PPGEE - Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação

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A Real-Time meta-heuristic-based safe navigation approach for mobile robots in unknown environments
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-02-19) Balza, Micael; Fernandes, Marcelo Augusto Costa; https://orcid.org/0000-0001-7536-2506; http://lattes.cnpq.br/3475337353676349; Silva, Sérgio Natan; Pedrosa, Diogo Pinheiro Fernandes; Oliveira, Fábio Fonseca de
Autonomous navigation in mobile robots is a complex challenge, particularly in unknown and dynamic environments where obstacle avoidance and real-time trajectory optimization are crucial. This work introduces the MetaHeuristic Real-Time Safe Navigation (MHRTSN) strategy, which integrates potential fields with population-based metaheuristics to enhance trajectory planning and navigation efficiency. The proposed strategy was evaluated through a series of simulations in different static and dynamic scenarios, comparing the performance of two versions: MetaHeuristic Real-Time Safe Navigation with Genetic Algorithm (MHRTSN-GA) and MetaHeuristic Real-Time Safe Navigation with Particle Swarm Optimization (MHRTSN-PSO). The evaluation considered key metrics such as displacement, distance traveled, CPU time, and clock time. The results indicate that both versions provide sub-optimal solutions, with MHRTSN-PSO demonstrating superior performance in terms of computational efficiency and convergence when using a small population size. Comparisons with existing approaches in the literature revealed that MHRTSN generated paths of similar length while maintaining a safer distance from obstacles. Thus, the proposed approach offers an efficient and safe solution for autonomous navigation in mobile robots, contributing to advancements in real-world robotic applications.
Uma abordagem comportamental para inserção de robôs em ambientes culturais
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2004-12-22) Antunes, Viviane André; Gonçalves, Luiz Marcos Garcia; ; http://lattes.cnpq.br/1562357566810393; ; http://lattes.cnpq.br/2494667199303191; Oliveira, Luiz Affonso Henderson Guedes de; ; http://lattes.cnpq.br/7987212907837941; Bianchi, Reinaldo Augusto da Costa; ; http://lattes.cnpq.br/2305603694791405
Neste trabalho, propomos metodologias e ferramentas computacionais visando inserir robôs em ambientes culturais. O objetivo é que um robô localizado em um contexto real (espaço cultural) possa representar tanto um usuário conectado ao sistema via Internet (avatar real para o visitante virtual), como também ter seu avatar em um ambiente de Realidade Mista (avatar para o robô no ambiente virtual). Nesse sentido, o robô e seu avatar deixam de ser meros objetos, real e virtual, e passam a ter uma função mais importante no cenário, podendo interferir no processo e tomar decisões. Para que esse serviço possa ser disponibilizado, desenvolvemos um módulo composto por um robô, ferramentas de comunicação e provemos maneiras de realizar a integração entre este e o ambiente virtual, bem como implementamos um conjunto de comportamentos com a finalidade de controle do protótipo no seu ambiente real. Estudamos ferramentas de software e Hardware disponíveis para a plataforma robótica usada nos experimentos, bem como desenvolvemos rotinas de testes para determinar suas potencialidades. Ainda, estudamos o modelo de controle baseado em comportamentos, planejamos e implementamos todos os comportamentos necessários à integração do robô aos ambientes real e virtual. Vários experimentos foram realizados para validação das metodologias e ferramentas desenvolvidas, permitindo concluir que as mesmas atendem de forma satisfatória ao propósito inicial para o qual foram desenvolvidas
Abordagem heurística baseada em busca em vizinhança variável para o agrupamento balanceado de dados pelo critério da soma mínima das distâncias quadráticas
(2016-08-22) Costa, Leandro Rochink; Aloise, Daniel; ; ; Martins, Allan de Medeiros; ; Aloise, Dário José;
Após vários avanços na tecnologia de captação e armazenamento de dados e do crescimento de aplicações que provêm novas informações, o número de elementos informacionais disponíveis é enorme tanto em volume quanto em variedade. Com esse aumento na quantidade de informações, a necessidade de entendê-los e resumi-los se tornou cada vez mais urgente. O Agrupamento Balanceado de Dados, do inglês Balanced Clustering, visa encontrar grupos de entidades similares que possuam aproximadamente o mesmo tamanho. Neste trabalho, é proposta uma nova abordagem heurística baseada na metaheurística Busca em Vizinhança Variável, do inglês Variable Neighborhood Search (VNS), e na metodologia Menos é mais, do inglês Less is more approach, para o problema de agrupamento de dados usando o critério da soma mínima das distâncias quadráticas com restrição de balanceamento dos grupos. Os algoritmos encontrados na literatura não são escaláveis ao passo que aumentamos o tamanho do problema para além de 5000 elementos de acordo com experimentos realizados nesta pesquisa. Os experimentos computacionais mostram que o método proposto supera o atual estado da arte neste problema.
