como a física, engenharias e áreas da saúde. Um dos principais interesses de profissionais destas áreas é a investigação de objetos colineares e coplanares representados pelos tensores. Esses objetos são formados por subconjuntos estruturados de tensores presentes no campo e que capturam alguma continuidade geométrica. Pela sua natureza multivariada, a visualização de elementos organizados é uma tarefa desafiadora. Geralmente, utilizam-se métodos de detecção direta destas estruturas para que o observador possa analisá-las. A proposta desta dissertação é explorar o fato de que o movimento estimula percepções complexas de forma inata no sistema visual humano. A abordagem desenvolvida utiliza um sistema de rastreamento de partículas e é parametrizado por campos tensoriais de forma que o comportamento das partículas represente as características do campo e tenha um aprimoramento que possibilite o melhor entendimento e a interpretação da informação proveniente dos tensores.

Ano 2011

Orientador MARCELO BERNARDES VIEIRA Co-Orientador Luis Paulo da Silva Barra Palavras-chave Visualização de Campos Tensoriais. Traçado de Partículas. Tensorlines.

Resumo A gerência de configuração de software, segundo modelos de maturidade, é uma área chave para elevar a qualidade de software, tendo como processos básicos o controle de mudanças e de versões. Para a implantação destes processos faz-se necessário o apoio de uma documentação que apresente propostas para implantação de acordo com as características de um ambiente qualquer. Este trabalho aborda os principais conceitos relacionados para a implantação de processos de gerência de configuração e apresenta uma proposta de implantação para os processos de controle de versões e de mudanças para o projeto iNtegra desenvolvido na Universidade Federal de Juiz de Fora no Instituto de Ciências Exatas. O processo de gestão de mudanças tem como principal objetivo controlar as solicitações de demandas e o processo de controle de versões almeja manter a integridade da baseline, apoiar a escolha de estratégia de ramificações e melhorar a eficiência do desenvolvimento.

Ano 2011

Orientador Evaldo de Oliveira da Silva Co-Orientador Palavras-chave

Resumo Esta monografia apresenta uma técnica para o processamento morfológico de campos tensoriais, visando a enfatização de estruturas colineares e coplanares. Aborda a morfologia matemática com ênfase na área de processamento de imagens digitais 2D. É abordado também conceitos básicos tensoriais que levam a definição de díados, além da apresentação da definição de tensor de orientação. É apresentado, ainda, os elementos estruturantes elípticos, ponto central deste trabalho, que modificados levam à proposição da técnica em questão. Foi criada uma ferramenta de visualização e processamento morfológico de campos tensoriais baseada no visualizador tensorial do Grupo de Computação Gráfica, Imagem e Visão (GCG). Ao final, são exibidos as questões de implementação bem como os resultados.

Ano 2010

Orientador MARCELO BERNARDES VIEIRA Co-Orientador Palavras-chave Processamento de Imagens, Computação Gráfica, Morfologia Matemática, Campos Tensoriais

Resumo Este trabalho consiste no desenvolvimento e implementação de um ambiente completo de execução de um Quiz para TV Digital, que envolve elaboração, envio, execução e a análise das votações de um Quiz. Além das informações básicas relacionadas a quantidade de votos, a emissora poderá avaliar questões sobre regiões e perfis dos usuários. Portanto, a proposta abrange o ambiente como um todo e não somente no desenvolvimento de um Quiz para TV Digital, destacando a arquitetura e componentes técnicos da TV Digital, assim como as linguagens usadas para a aplicação, baseadas no middleware padrão para a TV Digital Brasileira, o Ginga.

Ano 2010

Orientador EDUARDO BARRERE Co-Orientador Palavras-chave TV Digital, Ginga, Interatividade, Canal de Retorno,QUIZ

Resumo Este trabalho apresenta métodos para resolver problemas de segmentação em imagens e controle em tempo real de robôs, usando processamento remoto. Uma máquina tem a função de fazer todo o processamento de imagem, enquanto outra máquina tem como objetivo fazer todo o cálculo da inteligência artificial. Serão abordados os fundamentos matemáticos do filtro de Shen-Castan, para detecção de bordas em uma imagem. Abordaremos também sobre a transformada de Hough, para detecção dos centros de cada círculo na imagem, possibilitando que os robôs e a bola sejam detectados. Por último, será feito uma abordagem de como é feita a comunicação entre duas máquinas na rede para transferência de pacotes. Cada uma dessas abordagens foram implementadas formando um sistema capaz de reconhecer os robôs, a bola e o campo em tempo real. Esse sistema resultante fornece um ambiente adequado para controlar os robôs de maneira precisa e robusta.

