Neste trabalho estudamos o Problema do Fluxo Máximo sob a ótica do paradigma do paralelismo. O objetivo geral desta dissertação é discutir os métodos sequenciais e paralelos para o Problema do Fluxo Máximo em Redes. Uma das contribuições deste trabalho é produzir um texto em português que trate dos principais algoritmos para o problema. Outra contribuição relevante é que propomos um novo algoritmo paralelo BSP/CGM que gasta O(p) rodadas de comunicação para duas classes especiais de grafos. Nos resultados dos testes realizados em uma máquina paralela tipo Beowulf de 12 nós, observamos speed-ups superlineares de 1,85 até 107 com uso de classes de grafos especiais.

O Problema da Identicação de Genes consiste na busca pelas regiões codicantes presentes em uma sequência de DNA. Uma das formas de abordar esse problema é através da comparação entre sequencias de DNA próximas evolutivamente. Neste trabalho realizamos um estudo detalhado do problema neste contexto comparativo, propondo uma formulação matemática para ele. Com base nessa formulação, desenvolvemos um algoritmo baseado em programação dinamica que foi implementado em uma nova ferramenta de identicação de genes. Ainda como parte deste trabalho, confrontamos o desempenho dessa ferramenta com o de outras ferramentas de predicação, também baseadas no método de comparação de sequências. Nessa avaliação experimental, constatamos que a ferramenta desenvolvida por nós superou as outras em praticamente todos os níveis de avaliação.

Apesar do grande número de trabalhos sobre tolerância a falhas baseados em técnicas de replicação de serviços web, até onde vai o nosso conhecimento, nenhum deles realiza a recuperação de falhas de maneira transparente ao cliente sem utilizar proxies. Além disso, a maioria das soluções é restrita a apenas uma plataforma de desenvolvimento. Primeiramente, este trabalho trata o problema da recuperação de falhas de maneira transparente ao cliente através de uma extensão ao padrão WS-Addressing de serviços web, que permite a especificação de réplicas de um serviço e dene a forma como as interações entre os endpoints devem ocorrer. Em seguida, é feita a proposta de um novo middleware de tolerância a falhas em serviços web independente de plataforma de desenvolvimento, chamado SimpleRep.  Adicionalmente, detalhes de implementação e avaliações dos protótipos construídos durante
o trabalho também são fornecidas.
 

A identicação de genes em sequências de DNA de organismos eucariotos ainda pode ser considerado um problema em aberto na Bioinformática. Na busca por soluções deste problema, em muitos casos recorre-se à comparação de sequências. Várias combinações de sequências  vêm sendo utilizadas pelas ferramentas de identicação de genes e neste trabalho propomos a comparação de diversas sequências de cDNA com uma sequência de DNA. Essa proposta foi abordada através da formulação e estudo de um problema de otimização combinatória denominado Problema do Alinhamento Spliced Múltiplo. Nessa dissertação descrevemos esse problema, demonstramos que ele é NP-completo para a distância de Levenshtein e propomos quatro heurísticas para resolvê-lo. Com base nessas heurísticas, desenvolvemos quatro ferramentas de identicação de genes por comparação de uma sequência de DNA com várias sequências de cDNA. Essas ferramentas foram avaliadas em instâncias de teste que construímos a partir de dados reais do genoma humano e os seus resultados mostraram-se melhores que os de outras ferramentas de identicação de genes disponíveis na literatura.

Embora haja vários processos de desenvolvimento de software reconhecidos internacionalmente e amplamente utilizados percebe-se a recorrente necessidade adequá-los: ao ambiente da empresa/instituição onde será implantado, às características do negócio e à complexidade do projeto que será desenvolvido. Tais adaptações dão origem a processos de software distintos dos originais em termos de tamanho e às vezes de diretrizes, atividades e artefatos. Surge, neste contexto, a preocupação em assegurar que estes novos processos sejam compreendidos por seus usuários e que sejam fáceis de utilizar. Este trabalho pretende auxiliar nesta análise ao sugerir uma forma de avaliar a usabilidade de um processo de desenvolvimento de software por meio de métricas. Esta avaliação pode auxiliar também interessados em melhoria contínua visando obter alta maturidade em seus processos de desenvolvimento. São abordados também a importância dos processos de software e alguns métodos para avaliá-los, a documentação e validação das métricas proposta, alguns critérios de seleção para aplicação e a descrição de dois métodos que podem ser aplicados em conjunto com elas. O método de avaliação de usabilidade de processos, AUSP(Asessment Usability of Software Process) e os modelos de artefatos gerados durante a execução do método são descritos. Também será abordada a aplicação do método por meio de um estudo de caso e os trabalhos que poderão dar continuidade a este.