Uma abordagem indireta para o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2011-12-19) Teixeira, Leonardo Rodrigues de Lima; Oliveira, Josenalde Barbosa de; ; http://lattes.cnpq.br/0503501772199456; ; http://lattes.cnpq.br/8435923730992064; Araújo, Aldayr Dantas de; ; http://lattes.cnpq.br/3165031680223608; Cunha, Caio Dorneles; ; http://lattes.cnpq.br/2348572465951605; Oliveira, Tiago Roux de; ; http://lattes.cnpq.br/2236381891580848
Nesse trabalho é proposta uma abordagem indireta para o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC), o qual une as características transitórias e de robustez típicas dos Sistemas a Estrutura Variável, mais especificamente do Controlador Adaptativo por Modelo de Referência e Estrutura Variável (VS-MRAC), com um sinal de controle suave em regime permanente, típico dos Controladores Adaptativos convencionais, como o Controlador Adaptativo por Modelo de Referência (MRAC). O objetivo é proporcionar uma maneira mais intuitiva de realizar o projeto do controlador, baseado nos parâmetros físicos da planta, tais como: resistência, momento de inércia, capacitância, dentre outros. Adicionalmente, com a finalidade de seguir a linha evolutiva dos controladores diretos, será proposta uma versão indireta para o Controlador Adaptativo Binário por Modelo de Referência (B-MRAC), o qual foi precursor na tentativa de atuar tanto como MRAC quanto como VS-MRAC, a depender de um parâmetro fixo pré-definido
Uma abordagem orientada a dados para a criação de um indicador de habitabilidade baseado na API da UBER
(2020-01-24) Oliveira, Gisliany Lillian Alves de; Silva, Ivanovitch Medeiros Dantas da; ; ; Lima, Luciana Conceição de; ; Oliveira, Luiz Affonso Henderson Guedes de; ; Endo, Patricia Takako;
Um dos dilemas globais refere-se à acelerada transição urbana vivida nas últimas décadas. Por isso, é de suma importância a promoção de um desenvolvimento urbano sustentável para acomodar esse crescimento populacional. Nesse sentido, surge o conceito de habitabilidade, um princípio que combina atributos econômicos, sociais e ambientais a fim de promover a qualidade de vida e o bem-estar, e que é amplamente tratado na Nova Agenda Urbana (NAU) adotada pela Organização das Nações Unidas (ONU) em 2016. A NAU define políticas para promover a consolidação dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), particularmente o Objetivo 11, focado em um futuro pró-urbano. Para efetivar tais objetivos é preciso acompanhar o andamento da sua implementação através de indicadores, contexto em que a habitabilidade pode se enquadrar como um indicador para esse propósito. Todavia, há um impasse relacionado à indisponibilidade, má qualidade e agregação dos dados existentes, dificultando esse monitoramento. Nesse cenário, este trabalho propõe a criação de um indicador de habitabilidade que, além dos dados tradicionais dos censos e de outros estudos oficiais, também utilize fontes de dados alternativas, como as disponibilizadas pela Uber, um serviço popular de viagens. Presumindo que o comportamento do serviço da Uber possa refletir a dimensão da habitabilidade, uma abordagem orientada à dados (ciência de dados) baseada na análise exploratória e espacial dos dados foi então conduzida, utilizando as Estimativas de Tempo até o Embarque (ETE) da Uber coletadas para o município brasileiro de Natal (RN). Uma estrutura própria de coleta contínua foi utilizada e uma análise do mecanismo de ausências dos dados foi feita para posterior tratamento por meio de uma técnica de imputação múltipla. A abordagem orientada a dados objetiva, por fim, a criação de um indicador composto, de tal modo que esse indicador possa representar, em algum nível, a habitabilidade para a cidade natalense. Em linhas gerais, para criar o indicador mencionado, efetuou-se uma análise multivariada seguida da aplicação de técnicas de ponderação e agregação sobre os dados da Uber e os dados das pesquisas tradicionais. A metodologia proposta foi aplicada em dois diferentes níveis de agregação espacial: Bairros e Unidades de Desenvolvimento Humano (UDH). Os resultados das análises mostraram como o serviço da Uber varia espacialmente e como ele reage a mudanças climáticas, festividades e outros eventos, além de apresentarem as relações desses dados com indicadores sociais e infraestruturais. Observou-se também que diferentes níveis de agregação espacial causam influências sobre as ETE da Uber e seu relacionamento com as variáveis socioeconômicas. Por fim, o indicador proposto foi criado para as UDH, podendo ser aplicado no monitoramento do desenvolvimento sustentável. Concluiu-se ainda que nas regiões administrativas Oeste e Norte de Natal há uma predominância de localidades com os piores indicadores de habitabilidade.
