Título: Programação por Restrições aplicada a Problemas de Rearranjo de Genomas

Resumo:

O processo evolutivo foi o principal responsável pela diferenciação entre os seres vivos e uma das teorias contemporâneas acerca do modo como ocorre esse processo afirma que, durante o curso da evolução, mudanças genéticas aconteceram, criando diferentes espécies de seres vivos. Muitas dessas mudanças são devido a mutações pontuais que alteram a cadeia de DNA, impedindo que a informação seja expressa, ou que seja expressa de um modo diferente. A comparação de sequência é o método mais usual de se caracterizar a ocorrência de mutações pontuais, sendo um dos problemas mais abordados em Biologia Computacional. O interesse em fazer tal comparação é encontrar a distância de edição.
A distância de edição é uma medida capaz de estimar a distância evolutiva entre duas cadeias, mas não possui a informação de quais operações globais foram utilizadas para a transformação de uma sequência em outra. Estas operações globais são os chamados Rearranjos de Genomas, que podem ser, por exemplo, reversões, transposições, fissões e fusões. Um conceito de distância pode ser definido para qualquer classe de rearranjo como sendo o menor número de operações pertencentes a essa classe que são necessários para transformar um genoma em outro. Por exemplo, chama-se distância de reversão o menor número de reversões necessárias para transformar um genoma em outro e a distância de transposição é o menor número de transposições. Este trabalho segue a linha de pesquisa utilizada por Dias e Dias e nós apresentaremos modelos de Programação por Restrições para ordenação por reversões e ordenação por reversões e transposições, baseados na teoria do Problema de Satisfação de Restrições e na teoria do Problema de Otimização com Restrições. Nós fizemos comparações com os modelos de Programação por Restrições para ordenação por transposições, descrito por Dias e Dias, ordenação por reversões e ordenação por reversões e transposições com os modelos de Programação Linear Inteira para os mesmos problemas descritos por Dias e Souza.


 

Titulo: Rastreamento de Jogadores de Futebol de Salão Usando Filtro de Partículas e Coordenadas no Plano da Quadra

Resumo:

Nos dias de hoje, é comum termos notícia de atletas que ultrapassam seus limites físicos. Enquanto isso, suas equipes técnicas observam e analisam as causas e os resultados de seu desempenho com o objetivo de encontrar algum ponto que possa ser melhorado. A observação e análise dos eventos envolvidos em um jogo de Futebol de Salão permite identificar falhas e com isso projetar melhorias. No caso do esporte, as melhorias aparecem na forma de superação de limites, táticas mais eficientes e identificação das deficiências do adversário. A utilização de câmeras de vídeo para gravar partidas de esportes coletivos, permite a avaliação minuciosa do comportamento físico e tático do time dentro de campo. Os vídeos analisados em laboratório revelam falhas muito difíceis de serem detectadas durante o jogo, tanto de cunho tático quanto do ponto de vista da preparação física. Estimar as posições dos jogadores em cada instante do vídeo permite calcular uma aproximação das trajetórias dos jogadores. Esse é o ponto de partida para recuperar um conjunto importante de informações como distância

total percorrida, velocidade média e instantâneas, velocidade máxima, momentos de aceleração, entre outras. Neste sentido, técnicas de Visão Computacional tem sido utilizadas na análise tática e fisiológica em partidas de esportes coletivos. Por meio da aplicação de rastreamento visual, ao final do vídeo é possível verificar dados importantes como velocidades média e máxima dos jogadores durante a partida, distâncias percorridas total e parciais, e principalmente as trajetórias percorridas pelos jogadores dentro de campo. Neste trabalho abordamos o problema de rastreamento visual de múltiplos objetos de interesse, com foco no rastreamento de jogadores de futebol de salão durante uma partida. Este problema tem despertado o interesse da comunidade científica tanto do ponto de vista tático e fisiológico, quanto do ponto de vista computacional. O problema de rastrear jogadores em uma partida de futebol de salão lida com objetos de interesse com dinâmica de movimento bastante ativa, o que torna o problema complexo. No entanto, soluções para o rastreamento de pessoas em um ambiente tão dinâmico quanto um jogo de Futebol de Salão tem aplicações em diferentes áreas como segurança de ambientes, monitoramento de cobaias, trafego de pedestres, etc. Tratamos nosso problema em um cenário composto por quatro câmeras de vídeo digital posicionadas estrategicamente ao redor do quadra. Usamos técnicas de aprendizado de máquina para detectar os jogadores nas imagens resultantes e em seguida fundimos as detecções em um plano virtual que corresponde ao plano da quadra. Usando um modelo de aparência acoplado a um Filtro de partículas calculamos boas aproximações das posições dos jogadores e consequentemente rastreamos usando coordenadas reais. Em nosso trabalho encontramos bons resultados com pouca intervenção humana e um treinamento relativamente simples.

