Universidade
Federal do Rio Grande

IMEF - Pós-Graduação em Modelagem Computacional

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Uma abordagem evolucionária e espacial para o jogo da autorregulação de processos de trocas sociais em sistemas multiagentes
(2013) Macedo, Luís Felipe Kiesow de; Dimuro, Graçaliz Pereira; Aguiar, Marilton Sanchotene de
Interações sociais são frequentemente descritas como trocas sociais. Na literatura, trocas sociais em Sistemas Multiagentes são objeto de estudo em diversos contextos, nos quais as relações sociais são interpretadas como trocas sociais. Dentre os problemas estudados, um problema fundamental discutido na literatura e a regulação¸ ao de trocas sociais, por exemplo, a emergência de trocas equilibradas ao longo do tempo levando ao equilíbrio social e/ou comportamento de equilíbrio/justiça. Em particular, o problema da regulação de trocas sociais e difícil quando os agentes tem informação incompleta sobre as estratégias de troca dos outros agentes, especificamente se os agentes tem diferentes estratégias de troca. Esta dissertação de mestrado propõe uma abordagem para a autorregulacao de trocas sociais em sistemas multiagentes, baseada na Teoria dos Jogos. Propõe o modelo de Jogo de Autorregulacão ao de Processos de Trocas Sociais (JAPTS), em uma versão evolutiva e espacial, onde os agentes organizados em uma rede complexa, podem evoluir suas diferentes estratégias de troca social. As estratégias de troca são definidas através dos parâmetros de uma função de fitness. Analisa-se a possibilidade do surgimento do comportamento de equilíbrio quando os agentes, tentando maximizar sua adaptação através da função de fitness, procuram aumentar o numero de interações bem sucedidas. Considera-se um jogo de informação incompleta, uma vez que os agentes não tem informações sobre as estratégias de outros agentes. Para o processo de aprendizado de estratégias, utiliza-se um algoritmo evolutivo, no qual os agentes visando maximizar a sua função de fitness, atuam como autorregulares dos processos de trocas possibilitadas pelo jogo, contribuindo para o aumento do numero de interações bem sucedidas. São analisados 5 diferentes casos de composição da sociedade. Para alguns casos, analisa-se também um segundo tipo de cenário, onde a topologia de rede é modificada, representando algum tipo de mobilidade, a fim de analisar se os resultados são dependentes da vizinhança. Alem disso, um terceiro cenário é estudado, no qual é se determinada uma política de influencia, quando as medias dos parâmetros que definem as estratégias adotadas pelos agentes tornam-se publicas em alguns momentos da simulação, e os agentes que adotam a mesma estratégia de troca, influenciados por isso, imitam esses valores. O modelo foi implementado em NetLogo.
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Uma abordagem evolucionária para o planejamento online de rotas para múltiplos robôs móveis em ambiente multiagente
(2013) Cabreira, Tauã Milech; Aguiar, Marilton Sanchotene de; Dimuro, Graçaliz Pereira
O problema de planejamento de rotas de robôs móveis consiste em determinar a melhor rota para um robô, em um ambiente estático e/ou dinâmico, que seja capaz de deslocá-lo de um ponto inicial até e um ponto final, também em conhecido como estado objetivo. O presente trabalho emprega o uso de uma abordagem baseada em Algoritmos Genéticos para o planejamento de rotas de múltiplos robôs em um ambiente complexo composto por obstáculos fixos e obstáculos moveis. Através da implementação do modelo no software do NetLogo, uma ferramenta utilizada em simulações de aplicações multiagentes, possibilitou-se a modelagem de robôs e obstáculos presentes no ambiente como agentes interativos, viabilizando assim o desenvolvimento de processos de detecção e desvio de obstáculos. A abordagem empregada busca pela melhor rota para robôs e apresenta um modelo composto pelos operadores básicos de reprodução e mutação, acrescido de um novo operador duplo de refinamento capaz de aperfeiçoar as melhores soluções encontradas através da eliminação de movimentos inúteis. Além disso, o calculo da rota de cada robô adota um método de geração de subtrechos, ou seja, não calcula apenas uma unica rota que conecta os pontos inicial e final do cenário, mas sim várias pequenas subrotas que conectadas formam um caminho único capaz de levar o robô ao estado objetivo. Neste trabalho foram desenvolvidos dois cenários, para avaliação da sua escalabilidade: o primeiro consiste em um cenário simples composto apenas por um robô, um obstáculo movel e alguns obstáculos fixos; já o segundo, apresenta um cenário mais robusto, mais amplo, composto por múltiplos robôs e diversos obstáculos fixos e moveis. Ao final, testes de desempenho comparativos foram efetuados entre a abordagem baseada em Algoritmos Genéticos e o Algoritmo A*. Como critério de comparação foi utilizado o tamanho das rotas obtidas nas vinte simulações executadas em cada abordagem. A analise dos resultados foi especificada através do Teste t de Student.