Uma abordagem para geração e visualização de regras de associação de acesso a conteúdos de portal de notícias
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-05) Salviano, Tayná Arruda Câmara da Silva; Oliveira, Luiz Affonso Henderson Guedes de; https://orcid.org/0000-0003-2690-1563; http://lattes.cnpq.br/7987212907837941; http://lattes.cnpq.br/4101523484615929; Costa, Daniel Gouveia; Silva, Ivanovitch Medeiros Dantas da; https://orcid.org/0000-0002-0116-6489; http://lattes.cnpq.br/3608440944832201
Esta dissertação tem como objetivo propor e validar uma abordagem para geração e visualização de regras de associação e regras de sequências obtidas a partir dos dados de histórico de acesso de conteúdo de uma revista brasileira. A abordagem proposta é composta de quatro fases: análise exploratória de dados (EDA- Exploratory Data Analisis), pré-processamento dos dados, geração de regras de associação e sequência e visualização dos resultados. Para geração das regras de associação, foram utilizados os algoritmos Apriori e o FP-Growth. Para a geração de regras de sequência, utilizou-se o algoritmo SPADE. Foram utilizados gráficos de coordenadas paralelas para visualização das regras de associação e grafos para visualização das regras de sequência. Assim, um aspecto destacado da abordagem proposta é a visualização das regras obtidas utilizando-se recursos gráficos para potencializar a análise dos resultados no apoio a decisões de negócio e contribuir com o mapeamento do perfil de acesso dos usuários. A proposta foi validada utilizando-se dados advindos de acesso de usuário de um portal digital de notícias.
Uma abordagem para manipulação de informações geográficas utilizando Scalable Vectors Graphics
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2006-02-17) Cabral, Igor Pinheiro de Sales; Gonçalves, Luiz Marcos Garcia; ; http://lattes.cnpq.br/1562357566810393; ; http://lattes.cnpq.br/2299015049616828; Soares, Valéria Gonçalves; ; http://lattes.cnpq.br/0187018118567986; Amaral, Ricardo Farias do; ; http://lattes.cnpq.br/5120081491389865; Brito Júnior, Agostinho de Medeiros; ; http://lattes.cnpq.br/0958617290020120
Neste trabalho, propomos um Sistema de Informações Geográficas voltado para a Web que sirva de ferramenta base para o tratamento e estudo de questões relacionadas com o meio-ambiente e gestão de cidades, baseado no uso do padrão Scalable Vector Graphics (SVG) para desenvolvimento gráfico na Web. O projeto utiliza o conceito de criação remota e em tempo real de mapas através do acesso ao banco de dados pelas instruções executadas pelos browsers na rede mundial de computadores. Inicialmente a ênfase será direcionada aos parrachos de Maracajaú, localizado no litoral do Rio Grande do Norte, e logo após a um estudo realizado na região Nordeste da Suíça em que se propõe a substituição do MapServer pelo sistema a ser discutido. Dessa forma, serão debatidos resultados que demonstram a maior capacidade de representação de dados geográficos mediante a utilização de códigos padronizados e fontes abertas, tais como Extensible Markup Language (XML), Document Object Model (DOM), linguagens de script ECMAScript/ JavaScript e Hypertext Preprocessor (PHP), bem como o Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados PostgreSQL e sua extensão, o PostGIS
Acelerando algoritmos de baixo nível em visão robótica com hardware reconfigurável
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2011-02-18) Araújo, Gianna Rodrigues de; Gonçalves, Luiz Marcos Garcia; ; http://lattes.cnpq.br/1562357566810393; ; http://lattes.cnpq.br/0664451614573664; Escarcina, Raquel Esperanza Patiño; ; http://lattes.cnpq.br/2187256941320925; Oliveira, José Alberto Nicolau de; ; http://lattes.cnpq.br/2871134011057075; Dantas, Rummenigge Rudson; ; http://lattes.cnpq.br/1868960602254610