Apesar de inúmeros esforços nos últimos anos, buscas complexas ecientes em redes P2P de grande escala permanecem um problema em aberto e desaador. Replicações massivas de dados e de mensagens de buscas são duas estratégias comuns utilizadas para melhorar taxas de sucesso e tempos de resposta das diversas técnicas propostas. Entretanto, estratégias de replicação pró-ativas podem gerar uma quantidade signicativa de tráfego na rede se não forem tratadas com cuidado. Este trabalho propõe SplitQuest, um protocolo de busca exaustiva e controlada que utiliza uma estrutura leve para evitar replicações desnecessárias e acelerar a propagação de mensagens de buscas em redes P2P. Em SplitQuest, os pares da rede são organizados em grupos de replicação, nos quais cada par compartilha seu conteúdo com todos os demais membros e mensagens de buscas são propagadas uma única vez para cada grupo existente na rede. Ao evitar duplicações de mensagens de buscas, direcionar as mensagens para grupos disjuntos e explorar a heterogeneidade dos pares, SplitQuest é capaz de atingir altas taxas de sucesso e baixos tempos de resposta a custo bem mais baixo em termos do número de mensagens que a melhor soluções atualmente conhecida. O protocolo SplitQuest foi avaliado em diferentes cenários de simulação. Esses cenários incluem topologias sintéticas e traços de representações de redes reais com os mais variados tamanhos e características de dinamismo. Apresenta-se também neste trabalho, uma análise matemática da solução proposta para se estabelecer um limite superior no número de pares que uma mensagem de busca pode alcançar na rede.

O Ministério da Educação (MEC) disponibiliza uma série de bases de dados e informações das diversas modalidades de avaliações educacionais, através do Instituto de Estudos e Pesquisas em Educação Anísio Teixeira (INEP). A produção de dados e informações estatístico-educacionais de forma ágil e que retrate a realidade do setor educacional é um dos instrumentos básicos  de avaliação, planejamento e auxílio ao processo decisório para o estabelecimento de políticas de melhoria da educação brasileira. Assim, surge uma oportunidade de explorar métodos e  técnicas a fim de propor um ambiente integrador e facilitador para o acesso dos indicadores das avaliações educacionais na Internet. O principal problema a ser investigado será definir uma camada de integração entre as diversas aplicações Web (WebApps) e disponibilizar de forma efetiva a visualização dos dados obtidos, onde sua representação visual auxilie na tomada de decisões e seja alcançada intuitivamente através de uma interface com o usuário. A especificação e a implementação de uma arquitetura para plataforma intitulada Web-PIDE (Plataforma aberta  para Integração e avaliação de Dados Educacionais na Web) com requisitos de interoperabilidade que propicie um ambiente integrado de visualização e consulta a dados de avaliações educacionais é a principal motivação deste trabalho, pois os dados deste domínio possuem particularidades próprias, exigindo assim um  novo enfoque ao problema. O objetivo principal deste trabalho é abordar o problema da integração entre as WebApps da plataforma Web-PIDE, de forma que se mantenha as interfaces de visualização de dados em avaliações educacionais em um único repositório de conhecimento (ambiente integrador). Para validar e testar a abordagem serão selecionadas três ferramentas de diferentes contextos: ferramentas de visualização de dados, datawarehouse e consultas avançadas. Toda a plataforma será baseada em tecnologias de WebService e software livre.
 