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Abordagem Nodal Aplicada a Problemas a de Transporte de Neutrons em Geometria e Cartesiana Bidimensional
(2016) Ferreira, Carlos Eduardo Souza; Emmendorfer, Leonardo Ramos; Prolo Filho, João Francisco
este trabalho uma formulação nodal é proposta para o tratamento de uma classe de problemas de transporte de nêutrons em geometria cartesiana bidimensional. Pelo processo de integração transversal, equações unidimensionais são obtidas, reescrevendo o modelo em termos de quantidades médias. A resolução das equações integradas e feita usando uma versão do Método de Ordenadas Discretas Analítico (ADO), onde são obtidas soluções explícitas, analíticas em termos das variáveis espaciais, através de um código de fácil implementação. Pode-se destacar também como vantagens desta formulação a versatilidade na escolha do esquema de quadratura e o baixo custo computacional, uma vez que métodos iterativos não são necessários, tampouco métodos de interpolação. Para lidar com os termos do contorno que surgem no processo, utiliza-se aqui uma aproximação por termos constantes, de forma que as equações nodais nas variáveis x e y são tratadas por um sistema acoplado. Os resultados obtidos por esta formulação são apresentados, bem como alguns perfis de fluxo escalar, fluxo escalar médio, comparação entre diferentes ordens de quadratura e outras considerações.
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Uma Abordagem Topológica Híbrida Baseada em Mapas Espacial e Perceptivo para Robôs
(2011) Rocha, Celina Häffele da; Botelho, Silvia Silva da Costa; Drews Junior, Paulo Lilles Jorge
Neste trabalho será descrito um estudo sobre a aplicação de mapas topológicos , mais precisamente mapas auto-organizáveis, e seu uso em diferentes níveis semânticos para o tratamento de informações sensoriais. É proposto um método para mapeamento robótico utilizando mapas auto-organizáveis dispostos em níveis, que sejam capazes de amenizar os problemas de escalabilidade, correspondência, presença de ruídos, dinamicidade do ambiente e estratégias de exploração, possibilitado o uso de diferentes tipos de informações sensoriais. O sistema foi implementado de C++ e validado em simulação, na qual o robô é dotado com uma câmera omnidirecional e um GPS. O algoritmo proposto mostrou-se e ciente, conseguindo compactar informação e reconhecendo dados semelhantes.
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Agente de interface persuasivo baseado em classificadores bayesianos e teoria da escolha social para o problema de cold-start em sistemas de recomendação
(2021) Guimaraes, Marcus Vinicius Freire; Emmendorfer, Leonardo Ramos; Adamatti, Diana Francisca
Esta tese visa apresentar uma abordagem para solucionar o problema de Cold-Start em sistemas de recomendação de conteúdo. Este problema caracteriza-se por tentar responder o seguinte questionamento: como e o que recomendar para usuários novos em uma plataforma digital? Para isso, diversas abordagens já foram propostas na literatura, contudo, ainda sem um consenso para solucionar o problema. Entretanto, para que um sistema de recomendação seja desenvolvido, são necessários dados. Porém, estas informações não são facilmente acessíveis ou disponibilizadas por empresas. As principais tecnologias de recomendação de conteúdo são proprietárias e não encontradas em domínio público. Para contornar este cenário, esta tese apresenta uma contribuição onde um algoritmo, baseado em interações de agentes autônomos, é capaz de simular um conjunto de dados com propósito de atuação em situações de comércio eletrônico. Consequentemente, após a validação das informações geradas, um novo passo para contribuir com o estado da arte na área de sistemas persuasivos e de recomendação foi a elaboração de um agente de interface baseado em classificadores Bayesianos e Teoria da Escolha Social para processar, refinar e recomendar conteúdos personalizados. Tais processos atuarão como filtragem dos dados em duas etapas. A primeira com o uso de classificadores Bayesianos, visa a refinamento das informações em tempo real do coletivo próximo às características do usuário. Em um segundo momento, ocorre o ranqueamento de preferências individuais em busca de uma regra coletiva. Este segundo filtro será obtido com o uso da Teoria da Escolha Social através do método de contagem de Borda. Os resultados encontrados demonstram que o algoritmo gerador de dados assemelha-se a alguns bancos de dados disponibilizados para fins de pesquisa assim como o agente de interface é capaz de recomendar conteúdos personalizados de acordo com as características do usuário que estiver acessando a plataforma naquele exato momento.
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Um algoritmo para agrupamento de dados utilizando interação entre agentes
(2018) Godois, Lutiele Machado; Emmendorfer, Leonardo Ramos; Adamatti, Diana Francisca
Os Algoritmos de Clustering possuem como um de seus principais objetivos a formação de grupos de forma que os objetos de dados pertencentes a esse grupos são semelhantes entre si. Muitas técnicas de agrupamento foram propostas em trabalhos encontrados na literatura nas áreas de Mineração de Dados e Estatística, a maioria delas se baseia em informações a priori para obter os resultados, como o número desejado de grupos. Assim, este trabalho apresenta a implementação e avaliação de um Algoritmo de Clustering baseado nas características de agentes, que detecta o número de grupos para um determinado conjunto de dados. Os grupos formados durante o processo de agrupamento são, assim, padrões emergentes da interação entre agentes. Dessa forma, o algoritmo é testado para diferentes conjuntos de dados, além de sua comparação com algoritmos de agrupamento K-means e DBSCAN, e seus resultados validados utilizando as seguintes formulações matemáticas definidas para esse fim: Silhouette, Davies Bouldin, Dunn, Dunn Generalizado e DBCV.
