Ciências Exatas e Tecnológicas
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Item Geração automática de banco de dados para gestão municipal a partir de informação geográfica voluntária exportada da plataforma openstreetmap(Universidade Federal de Viçosa, 2019-10-17) Sperandio, Vinícius Garcia; Lisboa Filho, Jugurta; http://lattes.cnpq.br/4938201760364308As restrições existentes no orçamento de pequenos e médios municípios, para o financiamento de projetos cartográficos provocou uma redução na produção de informação geográfica oficial. Entretanto, a facilidade de acesso a aparelhos eletrônicos moveis com geolocalizador, fez com que o mapeamento realizado através de Informação Geográfica Voluntária (VGI) ultrapassasse os métodos convencionais disponíveis, dada à simplicidade e baixo custo, sendo uma excelente alternativa para que os municípios tenham acesso a informações geográficas para auxílio nas tomadas de decisões. O presente trabalho apresenta um método e a ferramenta OSM2Diagram para extração de dados da plataforma OpenStreetMap visando a construção de uma base de dados geográfica para a gestão municipal de municípios de pequeno e médio porte, além do desenvolvimento do WebMap OSMCityView. A ferramenta OSM2Diagram possui a capacidade de produzir de modo automatizado o esquema conceitual da área exportada, além dos arquivos em formato Shapefile para visualização e análise em um software de Sistema de Informação Geográfica (SIG), em um sistema WebGIS ou serem armazenados em um Sistema Gerenciador de Banco de Dados Geográficos com capacidade para dados espaciais, como o sistema PostGIS. Um segundo produto desenvolvido nesta pesquisa foi um sistema WebMap, chamado OSMCityView, o qual permite ao gestor, ou qualquer cidadão, consultar informações geográficas sobre seu município a partir de um navegador Web. O potencial de uso do método e a funcionalidade dos sistemas desenvolvidos foram testados por meio do desenvolvimento de um estudo de caso tendo como alvo a cidade de Ubá, localizada na Zona da Mata do estado de Minas Gerais. Além de gerar um banco de dados geográfico estruturado no PostGIS, o estudo de caso mostrou exemplos de análises espaciais potenciais, realizadas por meio do SIG QGIS, que podem auxiliar o gestor na tomada de decisão. Palavras-chave: Banco de dados geográficos. OpenStreetMap. Informação Geográfica Voluntária. Gestão municipal.Item Detecção e visualização de subestruturas comuns na interface proteína-ligante no nível atômico através de mineração de subgrafos frequentes(Universidade Federal de Viçosa, 2018-02-21) Ribeiro, Vagner Soares; Silveira, Sabrina de Azevedo; http://lattes.cnpq.br/8094348015333788O volume de dados disponíveis sobre sequências e estruturas de proteínas vem cres- cendo rapidamente ao longo dos últimos anos. Por exemplo, o banco de dados de sequências Uniprot possui hoje mais de 500.000 sequências revisadas manualmente e outras 107 milhões automaticamente anotadas. A quantidade de estruturas dis- poníveis é menor, mas ainda assim bem extensa, onde temos no PDB (Protein Data Bank), principal repositório de estruturas proteicas, mais de 137 mil estru- turas depositadas. Neste contexto, a Bioinformática desempenha um importante papel, no sentido de armazenar, organizar e extrair informação da grande quan- tidade de dados provenientes de organismos vivos. Neste trabalho, são propostas duas abordagens visuais para dados em larga escala que auxiliem os pesquisadores a responder diferentes questões relacionadas à proteínas. No primeiro trabalho, VERMONT (ViewER MutatiON Tool) 2.0, é apresentada uma plataforma intera- tiva que utiliza dados de sequência e estruturas de proteínas, com o objetivo de fornecer informações sobre pontos de mutação potencialmente danosos à estrutura e função proteica. Uma mutação é uma alteração na sequência de DNA, podendo afetar um único par de bases ou múltiplos genes. Elas podem ser hereditárias, quando herdadas dos pais ou somáticas, quando ocorrem durante a vida. O VER- MONT tem o objetivo de permitir o estudo do efeito de pontos de mutação em proteínas, que ocorrem quando um único nucleotídeo é alterado na sequência de DNA, podendo modificar determinados resíduos na proteína . Para isto, é utili- zada uma abordagem mista, que envolve