Com o intuito de combater a proliferaçao do mosquito transmissor do vírus da dengue e,consequentemente, diminuir os casos de infecção humana pelo vírus, diversos larvicidas vêm sendo estudados recentemente por profissionais das áreas da saúde e afins. Nos últimos anos, pesquisadores da Universidade Católica Dom Bosco avaliam a eficácia de substâncias extraídas de plantas com potencial larvicida no combate às larvas desse inseto. Dentre os critérios utilizados na avaliação de uma substância, encontra-se a taxa de mortalidade das larvas. Essa taxa pode ser obtida por meio de observação visual periódica das larvas sujeitas à substância. No entanto, características humanas, como suscetibilidade à exaustão e subjetividade, podem comprometer a precisão dessa taxa, o que influencia na avaliação final do larvicida em questão. Por conta desse e de outros fatores, torna-se interessante a construção de sistemas computacionais para observação automática das larvas. Por se tratar de uma tarefa realizada com base em aspectos visuais, a aplicação de técnicas de visão computacional (VC) associadas a outras técnicas possivelmente é adequada ao desenvolvimento de tais sistemas. Nesse contexto, o grupo de pesquisadores em VC da universidade citada criou um projeto de pesquisa, denominado LARVIC, que visa automatizar a obtenção dessas taxas com auxílio da VC. Com o intuito de contribuir com o sistema em desenvolvimento nesse projeto, este trabalho investiga a aplicação de modelos de Markov ocultos como mecanismo de classificação de comportamentos de larvas. Como resultado, por meio da identificação da falência de larvas, pode-se obter, dentre outras informações, a taxa de mortalidade em cada experimento. Para isso, sequências de imagens de larvas vivas e mortas contidas em recipientes apropriados foram capturadas em laboratório e processadas por algoritmos de VC e áreas relacionadas para aquisição de informações que viabilizaram a análise da aplicação proposta. A investigação se fundamenta em três perspectivas, a saber: 1) as probabilidades iniciais dos modelos, utilizadas como base para o reajuste de probabilidades, 2) o critério de parada para a etapa de reajuste e 3) o modo de utilização dos modelos para classificação dos comportamentos. Foram consideradas probabilidades iniciais parcialmente aleatórias e pré-computadas manual e automaticamente. Para avaliação do critério de parada padrão utilizado nos experimentos, foram examinados outros critérios mais robustos. Como alternativa ao modo de classificação tradicionalmente utilizado, os modelos foram combinados com técnicas de aprendizagem de máquina, com o intuito de ampliar o desempenho dos classificadores. Para analisar cada perspectiva, foram executados diferentes experimentos através do uso de algoritmos provenientes de bibliotecas específicas e outras implementações aqui desenvolvidas. Por meio de análise baseada em taxas de acerto e gráficos sobre o desempenho, foi possível concluir que o desempenho dos classificadores baseados apenas em modelos de Markov ocultos, embora inferior ao de outros classificadores, foi considerável para a aplicação estudada.

A medida que a computação paralela vem deixando de ser um tópico a parte e isolado no mundo da computação para ser um tópico essencial e presente em todas as máquinas recentes, o estudo dos modelos e algoritmos paralelos passa a ser uma obrigação para os futuros cientistas da computação. Neste trabalho abordaremos os principais modelos de computação paralela, desde os modelos teóricos (PRAM) até os modelos reais (BSP,CGM, LogP) mostrando suas principais características, seus pontos de acerto e suas falhas ao modelar as arquiteturas paralelas reais. Dois problemas de grande importância em Programação Dinâmica foram estudados: o problema do Alinhamento Local e o problema do Produto da Cadeia de Matrizes. Para cada um dos problemas apresentados, estudamos e desenvolvemos algoritmos paralelos BSP/CGM usando o paradigma de frente de onda,os algoritmos foram implementados num cluster usando a biblioteca LAM-MPI e numagrid usando o middleware InteGrade. Os tempos obtidos foram os esperados de acordo com a análise de complexidade do modelo BSP/CGM e os resultados mostram que o overhead da computação em grid é satisfatório considerando as facilidades da mesma.