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Algoritmos genéricos para a geração de modelos dinâmicos de cabos umbilicais e veículos subaquáticos
(2015) Oliveira, Vanessa Sousa de; Gomes, Sebastiao Cicero Pinheiro
A modelagem dinâmica de cabos umbilicais incluindo a dinâmica de veículos subaquáticos não tripulados do tipo ROV (Remotely Operated Vehicle) apresenta dificuldades em razão das não linearidades e da complexidade do equacionamento no espaço 3D, sendo este o principal motivo para a quase inexistência de trabalhos sobre o acoplamento das dinâmicas do cabo e do veículo. O presente trabalho tem como principal objetivo conceber os meios para se acoplar as duas dinâmicas, de forma a possibilitar análises sobre a influência de uma carga terminal com dinâmica própria, sobre a dinâmica do cabo. A modelagem dinâmica de estruturas do tipo cabo é feita a partir da formulação de Euler-Lagrange. O modelo dinâmico consiste em dividir o cabo em pequenos elos conectados por articulações fictícias flexíveis, permitindo movimentos em elevação, azimute e torção. O cabo está articulado a uma estrutura fixa em uma extremidade e com uma massa mc na outra extremidade (ROV), onde estão sendo aplicadas forças externas. As forças externas atuantes na carga terminal são conhecidas no referencial do corpo. Há então a necessidade de se efetuar transformações para o referencial inercial. Estas forças podem provocar tanto deslocamentos do centro de massa da carga terminal, quanto rotações em torno deste, ou seja, além de um vetor força resultante há um vetor torque resultante atuante na carga terminal, já que esta não é considerada puntual e sim, um corpo rígido se deslocando no espaço 3D. Um estudo sobre a influência dessas forças na dinâmica do cabo foi realizado considerando-se um modelo com até cinco elos e, posteriormente, foi identificado um padrão de crescimento das equações à medida que se aumenta o número de elos para representar de forma discreta a flexibilidade contínua do cabo. Este padrão identificado permitiu o desenvolvimento de algoritmos genéricos, geradores do modelo global (cabo e carga terminal com dinâmica própria) para um número qualquer de elos escolhidos para a dinâmica do cabo, sendo esta a principal contribuição da presente dissertação. Não foi encontrada na literatura nenhuma solução analítica para este problema e nem mesmo a modelagem dinâmica do mesmo no espaço 3D. Como não se dispõe de um aparato experimental, as simulações foram analisadas apenas de forma qualitativa e, em todos os casos analisados, os resultados foram conforme o esperado fisicamente. Um software que permite uma animação 3D foi desenvolvido para facilitar a visualização e a análise das simulações. As animações 3D permitiram concluir que a movimentação do cabo confere uma boa sensação de realidade física, principalmente quando se trabalha com um grande número de elos na representação da flexibilidade do cabo.
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Ambiente de desenvolvimento de Jogos com Reuso de Software e Inteligência Articifial
(2012) Madsen, Carlos Alberto Barros Cruz Westhead; Adamatti, Diana Francisca
Este trabalho apresenta um ambiente de desenvolvimento, da camada de tomada de de- cisão de NPCs (Non-Player Characters), chamado FURG Smart Games. Seu principal objetivo é agilizar, através de reuso de software, a inserção de técnicas de inteligência ar- ti cial no desenvolvimento de jogos eletrônicos. Para tanto, este ambiente é composto de um framework e de um conjunto de ferramentas RAD (Rapid Application Development). O framework é responsável por implementar, utilizando herança, a FSM (Finite-State Machine), que neste contexto é o cerne da tomada de decisão, e por intermédio de com- posição, as seguintes técnicas de inteligência arti cial: ANN (Arti cial Neural Network), FIS (Fuzzy Inference Systems) e GA (Genetic Algorithm). Para cada uma das quatro técnicas apresentadas (FSM, ANN, FIS e GA) foi proposto uma ferramenta RAD, com o objetivo de agilizar a sua con guração e proporcionar a geração automatizada de código fonte, no padrão do framework. Por m, é apresentado um estudo de caso para a validação do ambiente desenvolvido, o qual demonstra a utilização de cada uma das ferramentas RAD, bem como a aplicação do framework em um jogo eletrônico.
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Análise Comparativa do Desempenho a Numérico de Técnicas de Inversão da Transformada de Laplace.
(2016) Amaral, Gleyber Conceição Martuchele do; Rodriguez, Bárbara Denicol do Amaral; Prolo Filho, João Francisco
Neste trabalho, apresenta-se uma análise comparativa de três técnicas numéricas utilizadas para solucionar problemas relacionados a Transformada Inversa de Laplace. Os métodos apresentados têm embasamento teórico nas formulações das Séries de Potências e da Integral Complexa de Inversão. Inicialmente, procurou-se avaliar o desempenho numérico dos algoritmos implementados para inverter a Transformada de Laplace utilizando os métodos de Expansão em Serie de Potências, Quadratura Gaussiana e Talbot. Realizaram-se testes no sentido de quantificar o potencial de resolução desses recursos ao serem aplicados as transformadas de funções elementares. Esta análise foi estendida a um problema de transporte de nêutrons, na versão em ordenadas discretas SN, em geometria Cartesiana unidimensional, comparando os resultados numéricos com a inversão analítica, obtida através da fórmula de desenvolvimento de Heaviside. Convém ressaltar que neste estudo não se pretende indicar o melhor método para calcular a Transformada inversa de Laplace, e sim avaliar a eficiência numérica com base nos resultados obtidos a partir das simulações realizadas.