Um desafio que ainda resta no campo da robótica é como fazer um robô reagir em tempo real a estímulos visuais. Técnicas tradicionais de visão robótica usadas para resolver este problema ainda são muito caras tomando muito tempo quando se usa processadores convencionais. Algoritmos simples com filtragem em imagens ou operações de morfologia matemática podem tomar muito tempo de execução. Pesquisadores têm implementado algoritmos de processamento de imagens em dispositivos de hardware com alto grau de paralelismo, visando diminuir o tempo de processamento nos algoritmos, com bons resultados. Usando técnicas de processamento de imagens implementadas em hardware e um sistema orientado a plataforma que usa o processador Nios II, propomos um método que usa processamento em hardware e programação baseada a eventos, para simplificar sistemas baseados em visão, enquanto que, ao mesmo tempo, conseguimos acelerar algumas partes dos algoritmos usados
Acoplador e linha de lâmina unilateral e bilateral com substrato fotônico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2006-07-06) Brito, Davi Bibiano; Fernandes, Humberto César Chaves; ; http://lattes.cnpq.br/0246709532151067; ; http://lattes.cnpq.br/6208419870320644; Silva, Paulo Henrique da Fonseca; ; http://lattes.cnpq.br/0656625630248917; Silva, Sandro Gonçalves da; ; http://lattes.cnpq.br/6122570451445215; Sousa, Fernando Rangel de; ; http://lattes.cnpq.br/9092018794878372
O presente trabalho tem como objetivo caracterizar e utilizar os parâmetros de estruturas planares construídas com linhas de lâminas visando a sua utilização em circuitos, com materiais fotônicos do tipo PBG Photonic Band Gap como substrato, operando nas faixas de ondas milimétricas e ópticas. A teoria PBG será aplicada para a obtenção da permissividade relativa para as polarizações s e p dos substratos compostos de material fotônico PBG. Os parâmetros considerados na caracterização das estruturas são a constante de propagação complexa e a impedância característica, de linhas de lâmina unilaterais e bilaterais, que foram obtidos através da utilização do método da Linha de Transmissão Transversa LTT com o auxílio do Método dos Momentos. Nesse trabalho foi realizado ainda, um estudo do funcionamento do acoplador com linha de lâmina unilateral assimétrica com substrato fotônico. Esta pesquisa abre perspectivas para novos trabalhos nesta moderna área. A análise teórica computacional desse trabalho se mostrou precisa, com comparações de outros trabalhos, podendo ser empregada em outros dispositivos que utilizem a linha de lâmina como estrutura básica, e materiais ópticos. Resultados numérico-computacionais em forma de gráfico em duas e três dimensões para todas as análises realizadas são apresentados, para as estruturas propostas que tem como substratos materiais fotônicos. São apresentadas conclusões e sugestões para a continuidade deste trabalho
Adaptação de segundo nível como técnica de estimação de parâmetros e sua aplicação ao controle adaptativo por modelo de referência
(2018-01-31) Gushiken, Pedro Yochinori; Araújo, Aldayr Dantas de; ; ; Oliveira, Josenalde Barbosa de; ; Silva Júnior, Francisco das Chagas da;
Neste trabalho mostramos a técnica de estimação de parâmetros para plantas lineares invariantes no tempo conhecida como adaptação de segundo nível baseada em múltiplos modelos de identificação por regressão linear, tanto para o caso de uma planta de ordem 1 quanto para o caso de uma planta de ordem n onde apenas a entrada e a saída da planta estão disponíveis para medição (SISO). Propomos uma modificação na lei adaptativa da adaptação de segundo nível baseada no acúmulo de informações do transitório. Em todos os casos verificamos por simulação que as estimativas entregues pela adaptação de segundo nível convergem muito mais rapidamente para os valores corretos que as estimativas entregues por modelos de identificação individuais e que a modificação proposta aumenta a velocidade e suaviza a convergência das estimativas. Aplicamos a adaptação de segundo nível com base em modelos de identificação por regressão linear atualizados pelo método do gradiente ao problema do controle adaptativo por modelo de referência (MRAC) de uma planta SISO de ordem 1 e ao caso de uma planta de ordem n e grau relativo unitário, este caso com o gradiente normalizado. Resultados de simulação mostram que o sinal de controle gerado com adaptação de segundo nível produz melhores resultados de rastreamento do modelo de referência quando comparada aos modelos de identificação individuais. Além disso, comparamos o MRAC indireto baseado em adaptação de segundo nível ao Controle Adaptativo por Modelo de Referência e Estrutura Variável (VS-MRAC).