A pecuária de precisão de uma ferramenta cada vez mais utilizada para auxiliar no correto tratamento dos produtos, na busca de alimentos cada vez mais saudáveis, no controle adequado do negócio, visando ao crescimento da produtividade e no atendimento das demandas para conquista de novos mercados, tanto interno como externo. A pecuária de precisão introduz novas tecnologias de informação e comunicação no controle e automação da produção de carne. Em função disso, dispositivos eletrônicos tais como transponders RFID, balanças eletrônicas, GPS, leitores de códigos de barras, sensores de biometria,entre outros, são cada vez mais utilizados. Isso possibilita uma forma mais segura e e-ciente para identicação dos animais, pois elimina erros na transcrição manual de dados e a necessidade de contenção do animal. Com as informações de todas as ocorrências relevantes, tais como vacinas, regime alimentar, variação de peso, indícios de febre, etc, ao longo da vida do animal, podemos rastrear a origem de problemas ao longo de toda cadeia de produção. As aferições de temperatura em bovinos são feitas tradicionalmente por termômetro introduzido no reto do animal. Conforme estudos realizados na Embrapa Gado de Corte, a prega umbilical de o local ideal para implantação do transponder. Por isso, deve-se converter a temperatura medida pelo transponder implantado na prega umbilical em temperatura retal. Neste trabalho, estudamos a utilização de um novo dispositivo idealizado pela Embrapa Gado de Corte e propomos uma ferramenta para aferição remota da temperatura de bovinos da raça Brangus. Essa ferramenta possibilitarão monitoramento de variações da temperatura do rebanho, de forma segura, rápida e precisa. A ferramenta está integrada ao portal e-SAPI bovis e de mais um avanço no estudo da utilização de dispositivos eletrônicos na pecuária de precisão.

A Internet é um importante meio de transmissão de informação, de interação entre pessoas, realização de negócios, educação e serviços governamentais. Porém, problemas de acessibilidade no conteúdo Web têm contribuído para a exclusão de usuários, principalmente aqueles com algum tipo de deficiência.  Tal processo de exclusão culmina na problematização sobre Acessibilidade Web,  motivando pesquisas por métodos, técnicas e ferramentas específicas para oferecer ao desenvolvedor mecanismos que favoreçam o desenvolvimento de aplicações Web acessíveis. Neste contexto, este trabalho propõe um Modelo de Tarefas de Acessibilidade (MTA) inseridas nos subprocessos do Processo de Desenvolvimento da Norma ISO/IEC 12207 (Padrão para Tecnologia da Informação Processos do Ciclo de Vida do Software) para auxiliar a análise, projeto, implementação e avaliação  de softwares acessíveis.  De forma a oferecer uma ferramenta automatizada para auxiliar o desenvolvimento de aplicações Web acessíveis, a ferramenta de autoria Pantaneiro foi adaptada considerando um conjunto de tarefas do MTA e diretrizes do WCAG (Web Content Accessibility Guidelines) 2.0 Nível A. Um estudo de caso foi realizado com grupos de desenvolvedores utilizando o MTA e o Pantaneiro acessível com o objetivo de testar, avaliar e validar estes e investigar o quanto eles estão integrados na promoção da acessibilidade e; verificar se as seguintes estratégias: treinamento em acessibilidade Web, utilização do MTA como um modelo para guiar a acessibilidade no processo de desenvolvimento e, utilização do Pantaneiro como uma ferramenta de autoria que oferece suporte ao desenvolvimento de aplicações Web acessíveis, são eficientes na promoção da acessibilidade Web.

O objetivo geral deste trabalho é o estudo das técnicas de traçado de raios para renderização de cenas dinâmicas, estudo de dados para aceleração e desenvolvimento de soluções de traçado de raios para CUDA. Traçado de raios é uma técnica capaz de renderizar imagens através da simulação dos efeitos da luz sobre uma cena, portanto, como consequência, é capaz de reproduzir efeitos de sombreamento, reflexão e transparência de forma natural. Cenas dinâmicas são cenas onde os atores podem sofrer transformações ao longo do tempo, seja através de deformação ou mudança de posição. CUDA é uma arquitetura de hardware e software para desenvolvimento de aplicações para GPU. A estrutura de dados implementada neste trabalho é uma BVH, que é uma estrutura hierárquica de volumes envolventes, que visa produzir aceleração para o processo de interseção dos raios com os atores da cena. Como resultado final deste trabalho apresentamos três algoritmos de traçado de raios para GPU e um algoritmo de geração da BVH em GPU. O sistema é composto por um interpretador de uma gramática que descreve a cena, o traçador de raios, responsável pela geração da imagem, e uma interface para apresentação da imagem produzida.