Ano 2010

Orientador MARCELO BERNARDES VIEIRA Co-Orientador Palavras-chave Filtro de Shen-Castan, Transformada de Hough, Protocolo de Comunicação

Resumo Este trabalho apresenta o problema de alinhamento entre diferentes nuvens de pontos. São apresentados os conceitos relacionados à digitalização de cenas utilizando padrões de luz estruturada em um sistema composto de câmera e projetor de alta definição. Detalha-se um algoritmo que tem como objetivo minimizar distâncias entre conjuntos de pontos arbitrários, chamado Iterative Closest Points. São descritas modificações propostas para este algoritmo especificamente para tratar de nuvens de pontos adquiridas por digitalizadores tridimensionais. Estas adaptações visam melhorar o desempenho e precisão do algoritmo original.

Ano 2010

Orientador MARCELO BERNARDES VIEIRA Co-Orientador Palavras-chave

Resumo Em um curto período de tempo, a web tornou-se uma rede rica de informações capaz de levar o conhecimento do mundo para os lugares mais distantes. Contudo, como esse número de informação se expande a cada dia, a obtenção de dados relevantes à pesquisa tornou-se um desafio. A área de pesquisa na web tem sido fonte de cr escentes inovações. Neste contexto, a web semântica é uma das vertentes de pesquisa, capaz de melhorar os resultados obtidos pelas ferramentas de busca, usando, não apenas palavras, mas conceitos e relações lógicas. Este trabalho apresenta a web semântica e as ferramentas de busca que a utilizam.

Ano 2010

Orientador REGINA MARIA MACIEL BRAGA VILLELA Co-Orientador Palavras-chave Web Semântica Busca Semântica Ferramentas de Busca Semântica

Resumo Este trabalho apresenta a arquitetura e implementação de uma Ferramenta de Análise de Interação dos usuários da Tv Digital Interativa (TVDI). Esta ferramenta é parte das especificações do GingaAiyê, um projeto que aborda aplicações não convencionais para TVDI, seguindo os padrões do Middleware Ginga. Além disso é apresentado também a arquitetura e implementação de uma Ferramenta de Análise de Audiência, que visa preencher as lacunas da Ferramenta de Análise de Interação.

Ano 2010

Orientador EDUARDO BARRERE Co-Orientador Palavras-chave

Resumo Nos últimos anos, tem havido um crescente interesse na modelagem matemática e computacional do sistema imunológico humano (SIH). Em particular, o uso de modelos computacionais é fundamental para compreender a dinâmica do SIH. A disponibilidade de modelos computacionais para fazer experiências e testar novas hipóteses é últil para acelerar a nossa compreensão do SIH, e importante como fase preliminar para o desenvolvimento de novos medicamentos contra muitas doenças, uma vez que experimentos in vitro e in vivo são caros e demorados. Neste cenário, o nosso trabalho tem como objetivo desenvolver, implementar e validar um modelo matemático e computacional do SIH. Em particular, estamos interessados em simular a rede imunológica, especialmente o comportamento dos linfócitos B e T em vários cenários diferentes. Para atingir este objetivo foi desenvolvido um modelo computacional baseado em um conjunto de equações diferenciais ordinárias que descreve o comportamento da rede imunológica. Este trabalho apresenta o conjunto de equações e alguns resultados preliminares obtidos pela implementaçao deste modelo.

Ano 2010

Orientador Marcelo Lobosco Co-Orientador Palavras-chave Sistema Imunológico, Linfócitos, Modelo

Resumo Observamos nos últimos anos um crescente interesse na modelagem matemática e computacional do sistema imunológico humano (SIH). Em particular, a disponibilidade de modelos computacionais para realizar testes e experimentos abre as portas para uma melhor compreensão do SIH, permitindo, por exemplo, o desenvolvimento de novas terapias contra diversas doenças. Apresentamos neste trabalho três implementações paralelas de um modelo computacional que representa o comportamento de duas células do SIH, os linfócitos B e T, assim como uma breve descrição do mesmo. As implementações paralelas foram desenvolvidas utilizando pthreads e OpenMP, e obtiveram sucesso em seu propósito de acelerar a execução da versão sequencial do código: ganhos de desempenho de até 4.7 vezes foram obtidos.