Ajuste automático e otimização do tempo de espera (Idle time) em bombeio mecânico de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2002-12-10) Barros Filho, Jaime; Alsina, Pablo Javier; Assmann, Benno Waldemar; ; ; http://lattes.cnpq.br/3653597363789712; ; Maitelli, André Laurindo; ; http://lattes.cnpq.br/0477027244297797; Silva, José Felício da; ; http://lattes.cnpq.br/2957228356035337
O presente trabalho apresenta proposta de um algoritmo que objetiva o controle e a otimização do tempo de espera a ser aplicado em poços de produção de petróleo equipados com bombeio mecânico. O algoritmo foi totalmente elaborado através de subsídios da literatura existente e de dados coletados de dois poços pilotos de campos de petróleo da área terrestre da Bacia Potiguar. Conceitos de engenharia de petróleo tais como submergência, pancada de fluido, Basic Sediments and Water (BSW), lnflow Performance Relationship (IPR), pressão do reservatório, pressão em fluxo, entre outros, foram incorporados ao algoritmo por um tratamento matemático desenvolvido a partir de um poço típico, para daí ser estendido aos casos gerais. A otimização favorecerá o aproveitamento máximo do potencial de produção do poço com o menor número de ciclos da unidade de bombeio, refletindo diretamente na redução de custos operacionais e do consumo de energia elétrica
Ajuste de controlador PI mmbarcado em CLP baseado em estimativa de robustez
(2017-12-22) Rego, Everton José de Castro; Dorea, Carlos Eduardo Trabuco; ; ; Maitelli, André Laurindo; ; Gabriel Filho, Oscar; ; Barros, Péricles Rezende;
O controle automático de processos é uma demanda crescente nas indústrias que buscam técnicas que automatizem a sintonia dos sistemas de controle e que garantam eficiência, qualidade e segurança. Este trabalho tem como objetivo implementar um método de avaliação e ressintonia de controladores PI em Controlador Lógico Programável (CLP), a fim de melhorar a robustez do sistema. O método é inspirado em trabalhos já existentes na literatura e possui duas etapas, a primeira etapa é de avaliação de robustez do controlador, em que se estima suas margens de ganho e de fase. Na segunda etapa, os parâmetros do controlador PI são corrigidos para assegurar que os critérios de robustez não sejam violados. Pretendeu-se programar o método diretamente num CLP para que funcione em conjunto com o seu controlador. Inicialmente, resultados de simulações numéricas são apresentados para ilustrar o funcionamento do método. Em seguida, é descrita a implementação do método por meio da programação de CLP. Resultados de experimentos em plantas reais controladas por CLP ilustram a efetividade do método.
Ajuste de controlador PID por método de autossintonia baseado em estimativa de robustez
(2019-07-05) Pontarolo, Luiz André; Dorea, Carlos Eduardo Trabuco; ; ; Maitelli, André Laurindo; ; Gabriel Filho, Oscar;
Este trabalho propõe um método de autossintonia de controladores PID, de modo a garantir robustez ao sistema, sendo implementado em Controlador Lógico Programável (CLP) por meio de experimentos do relé, com a possibilidade de ser aplicado em controladores PI-D. O método de autossintonia proposto foi elaborado por meio da adaptação de métodos voltados para controladores PI já existentes, com o objetivo de utilizar poucas estruturas iterativas, permitindo a implementação em CLP, assim como melhorar o desempenho na resposta transitória do sistema. A robustez é obtida pela máxima sensibilidade do sistema, sendo estabelecida pelo usuário. Os experimentos do relé fornecem pontos de resposta em frequência que permitem o cálculo de parâmetros que modificam os termos originais do controlador, de modo a retirar os pontos do interior do círculo de máxima sensibilidade. Os resultados de aplicações em dois CLP, de sistemas didáticos distintos, permitiram a comparação com um método de ajuste de controlador PI existente e a demonstração da eficácia do método.
Algoritmo eficiente para aquisição de sinais de GPS por software
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-01-29) Silva, Fabrício Costa; Souza, Samuel Xavier de; ; http://lattes.cnpq.br/9892239670106361; ; http://lattes.cnpq.br/6849571199516465; Silveira, Luiz Felipe de Queiroz; ; http://lattes.cnpq.br/4139452169580807; Mota, Francisco das Chagas; ; http://lattes.cnpq.br/1640808531484356; Gurjão, Edmar Candeia; ; http://lattes.cnpq.br/9200464668550566
O NAVSTAR/GPS (NAVigation System with Timing And Ranging/Global Po- sitioning System), mais conhecido por GPS, _e um sistema de navegacão baseado em sat_elites desenvolvido pelo departamento de defesa norte-americano em meados de 1970. Criado inicialmente para fins militares, o GPS foi adaptado para o uso civil. Para fazer a localização, o receptor precisa fazer a aquisição de sinais dos satélites visíveis. Essa etapa é de extrema importância, pois é responsável pela detecção dos satélites visíveis, calculando suas respectivas frequências e fases iniciais. Esse processo pode demandar bastante tempo de processamento e precisa ser implementado de forma eficiente. Várias técnicas são utilizadas atualmente, mas a maioria delas colocam em conflito questões de projeto tais como, complexidade computacional, tempo de aquisição e recursos computacionais. Objetivando equilibrar essas questões, foi desenvolvido um método que reduz a complexidade do processo de aquisição utilizando algumas estratégias, a saber, redução do efeito doppler, amostras e tamanho do sinal utilizados, além do paralelismo. Essa estratégia é dividida em dois passos, um grosseiro em todo o espaço de busca e um fino apenas na região identificada previamente pela primeira etapa. Devido a busca grosseira, o limiar do algoritmo convencional não era mais aceitável. Nesse sentido, um novo limiar foi estabelecido baseado na variância dos picos de correlação. Inicialmente, é feita uma busca com pouca precisão comparando a variância dos cinco maiores picos de correlação encontrados. Caso a variância ultrapasse um certo limiar, a região de maior pico torna-se candidata à detecção. Por fim, essa região passa por um refinamento para se ter a certeza de detecção. Os resultados mostram que houve uma redução significativa na complexidade e no tempo de execução, sem que tenha sido necessário utilizar algoritmos muito complexos.