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Análise comparativa do desempenho numérico de técnicas de inversão da transformada de Laplace aplicados a um problema de transporte de soluto em meio poroso
(2019) Pilatti, Cristiana; Rodriguez, Bárbara Denicol do Amaral; Prolo Filho, João Francisco
Os métodos para inversão numérica da transformada de Laplace apresentam-se como uma alternativa às técnicas usuais de inversão analítica, sendo tal geralmente de difícil execução, por conta do formato das soluções no domínio de Laplace. Neste trabalho, analisa-se o desempenho dos métodos de Stehfest, Expansão em Séries de Potência, Expansão em termos de Polinômios de Legendre e Mínimos Quadrados para Aproximação Racional. Primeiramente, os métodos citados são testados a um conjunto de funções elementares, com a finalidade de avaliar o seu desempenho para a inversão de diferentes classes de funções. Após isso, são estendidos à inversão numérica da solução transformada da equação unidimensional de advecção-difusão, usada para descrever processos de transporte de soluto em meios porosos, com o enfoque em transporte de um contaminante em aquíferos. São considerados os casos de transporte difusivo dominante e transporte advectivo dominante, sob condição de fluxo linear, caracterizados pelo número de Péclet (Pe). Ao contrário de apontar um melhor método para inversão numérica, objetiva-se aqui apresentar recomendações para o emprego dos métodos, reconhecendo as particularidades de cada um deles.
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Análise da influência energética da adição de uma película de alumínio na janela de entrada de câmaras de ionização utilizando o código monte Carlo Penelope
(2015) Retzlaf, Fransuelen Corvo; Rodriguez, Bárbara Denicol do Amaral; Rodrigues, Renato Glauco de Souza
Este trabalho aborda um tópico extremamente importante relacionado à utilização de radiação ionizante aplicada à medicina que é a determinação da dose recebida pelo paciente. Nos procedimentos diagnósticos o conhecimento dessa dose é importante para otimização da qualidade da imagem e para fins de proteção radiológica. A dosimetria das radiações ionizantes exige a utilização de instrumentação especializada, atendendo à necessidade da situação clínica. Existem diversos tipos de detectores aplicados em dosimetria do radiodiagnóstico. A câmara de ionização é o detector de radiação mais utilizado, geralmente porque ela apresenta alta precisão e uma dependência energética pequena dentro de um amplo intervalo de energias. Especificar uma configuração que otimize a resposta desses detectores é de fundamental importância para que os princípios de proteção radiológica estabelecidos pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) sejam alcançados. Uma das maneiras de se determinar parâmetros de construção ótimos para as câmaras é a utilização de métodos experimentais, porém, esses métodos consomem muito tempo para execução e recursos financeiros. Para alcançar o objetivo de melhorar as configurações das câmaras, a simulação computacional surge como uma alternativa conveniente. O código de simulação PENELOPE é um código Monte Carlo que permite a modelagem de transporte de fótons e elétrons de baixas energias em meios materiais. No presente trabalho é utilizado o código de simulação Monte Carlo PENELOPE com o objetivo de verificar a influência energética da adição de uma película de alumínio na janela de entrada das câmaras de ionização, através da energia absorvida pelo volume de ar presente nas câmaras de ionização simuladas. A fim de se obter uma melhor configuração das câmaras de ionização com o objetivo de otimizar a resposta dos detectores utilizados na dosimetria de feixes de Raios X na faixa de energia utilizada no radiodiagnóstico.
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Análise de Agrupamentos de Parâmetros Morfométricos para Classificação de Galáxias
(2015) Gil, Vanessa de Oliveira; Emmendorfer, Leonardo Ramos
A classificação de galáxias é uma importante etapa para compreender suas caracter ísticas e seus processos de formação e evolução. Geralmente é realizada por um especialista através da inspeção visual e individual de cada imagem. Essa classificação ´e subjetiva e limita o número de galáxias que podem ser analisadas na prática. Com o surgimento de grandes catálogos astronômicos essa abordagem torna-se impraticável, tornando imprescindível a quantificação da morfologia para possibilitar a automatização da classificação. Foram utilizadas an´alises de agrupamentos (clustering) para objetos no espaço de parâmetros morfométricos, conforme medidos pelo MORFOMETRYKA, onde o objetivo ´e encontrar grupos de observações fortemente correlacionadas que indiquem os mesmos processos físicos de formação e evolução. No presente trabalho utilizamos os seguintes algoritmos de agrupamentos: Expectation Maximization (EM) e K-médias, onde as próprias classes morfolpogicas resultam do algoritmo. A t´ecnica foi aplicada para a amostra do survey EFIGI que inclui 4.458 gal´axias de todos os tipos morfol´ogicos. Ap´os os dados serem agrupados pelos dois algoritmos, ´e utilizado o Silhouette como m´etodo de validac¸ ˜ao para os resultados encontrados, al´em disso tamb´em ´e usada a matriz de confus˜ao. Grupos de objetos n˜ao surgem claramente distintos neste espac¸o de parˆametros, o que reforc¸a os outros resultados recentes de que existe um continuidade morfom´etrica nas populac¸ ˜oes de gal´axias, em detrimento da vis˜ao bimodal de espirais e el´ıpticas como fam´ılias claramente distintas.