 

Titulo: Construção e avaliação de uma solução eficiente para comunicação entre processadores SPARCv8.

Resumo:

Com a mudança da maior parte das arquiteturas convencionais para multicore, a comunicação entre as diferentes unidades de processamento se torna um problema de destaque, principalmente no que tange transferência de dados entre cores. Apesar do enorme impacto no desempenho, é limitado o número de trabalhos científicos que tratam sobre novas soluções para o problema, o foco mais comum é realizar a comunicação através da memória ou endereços específicos mapeados em memória. Nesta dissertação foi definido um modelo de comunicação que acrescenta três novas instruções ao conjunto de instruções do SPARCv8, permitindo que diferentes cores transportem dados entre si diretamente, sem a latência derivada do uso de uma memória compartilhada e de locks, como é o caso da atual implementação do LEON3. Avaliou-se esse modelo de comunicação através de diversos tipos de aplicações sintéticas como produtor-consumidor e pipeline. Para tornar o protótipo em FPGA mais realista, também foi construído um modelo de atraso para a memória principal do sistema, para que o desempenho relativo entre processador e memória fique mais próximo do real. Foi adicionado um suporte básico às novas instruções no compilador para seu uso em código C através de asm-inline. De forma geral, obteve-se ganhos de 3% a até 70 vezes, em termos de tempo de execução, em comparação ao uso de memória compartilhada e locks.

Título: Organization is Sharing: From eScience to Personal Information Management

Resumo:

Compartilhamento de informação sempre foi um aspecto chave em qualquer tipo de esforço conjunto.
Paradoxalmente, com o dilúvio de dados, a incremental disponibilização de informação tem dificultado o projeto e implementação de soluções que efetivamente estimulam o compartilhamento. Esta tese analisa aspectos distintos do compartilhamento - desde ambientes relacionados a eScience até informação pessoal. Como resultado desta análise, ela provê respostas para alguns dos problemas encontrados, ao longo de três eixos.

O primeiro, SciFrame, é um arcabouço específico para descrição de sistemas ou processos envolvendo manipulação de dados científicos no formato digital, servindo como um padrão que auxilia a comparação de sistemas. A adoção do SciFrame para descrição de ambientes científicos virtuais permite a identificação de pontos em comum e oportunidades de interoperabilidade.

O segundo eixo de contribuição contempla o problema da comunicação entre sistemas arbitrários e serviços oferecidos por bancos de dados, através do uso dos então chamados descritores de bancos de dados.
Estes descritores contribuem para desacoplar aplicações dos serviços, melhorando portanto o compartilhamento entre aplicações e bancos de dados.

A terceira contribuição, Organografos, provê meios para a organização de informação multi-facetada.
Ela contempla problemas de compartilhamento de informação pessoal por intermédio da exploração da forma como organizamos tais informações.
Neste caso, ao invés de tentarmos prover meios para o compartilhamento da informação propriamente dita, a unidade de compartilhamento é a própria organização da informação. Através do projeto e compartilhamento de organografos, grupos distintos trocam entre si visões reconfiguráveis de como a informação esta organizada, promovendo assim interoperabilidade e reuso.
Parte destas contribuições foi validada por estudos de caso e, no caso de organografos, por uma implementação de fato.