Um algoritmo evolucionário para o problema dinâmico de localização de facilidades com capacidades modulares
(2017-06-30) Silva, Allyson Fernandes da Costa; Aloise, Daniel; http://lattes.cnpq.br/5093210888872414; http://lattes.cnpq.br/4085705523195613; Fernandes, Marcelo Augusto Costa; http://lattes.cnpq.br/3475337353676349; Rocha, Caroline Thennecy de Medeiros; http://lattes.cnpq.br/8358112426847555; Coelho, Leandro Callegari; http://lattes.cnpq.br/5085659938072564
Problemas de localização buscam determinar as melhores posições onde devem ser instaladas facilidades de modo a atender demandas existentes. Pela vasta aplicabilidade da área, diversas características já foram importadas aos modelos para melhor representar situações práticas. Uma delas generaliza os modelos clássicos para situações em que decisões de localização devem ser tomadas periodicamente. Outra, permite que modelos tratem do dimensionamento das capacidades como uma variável do problema. O Problema Dinâmico de Localização de Facilidades com Capacidades Modulares unifica estas e outras características presentes em problemas de localização num único e generalizado modelo. Este problema foi recentemente formulado na literatura, onde uma abordagem exata foi introduzida e aplicada a instâncias derivadas de um estudo de caso no contexto da exploração de recursos florestais. Neste trabalho será apresentado um método alternativo para resolver o mesmo problema. O método escolhido utiliza a estrutura da metaheurística Algoritmo Genético e a hibridiza com uma rotina de Descida em Vizinhança Variável com três vizinhanças de busca adaptadas de vizinhanças aplicadas a outros problemas de localização. Experimentos atestaram a efetividade da metaheurística híbrida desenvolvida em comparação à aplicação dos métodos puros. Na comparação com o método exato, a heurística se mostrou competente ao chegar a soluções até 0,02% de distância do ótimo na maioria das instâncias testadas.
Um algoritmo online e evolutivo para compressão automática de dados em cenários de IoT
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-07-23) Signoretti, Gabriel Lucas Albuquerque Maia; Silva, Ivanovitch Medeiros Dantas da; http://lattes.cnpq.br/3608440944832201; http://lattes.cnpq.br/3335383471638892; Leitão, Gustavo Bezerra Paz; http://lattes.cnpq.br/6766556258983738; Villanueva, Juan Moises Mauricio; http://lattes.cnpq.br/1446817462218646; Oliveira, Luiz Affonso Henderson Guedes de; http://lattes.cnpq.br/7987212907837941
Com o avanço e adoção em massa de soluções no campo de Internet das Coisas (IoT) e cidades conectadas, o número de dispositivos e sensores conectados à rede tende a crescer exponencialmente. Nesse cenário, a transmissão e armazenamento do crescente volume de dados trazem novos desafios. Quando dispositivos transmitem dados potencialmente irrelevantes ou redundantes, há um maior gasto de energia e processamento, além do uso desnecessário do canal de comunicação. Dessa forma, soluções de compressão de dados localmente nos próprios dispositivos de IoT se tornam cada vez mais atrativas, possibilitando a eliminação de amostras que teriam pouca ou nenhuma contribuição para a aplicação, de forma a reduzir significativamente o volume de dados necessários para representar as informações. No entanto, tais dispositivos presentes hoje no mercado tem sérias limitações de armazenamento e poder de processamento. A fim de circundar tais limitações, surge o campo de TinyML, que busca maneiras de implementar modelos de aprendizado de máquina em dispositivos de baixa potência. Dado esse contexto, um dos setores que mais pode se beneficiar dessas novas tecnologias é a indústria automobilística, pois atualmente todos os carros produzidos devem ser instrumentados com uma série de sensores. Dessa forma, ao conectar um dispositivo inteligente no veículo, é possível fazer um processamento local dos dados e transmiti-los para um servidor remoto posteriormente. Nesse contexto, o presente trabalho propõe o desenvolvimento de um novo algoritmo de compressão de dados online, não supervisionado, e automaticamente adaptável para aplicações de IoT. A abordagem proposta é chamada de Tiny Anomaly Compressor (TAC) e é baseada na excentricidade de dados e não requer modelos matemáticos previamente estabelecidos ou quaisquer suposições sobre a distribuição de dados. Para testar a eficácia da solução e validá-la foram realizados dois testes com diferentes objetivos. Primeiramente foi desenvolvida uma análise comparativa em dois conjuntos de dados do mundo real com dois outros algoritmos da literatura, o Swing Door Trending (SDT) e o Discrete Cosine Transform (DCT). Por fim, a proposta foi embarcada em um dispositivo IoT baseado em um Arduino e conectado a um carro com o propósito de verificar o impacto do algoritmo no tempo de processamento das operações primárias do sistema. Os resultados obtidos mostram ser possível alcançar altas taxas de compressão sem impactos significativos no erro gerado e no processamento do sistema.