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Análise de algumas propriedades da tendência central de um método de geração de números fuzzy: o caso do método Cheng
(2017) Fracari, Tamara Ost; Mattos, Viviane Leite Dias de
Este estudo analisa o comportamento da distribuição amostral de uma medida, denominada de mCheng, usada para determinar o valor central de um número fuzzy em um método de transformação de valores crisp em valores fuzzy, o método Cheng. O valorcentral do número fuzzy triangular é associado ao grau de pertinência um, razão pelaqual se espera que se situe onde os dados apresentam maior concentração. Depois daverificação de algumas propriedades matemáticas desta medida, a sua distribuição amostral foi comparada com as distribuições amostrais de duas medidas de tendência central bastante utilizadas em análises estatísticas de dados: a média aritmética e a mediana. Para o desenvolvimento do estudo foram geradas amostras aleatórias retiradas de populações que apresentavam distribuição normal e exponencial, com diferentes variabilidades, sendo considerados três tamanhos amostrais: 5, 30 e 100. Antes da comparação das três distribuições amostrais, o que foi feito separadamente para cada um dos doze experimentos, foi realizada uma análise exploratória dos dados, utilizando métodos gráficos e analíticos, além de testes de hipóteses (Kolmogorov-Smirnov Lilliefors e Shapiro-Wilk). Outros testes de hipóteses (Levene, Welch, Friedman, Wilcoxon) foramusados para comparar a centralidade e dispersão das distribuições amostrais. A análisedesenvolvida não encontrou evidências de diferença na centralidade das distribuições amostrais das três medidas (média, mediana e mCheng) nos experimentos em que asamostras foram geradas a partir de uma população com distribuição normal, o mesmo não acontecendo em relação à variabilidade. A menor variabilidade foi encontrada nadistribuição amostral da média, considerada o melhor estimador. Nos experimentos emque as amostras foram geradas a partir de populações que apresentavam distribuição exponencial, foram encontradas evidências de diferença entre a centralidade e entre adispersão das três distribuições amostrais, sendo a medida mCheng considerada melhorestimador para pequenas amostras.
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Análise de modelos explicáveis de sistemas de classificação para registros hidroacústicos em ambientes marítimos
(2019) Costa, Lucas Tubino Bonifácio Costa; Dimuro, Graçaliz Pereira; Weigert, Stefan Cruz
Este trabalho visa desenvolver um modelo explicável de sistema de classificação de organismos marinhos a partir de dados obtidos por meio de ecossondas. As ecossondas funcionam normalmente acopladas na parte de baixo de uma embarcação, enviando sinais acústicos para detectar peixes, moluscos, zooplâncton ou outros objetos na coluna de água, gerando registros acústicos que aparecem nos ecogramas. Atualmente, o método utilizado para classificar os registros acústicos é a caracterização de ecotipos, onde certos padrões nos registros acústicos são identificados visualmente por um especialista que, tendo por base informações chamadas descritores, determina uma classe ao registro. Para fazer a classificação utilizando meios computacionais, descritores foram extraídos de ecogramas obtidos de pesquisa pesqueira, que então foram tratados para filtrar as características que descreviam melhor os registros contidos nos ecogramas. Estes dados foram utilizados para o gerar os modelos a partir de três algoritmos de classificação de fácil explicabilidade, um que utiliza árvores de decisão e dois baseados em regras fuzzy. Os modelos obtidos foram avaliados por medidas de acurácia baseadas nos desempenhosdas classificações no treinamento. Os modelos foram também avaliados por um especialista da área, para análise de sua utilidade para descrever as espécies trabalhadas e o que poderia ser observado nestes resultados. Os modelos gerados pelos algoritmos tiveram um bom desempenho para os dados disponíveis, aonde os dados foram principalmente classificados por descritores geográficos e que, de acordo com um especialista da área, representam uma distribuição próxima da que realmente acontece para as espécies estudadas nessa região e época do ano trabalhadas.
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Análise de sinais cerebrais utilizando árvores de decisão
(2013) Silveira, Josimara de Avila; Adamatti, Diana Francisca; Carvalho, Fernanda Antoniolo Hammes de
Este trabalho propõe um estudo de sinais cerebrais aplicados em sistemas BCI (Brain-Computer Interface - Interfaces Cérebro Computador), através do uso de Árvores de Decisão e da análise dessas árvores com base nas Neurociências. Para realizar o tratamento dos dados são necessárias 5 fases: aquisição de dados, pré-processamento, extração de características, classificação e validação. Neste trabalho, todas as fases são contempladas. Contudo, enfatiza-se as fases de classificação e de validação. Na classificação utiliza-se a técnica de Inteligência Artificial denominada Árvores de Decisão. Essa técnica é reconhecida na literatura como uma das formas mais simples e bem sucedidas de algoritmos de aprendizagem. Já a fase de validação é realizada nos estudos baseados na Neurociência, que é um conjunto das disciplinas que estudam o sistema nervoso, sua estrutura, seu desenvolvimento, funcionamento, evolução, relação com o comportamento e a mente, e também suas alterações. Os resultados obtidos neste trabalho são promissores, mesmo sendo iniciais, visto que podem melhor explicar, com a utilização de uma forma automática, alguns processos cerebrais.