Ano 2010

Orientador Marcelo Lobosco Co-Orientador Palavras-chave

Resumo Desde o seu surgimento, a Web vem sofrendo constantes evoluções a fim de se aprimorar cada vez mais como meio de colaboração, interação, comunicação global e compartilhamento de informações. A próxima evolução na Web, a Web Semântica, se propõe a estender os princípios da Web de documentos para uma Web de dados. Dentro da Web Semântica, a utilização de Dados Ligados vem crescendo muito nos últimos anos, permitindo o desenvolvimento de aplicações melhores e mais inteligentes. Ao mesmo tempo, Dados Governamentais Abertos estão sendo cada vez mais publicados na Web, contribuindo para a transparência e a reutilização dos dados. Neste contexto, este trabalho tem como proposta publicar Dados Governamentais Abertos utilizando as práticas de Dados Ligados, através da criação de um conjunto de dados de políticos brasileiros com informações coletadas de diferentes fontes, contribuindo assim com a nova Web de dados.

Ano 2010

Orientador JAIRO FRANCISCO DE SOUZA Co-Orientador Palavras-chave Dados Ligados, Dados Governamentais Abertos, Web Semântica, Governo Eletrônico, Conjuntos de Dados, Transparência

Trabalho	Autor	PDF	Extras
IMPLEMENTAÇÕES SEQUENCIAL E PARALELA DE UM NOVO ALGORITMO PARA A SIMULAÇÃO DE ELEMENTOS E COMPOSTOS MAGNÉTICOS	Alessandra Matos Campos
AVALIAÇÃO DE ALGORITMOS NUMÉRICOS APLICADOS AO CONTROLE ATIVO DE VIBRAÇÕES MECÂNICAS.	Eduardo da Silva Castro
IMPLEMENTAÇÃO COMPUTACIONAL PARALELA DA HOMOGENEIZAÇÃO POR EXPANSÃO ASSINTÓTICA PARA ANÁLISE DE PROBLEMAS MECÂNICOS EM 3D	Bárbara de Melo Quintela
MODELAGEM QUANTITATIVA DA ELETROMECÂNICA DO TECIDO CARDÍACO HUMANO	Bernardo Lino de Oliveira
MÉTODO PARA VISUALIZAÇÃO DE CAMPOS TENSORIAIS TRIDIMENSIONAIS BASEADO EM RASTREAMENTO DE PARTÍCULAS	Gildo de Almeida Leonel
ELABORAÇÃO DE PROCESSOS DE GERÊNCIA DE CONFIGURAÇÃO DE SOFTWARE: UMA PROPOSTA DE APLICAÇÃO NO AMBIENTE INTEGRA	Muilaerte Ferreira de Vasconcelos Júnior
TRANSFORMAÇÃO MORFOLÓGICA DE CAMPOS TENSORIAIS UTILIZANDO ELEMENTOS ESTRUTURANTES ELÍPTICOS	Josué dos Santos Barroso
QUIZ PARA TV DIGITAL INTERATIVA: AMBIENTE COMPLETO DE EXECUÇÃO	Marco Aurélio Freesz Junior
SISTEMA DE DETECÇÃO E CONTROLE PARA FUTEBOL DE ROBôS COM PROCESSAMENTO REMOTO	Dhiego Cristiano Oliveira da Silva Sad
ALINHAMENTO DE NUVENS DE PONTOS ADQUIRIDOS ATRAVÉS DE DIGITALIZADOR CÂMERA-PROJETOR COM LUZ ESTRUTURADA	José Luiz Ribeiro de Souza Filho
FERRAMENTAS DE BUSCA SEMÂNTICA NA WEB	Bernadete Aparecida de Aquino
ARQUITETURA E DESENVOLVIMENTO DE FERRAMENTAS PARA ANÁLISE DE INTERAÇÃO E AUDIÊNCIA PARA O SISTEMA BRASILEIRO DE TELEVISÃO DIGITAL	Samuel da Costa Alves Basílio
IMPLEMENTAÇÃO COMPUTACIONAL DE UM MODELO DA REDE IMUNOLÓGICA BASEADO EM SISTEMAS DE EDOS	Bruno Gouvêa de Barros
IMPLEMENTAÇÕES PARALELAS DE UM SIMULADOR DO SISTEMA IMUNOLÓGICO	Daniel Mendes Caldas
PUBLICAÇÃO DE DADOS LIGADOS DE POLÍTICOS BRASILEIROS NA WEB	Lucas de Ramos Araújo

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