Um algoritmo paralelo eficiente de migração reversa no tempo (rtm) 3d com granularidade fina
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-01-30) Assis, Ítalo Augusto Souza de; Souza, Samuel Xavier de; ; http://lattes.cnpq.br/9892239670106361; ; http://lattes.cnpq.br/1790664811439928; Aloise, Daniel; ; http://lattes.cnpq.br/5093210888872414; Maciel, Rosângela Correa; ; http://lattes.cnpq.br/3815748377917013; Pestana, Reynam da Cruz; ; http://lattes.cnpq.br/7927685281122435
O algoritmo de migração reversa no tempo (RTM) tem sido amplamente utilizado na indústria sísmica para gerar imagens do subsolo e, assim, reduzir os riscos de exploração de petróleo e gás. Seu uso em larga escala é devido a sua alta qualidade no imageamento do subsolo. O RTM é também conhecido pelo seu alto custo computacional. Por essa razão, técnicas de computação paralela têm sido utilizadas em suas implementações. Em geral, as abordagens paralelas para o RTM utilizam uma granularidade grossa, dividindo o processamento de um subconjunto de tiros sísmicos entre nós de sistemas distribuí- dos. A abordagem paralela com granularidade grossa para o RTM tem se mostrado bastante eficiente uma vez que o processamento de cada tiro sísmico pode ser realizado de forma independente. Todavia, os nós dos sistemas distribuídos atuais são, em geral, equipamentos com diversos elementos de processamento sob uma arquitetura com memória compartilhada. Assim, o desempenho do algoritmo de RTM pode ser consideravelmente melhorado com a utilização de uma abordagem paralela com granularidade fina para o processamento designado a cada nó. Por essa razão, este trabalho apresenta um algoritmo paralelo eficiente de migração reversa no tempo em 3D com granularidade fina utilizando o padrão OpenMP como modelo de programação. O algoritmo de propagação da onda acústica 3D compõe grande parte do RTM. Foram analisados diferentes balanceamentos de carga a fim de minimizar possíveis perdas de desempenho paralelo nesta fase. Os resultados encontrados serviram como base para a implementação das outras fases do RTM: a retropropagação e a condição de imagem. O algoritmo proposto foi testado com dados sintéticos representando algumas das possíveis estruturas do subsolo. Métricas como speedup e eficiência foram utilizadas para analisar seu desempenho paralelo. As seções migradas mostram que o algoritmo obteve um desempenho satisfatório na identificação das estruturas da subsuperfície. Já as análises de desempenho paralelo explicitam a escalabilidade dos algoritmos alcançando um speedup de 22,46 para a propagação da onda e 16,95 para o RTM, ambos com 24 threads.
Algoritmo SOM com estrutura hierárquica e dinâmica aplicado a compressão de imagens
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2002-06-21) Barbalho, José Marinho; Costa, José Alfredo Ferreira; Dória Neto, Adrião Duarte; ; http://lattes.cnpq.br/1987295209521433; ; http://lattes.cnpq.br/9745845064013172; ; Netto, Marcio Luiz de Andrade; ; http://lattes.cnpq.br/3845987167494193; Alsina, Pablo Javier; ; http://lattes.cnpq.br/3653597363789712
Neste trabalho é apresentada a implementação do algoritmo SOM (Self Organizing Maps) ou rede neural de Kohonen na forma de estruturas hierárquicas, aplicadas à compressão de imagens. O objetivo desta abordagem é desenvolver um algoritmo SOM Hierárquico com estrutura estática e um outro com estrutura dinâmica para gerar codebooks (livros de códigos) no processo de Quantização Vetorial (VQ) da imagem; reduzindo o tempo de processamento e obtendo uma boa taxa de compressão de imagens com um comprometimento mínimo da qualidade em relação à imagem original. As duas redes neurais auto-organizáveis aqui desenvolvidas, foram denominadas de HSOM, para caso estático e de DHSOM, para caso dinâmico. Na primeira, a estrutura hierárquica é previamente definida e na segunda essa estrutura se desenvolve de forma automática de acordo com regras heurísticas propostas neste trabalho, que exploram os dados do conjunto de treinamento sem que haja necessidade de utilização de parâmetros externos. As regras heurísticas determinam a dinâmica de crescimento da rede, o critério de poda de ramificações da rede, a flexibilidade da rede e o tamanho dos mapas filhos.O algoritmo LBG (Linde-Buzo-Gray) ou K-means, um dos mais utilizado para desenvolver codebooks para quantização vetorial, serviu justamente com o algoritmo de Kohonen na sua forma básica, isto é, não hierárquica, como referência para comparar o desempenho dos algoritmos aqui propostos. Uma análise de desempenho entre as duas estruturas hierárquicas é também realizada neste trabalho. A eficiência do processamento proposto é verificada pela redução na complexidade computacional em relação aos algoritmos tradicionais, bem como, através das análises quantitativas das imagens reconstruídas em função dos parâmetros: (PSNR) relação sinal-ruído de pico e (MSE) erro médio quadrático