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Análise multivariada para classificação de padrões por semelhança
(2018) Marco, Luciano Correa; Emmendorfer, Leonardo Ramos; Krusche, Nisia
Apresenta-se um estudo sobre classificação de padrões por semelhança em campos de pressão na região Sul do Rio Grande do Sul, principalmente na cidade de Rio Grande, utilizando o método de classificação de padrões de mapas de Lund (1963), com dois parâmetros diferentes, o coeficiente Linear de Pearson e Informação Mútua com Entropia de Shannon. O intuito deste estudo é determinar as classes e os dias principais de cada classe para os campos de pressão, assim este estudo permite determinar uma analise geral dentro de cada classe objetivando determinar padrões de pressão associado a eventos de concentrações de poluentes e extremos de precipitação. Os resultados obtidos para concentração de poluentes utilizando o método de Lund com coeficiente linear de Pearson encontrou-se oito classes sendo 28 casos na classe 1 com um centro de pressão a sudeste da cidade de Rio Grande, 17 casos na classe 2 com um centro de pressão a oeste e 16 casos na classe 3 com um centro de pressão ao sobre da cidade de Rio Grande, para o método de Lund com Informação mútua com Entropia de Shannon foram encontrados 7 classes, sendo 38 casos na classe 1 com um centro de pressão a oeste de Rio Grande, 24 casos na classe 2 com um centro de pressão a sudeste e 17 casos na classe 3 com um centro de pressão sobre a cidade de Rio Grande. Já os resultados obtidos para Extremos de Precipitação com o método de Lund utilizando coeficiente linear de Pearson foram encontrados 3 classes sendo 10 casos na classe 1 com uma frente fria, 7 casos na classe 2 com um sistema convectivo e 2 casos na classe 3 com um ciclone extratropical, para o método de Lund com Informação mútua com Entropia de Shannon foram 3 classes com 10 casos na classe 1 com uma frente fria, 5 casos na classe 2 com ciclone extratropical e 1 caso na classe 3 com sistema convectivo. Estes resultados são compatíveis com outros encontrados na literatura, mesmo assim necessita-se de mais estudos com outras variáveis e outros métodos para resultados mais precisos.
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Análise numérica da geometria de aletas inseridas em cavidades dirigidas em escoamento com transferência por convecção forçada
(2016) Aldrighi, Eliciana Sias; Rocha, Luiz Alberto Oliveira; Santos, Elizaldo Domingues dos
O presente trabalho apresenta um estudo numérico de escoamento laminar em três cavidades quadradas aletadas sob o efeito de convecção forçada. O escoamento proposto é assumido bidimensional, laminar e permanente. Objetiva-se através do Design Construtal a obtenção de geometria ótima da aleta de forma a maximizar a transferência de calor entre o fluido que escoa no interior da cavidade e a aleta aquecida, para alguns números de Reynolds (ReH = 10; 50; 100 e 1000). Para isto é fixada a relação das dimensões externas da cavidade (H/L = 1) e variação da geometria da aleta entre seu comprimento e altura (H1/L1) para a otimização da troca térmica. Todas as simulações são realizadas com número de Prandtl fixo (Pr = 0,71). A relação entre a área da cavidade e a aleta é considerada fixa ( = 0,05). As equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia foram resolvidas através de um código comercial de dinâmica dos fluidos computacional (CFD - do inglês: Computational Fluid Dynamics) baseado no método dos volumes finitos. O Design Construtal permitiu um significativo aumento de desempenho térmico, o maior número de Nusselt (NuH) foi obtido para a aleta inserida na superfície lateral direita da cavidade com H1/L1 = 2,0 com ReH = 1000, mostrando que o desempenho térmico depende da geometria. Como esperado, a geometria tem forte influência sobre o NuH para todos os ReH avaliados.
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Analise numérica das alterações no padrão de formação, comportamento e destino da pluma na Lagoa dos Patos, em função da obra de modernização dos molhes da Barra do Rio Grande
(2022) Monteiro, Nágila Veiga Adrião; Marques, Willian Correa; Isoldi, Liércio André; Fernandes, Elisa Helena Leão; Costi, Juliana
A pluma costeira proveniente do estuário da Lagoa dos Patos, em Rio Grande, no Rio Grande do Sul, influencia diretamente as águas costeiras da plataforma do Atlântico Sul. Sua atuação ocasiona variações de concentração de material em suspensão, turbidez e salinidade, que podem afetar a produtividade biológica, a qualidade da água e os interesses econômicos do Porto de Rio Grande. Visando proporcionar melhorias na navegabilidade dos navios que entram no Porto de Rio Grande, foram construídas na desembocadura da Lagoa dos Patos estruturas costeiras, chamado Molhes da Barra. Um destes molhes está localizado na costa do município de São José do Norte, a leste, e o outro a oeste, em Rio Grande, com extensões iniciais de 4.2 km e 3.5 km, respectivamente, constituindo o chamado Cenário I neste estudo. Em 2010, os molhes passaram por obras de modernização para ampliar as atividades portuárias locais, quando houve um prolongamento de 370 m no molhe leste e 700 m no molhe oeste, dando origem ao Cenário II deste estudo. O objetivo deste trabalho é analisar as alterações no padrão de formação, comportamento e destino da pluma nos dois cenários de configuração dos molhes, em períodos de baixa e de alta descarga da lagoa. Para isso, foram realizadas simulações numéricas com o sistema de modelagem Open TELEMAC-MASCARET, contando com o módulo hidrodinâmico acoplado ao módulo de transporte de material em suspensão. O modelo hidrodinâmico passou por calibração dos dados de velocidade de corrente na superfície e do fundo da Lagoa dos Patos, com Relative Mean Absolute Error considerado bom e Root Mean Square Error excelente. Na sequência, o modelo foi validado, utilizando dados de salinidade do período de janeiro de 2017, demonstrando boa correlação entre os dados medidos e os resultados simulados. Para estudo de caso, foi anteposto o ano de 2015, associado à ocorrência do fenômeno El Niño - Oscilação sul. Para a análise dos resultados foram selecionados dois períodos de descarga nas simulações, um de baixa e um de alta descarga. Ambos os períodos permitiram observar padrões no comportamento da pluma da Lagoa dos Patos. Foram analisadas médias de superfície e séries temporais de variáveis como salinidade, elevação da superfície livre, velocidade de corrente, sedimento em suspensão e o fluxo de deposição de sedimentos, a partir de pontos extraídos e perfis próximo à desembocadura. Junto às médias dos resultados extraídos, aplicou-se a correlação de Sperman e diagramas de caixa com mínimo, máximo, primeiro e terceiro quartil e mediana, os quais forneceram variáveis quantitativas para análise dos cenários e períodos. A análise do período de baixa descarga foi importante para observar a salinidade. Já o período de alta descarga foi importante para analisar o comportamento do sedimento em suspensão e o fluxo de deposição próximo à desembocadura nos cenários. A descarga dos tributários é o fator prioritário controlando a formação da pluma costeira da Lagoa dos Patos e sua extensão. O vento, no que lhe concerne, tem influência na dinâmica da pluma. Em ambos os cenários e períodos estudados, há um direcionamento da pluma para o sudoeste da desembocadura. Ao examinar a salinidade, a pluma de campo próximo se mostra menor no Cenário II, o que sugere um aumento de corrente, menor pressão na desembocadura, turbulência no campo de ressuspensão e mistura no campo distante em relação ao Cenário I. A presença dos molhes favorece a formação de vórtices anticiclônicos na plataforma, evidenciado na alta descarga, próximo à desembocadura, favorecendo o fluxo de deposição do sedimento suspenso na zona de recirculação e dificultando o transporte do sedimento para o campo distante.
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Análise numérica de Trocadores de Calor Solo-Ar em forma de “Y” através do método Design Construtal e de um novo Indicador de Desempenho Energético (IDE) empregando modelo computacional aprimorado
(2019) Rodrigues, Michel Kepes; Isoldi, Liércio André; Santos, Elizaldo Domingues dos
O Trocador de Calor Solo-Ar (TCSA) é um dispositivo constituído por dutos enterrados no solo através dos quais o ar é forçado a escoar. O ar que entra no duto pode trocar calor com o solo e sai do duto com uma temperatura mais amena em relação a sua temperatura de entrada. Em períodos quentes, o ar sofre resfriamento e, em períodos frios, o mesmo sofre aquecimento. O ar, então, troca calor com o solo, que por sua vez armazena energia térmica na sua camada superficial, sendo que esta energia é originária da radiação solar incidente na superfície terrestre, que é uma energia renovável. A principal finalidade do TCSA é proporcionar uma melhoria na condição térmica no interior de edificações, visando à redução no consumo de energia elétrica de equipamentos de condicionamento de ar tradicionalmente utilizados. A presente pesquisa sustenta-se sobre três pilares: o aprimoramento do modelo computacional de TCSA; a análise de desempenho do TCSA e o estudo de caso realizado. O objetivo geral desta pesquisa é melhorar o desempenho de TCSA em forma de "Y", por meio de um modelo computacional aprimorado, considerando um novo parâmetro de desempenho específico para este tipo de dispositivo, em um estudo de caso realizado no município de Rio Grande. Os principais destaques e contribuições desta pesquisa são: o desenvolvimento do Modelo Computacional Compacto (MOC) de TCSA; a criação do Indicador de Desempenho Energético (IDE) e o estudo de caso inédito do TCSA em forma de "Y", aplicado no município de Rio Grande. A simulação numérica, a técnica de caracterização do tipo de solo, o método de obtenção do perfil de temperaturas do solo e do ar, a técnica da Busca Exaustiva e o método Design Construtal são as principais ferramentas metodológicas empregadas neste estudo. Para aplicação do método Design Construtal, dois graus de liberdade são considerados no sistema para que o mesmo possa evoluir: a razão (L2/L1) e o ângulo Â, sendo que L2 é o ramo secundário, L1 é o ramo primário (da configuração em "Y") e Â é o ângulo formado entre o ramo secundário e a direção horizontal. Enquanto a razão (L2/L1) assume os valores: 0,05; 0,10; 0,25; 5,50 e 11,50, os ângulos Â admitidos são: 0o, 15o, 30o, 45o, 60o e 75o. Diversas instalações de TCSA são propostas e investigadas. Os resultados mostraram que: (a) é possível estabelecer um novo modelo computacional, validado e verificado, mais acurado, mais rápido e com capacidade de aplicabilidade em diversas regiões do planeta. Esse modelo é capaz de levar em consideração as características do tipo de solo local e dados reais ou realísticos de temperaturas do solo e do ar de uma determinada região. Nesta pesquisa, é adotado um procedimento desenvolvido para solução das equações de conservação, denominada de metodologia numérica de solução desacoplada dos fenômenos fluidodinâmicos e térmicos – DFT. Um novo critério de geração de malha com base em elementos hexaédricos para análise fluidodinâmica é definido; (b) o TCSA formado por L2/L1 = 0,05 e Â = 30o é considerado o dispositivo ótimo, dentre os casos analisados, isto é, aquele que conduz a maximização do IDE do TCSA. Consequentemente, esse dispositivo conduz ao melhor desempenho energético do TCSA e (c) o TCSA aplicado em uma determinada localidade do município de Rio Grande, na profundidade recomenda de 1,00 m, pode render na economia de energia elétrica mensal de até 120 kWh (aquecimento), em períodos de frio, e de 75 kWh (resfriamento), em períodos de calor.