Algoritmos genéricos para otimização de uma arquitetura de controle inteligente híerárquico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2005-12-19) Fonseca, Carlos André Guerra; Araújo, Fábio Meneghetti Ugulino de; ; http://lattes.cnpq.br/5473196176458886; ; http://lattes.cnpq.br/1248769578796092; Araújo, Clivaldo Silva de; ; http://lattes.cnpq.br/9391199147153785; Maitelli, André Laurindo; ; http://lattes.cnpq.br/0477027244297797
Nesse trabalho apresenta-se um esquema de controle hierárquico, utilizado para controlar um sistema eletromecânico, em que um supervisor inteligente, baseado em lógica nebulosa, faz a fusão de sinais de controle oriundos de dois controladores: um robusto e um nebuloso do tipo Takagi-Sugeno-Kang. Através da combinação de sinais de controle busca-se a simplificação no projeto de controladores e a obtenção de melhores desempenhos. Nessa pesquisa o controlador robusto é projetado com base no modelo linearizado, do sistema eletromecânico. No projeto desse controlador objetivou-se uma resposta rápida, com uma rápida acomodação e uma boa rejeição a distúrbios. O controlador nebuloso é sintonizado, através de um algoritmo genético, com base no modelo não linear, buscando uma boa velocidade no rastreamento de referências, com sinais de controle dentro dos limites de saturação do servo-atuador. O supervisor também foi sintonizado por um algoritmo genético. Esse sistema de controle demonstra então, a combinação de técnicas de controle distintas para resolver um problema em que técnicas de controle linear podem não propiciar uma solução adequada, devido ao fato do problema apresentar especificações conflitantes. O objetivo principal é suprimir vibrações mecânicas obedecendo a critérios de desempenho previamente estipulados. Através de simulações digitais avaliou-se o desempenho do sistema controlado, examinou-se a supressão de vibrações no que diz respeito ao seguimento de referência na presença de distúrbios. Os resultados obtidos são comparados com os apresentados em Araújo (2002), de forma a comprovar a eficiência do método de obtenção automática dos parâmetros de sistemas nebulosos
Algoritmos genéticos aplicados a um comitê de LS-SVM em problemas de classificação
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2013-01-31) Padilha, Carlos Alberto de Araújo; Dória Neto, Adrião Duarte; ; http://lattes.cnpq.br/1987295209521433; ; http://lattes.cnpq.br/3020236775004881; Canuto, Anne Magaly de Paula; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4790093J8; Melo, Jorge Dantas de; ; http://lattes.cnpq.br/7325007451912598; Ludermir, Teresa Bernarda; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781122D6
A classificação de padrões é uma das subáreas do aprendizado de máquina que possui maior destaque. Entre as várias técnicas para resolver problemas de classificação de padrões, as Máquinas de Vetor de Suporte (do inglês, Support Vector Machines ou SVM) recebem grande ênfase, devido a sua facilidade de uso e boa capacidade de generalização. A formulação por Mínimos Quadrados da SVM (do inglês, Least Squares Support Vector Machines ou LS-SVM) encontra um hiperplano de separação ótima através da solução de um sistema de equações lineares, evitando assim o uso da programação quadrática implementada na SVM. As LS-SVMs fornecem alguns parâmetros livres que precisam ser corretamente selecionados para alcançar resultados satisfatórios em uma determinada tarefa. Apesar das LS-SVMs possuir elevado desempenho, várias ferramentas tem sido desenvolvidas para aprimorá-la, principalmente o desenvolvimento de novos métodos de classificação e a utilização de comitês de máquinas, ou seja, a combinação de vários classificadores. Neste trabalho, nós propomos tanto o uso de um comitê de máquinas quanto o uso de um Algoritmo Genético (AG), algoritmo de busca baseada na evolução das espécies, para aprimorar o poder de classificação da LS-SVM. Na construção desse comitê, utilizamos uma seleção aleatória de atributos do problema original, que divide o problema original em outros menores onde cada classificador do comitê vai atuar. Então, aplicamos o AG para encontrar valores efetivos para os parâmetros de cada LS-SVM e também encontrando um vetor de pesos, medindo a importância de cada máquina na classificação final. Por fim, a classificação final é dada por uma combinação linear das respostas de cada máquina ponderadas pelos pesos. Foram utilizados vários problemas de classificação, tidos como benchmarks, para avaliar o desempenho do algoritmo e comparamos os resultados obtidos com outros classificadores

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