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Análise numérica de trocadores de calor Solo-Ar em forma de Y através do método design construtal e de um novo indicador de desempenho energético (IDE) empregando modelo computacional aprimorado
(2019) Rodrigues, Michel Kepes; Isoldi, Liércio André; Santos, Elizaldo Domingues dos
O Trocador de Calor Solo-Ar (TCSA) é um dispositivo constituído por dutos enterrados no solo através dos quais o ar é forçado a escoar. O ar que entra no duto pode trocar calor com o solo e sai do duto com uma temperatura mais amena em relação a sua temperatura de entrada. Em períodos quentes, o ar sofre resfriamento e, em períodos frios, o mesmo sofre aquecimento. O ar, então, troca calor com o solo, que por sua vez armazena energia térmica na sua camada superficial, sendo que esta energia é originária da radiação solar incidente na superfície terrestre, que é uma energia renovável. A principal finalidade do TCSA é proporcionar uma melhoria na condição térmica no interior de edificações, visando à redução no consumo de energia elétrica de equipamentos de condicionamento de ar tradicionalmente utilizados. A presente pesquisa sustenta-se sobre três pilares: o aprimoramento do modelo computacional de TCSA; a análise de desempenho do TCSA e o estudo de caso realizado. O objetivo geral desta pesquisa é melhorar o desempenho de TCSA em forma de "Y", por meio de um modelo computacional aprimorado, considerando um novo parâmetro de desempenho específico para este tipo de dispositivo, em um estudo de caso realizado no município de Rio Grande. Os principais destaques e contribuições desta pesquisa são: o desenvolvimento do Modelo Computacional Compacto (MOC) de TCSA; a criação do Indicador de Desempenho Energético (IDE) e o estudo de caso inédito do TCSA em forma de "Y", aplicado no município de Rio Grande. A simulação numérica, a técnica de caracterização do tipo de solo, o método de obtenção do perfil de temperaturas do solo e do ar, a técnica da Busca Exaustiva e o método Design Construtal são as principais ferramentas metodológicas empregadas neste estudo. Para aplicação do método Design Construtal, dois graus de liberdade são considerados no sistema para que o mesmo possa evoluir: a razão (L2/L1) e o ângulo Â, sendo que L2 é o ramo secundário, L1 é o ramo primário (da configuração em "Y") e Â é o ângulo formado entre o ramo secundário e a direção horizontal. Enquanto a razão (L2/L1) assume os valores: 0,05; 0,10; 0,25; 5,50 e 11,50, os ângulos Â admitidos são: 0º, 15º, 30º, 45º, 60º e 75º. Diversas instalações de TCSA são propostas e investigadas. Os resultados mostraram que: (a) é possível estabelecer um novo modelo computacional, validado e verificado, mais acurado, mais rápido e com capacidade de aplicabilidade em diversas regiões do planeta. Esse modelo é capaz de levar em consideração as características do tipo de solo local e dados reais ou realísticos de temperaturas do solo e do ar de uma determinada região. Nesta pesquisa, é adotado um procedimento desenvolvido para solução das equações de conservação, denominada de metodologia numérica de solução desacoplada dos fenômenos fluidodinâmicos e térmicos - DFT. Um novo critério de geração de malha com base em elementos hexaédricos para análise fluidodinâmica é definido; (b) o TCSA formado por L2/L1 = 0,05 e Â = 30º é considerado o dispositivo ótimo, dentre os casos analisados, isto é, aquele que conduz a maximização do IDE do TCSA. Consequentemente, esse dispositivo conduz ao melhor desempenho energético do TCSA e (c) o TCSA aplicado em uma determinada localidade do município de Rio Grande, na profundidade recomenda de 1,00 m, pode render na economia de energia elétrica mensal de até 120 kWh (aquecimento), em períodos de frio, e de 75 kWh (resfriamento), em períodos de calor.