interações intramoleculares, cálculo de acessibilidade a solvente, métricas de redes complexas e cálculo da energia livre de Gibbs. O cálculo destas informações acoplado a uma amigável interface, per- mite aos especialistas analisar e compreender o impacto de pontos de mutações. O segundo trabalho, visGReMLIN (visual Graph Mining strategy to infer protein- Ligand INteraction patterns), utiliza uma abordagem de mineração de grafos para encontrar padrões de interação recorrentes entre proteínas e ligantes. São con- siderados ligantes pequenas moléculas não proteicas que formam um complexo com a proteína. Nele, as interações entre proteína e ligante são modelados como um grafo bipartido, onde os vértices são rotulados com as características físico- químicos do átomo e as arestas com o tipo de interação estabelecido pelos átomos. Para encontrar os padrões de interação, foi realizado um agrupamento dos gra- fos, utilizando, por padrão, o método k-medoids com coeficiente de silhueta como métrica de avaliação, seguido por uma mineração de subgrafos frequentes. Esta estratégia foi capaz de identificar átomos e resíduos importantes, já determinados experimentalmente ou computacionalmente, em estudos anteriores. Em ambos os trabalhos, foram propostas ferramentas robustas e fáceis de usar que lidam com dados de proteínas em larga escala e tem o objetivo de auxiliar na compreensão de diferentes problemas biológicos.Item Uso de painéis fabricados com resíduos de madeira em construção habitacional(Universidade Federal de Viçosa, 2019-05-30) Gomes, Roziani Maria; Tibiriçá, Antônio Cleber Gonçalves; http://lattes.cnpq.br/3991593917221094A utilização da madeira em construções, como material resistente, durável e sustentável, é conhecida desde tempos remotos. Mas em diferentes partes integrantes do sistema construtivo de uma habitação, podem coexistir distintos materiais para se obter as condições de composição arquitetônica, de desempenho, de custo e de manutenção. Numa habitação, sua constituição pode ser atendida com tipos diferenciados de material, entre os quais a madeira e seus derivados. Para o emprego desses derivados em habitações, uma opção e oportunidade refere-se à aplicação de painéis recompostos com resíduos de madeira oriundos de processos industriais com predominância de utilização da madeira como matéria-prima no seu sistema de produção, nos quais há grande geração de resíduos, normalmente dispostos no meio ambiente sem qualquer tipo de tratamento. Dentre os processos industriais com tais características, têm-se os arranjos produtivos de indústrias de móveis de madeira, potenciais fornecedores de resíduos de madeira, como é o caso do Polo Moveleiro de Ubá/MG, no qual ainda não há atualmente uma solução viável para descartá-los. Com base nesse contexto e no cenário regional, buscou-se nesta pesquisa verificar possibilidades para agregação desses resíduos a algum tipo de resina para a produção regional de painéis recompostos de madeira que possam se tornar partes constituintes de uma edificação. Para isso, inicialmente examinou-se na literatura possibilidades para se substituir a madeira maciça e alvenaria convencional por painéis recompostos de madeira, sendo verificadas as propriedades dos materiais recompostos de madeira e da madeira maciça, estudadas as partes de um sistema construtivo e em quais poderiam ser utilizados painéis do tipo MDF, MDP, OSB e madeira plástica, não sendo objeto da pesquisa a realização de testes em laboratório. A prospecção da potencial geração de resíduos nas indústrias de móveis de madeira do polo moveleiro de Ubá foi guiada por um roteiro. Com base no conjunto de elementos examinados na literatura – madeira e seus derivados e as partes integrantes de uma habitação, gerou-se, como resultado, uma sistematização relacionada com propriedades, necessidades de desempenho e aplicações numa habitação de painéis recompostos de madeira, contendo resíduos de madeira em sua composição material. Relativamente à produção de resíduos no polo, foi possível estabelecer uma estimativa do potencial de resíduos de madeira gerados, em função da quantidade de empresas no polo moveleiro e das possíveis taxas de geração de resíduos em função do porte das empresas. O quantitativo estimado dá indícios de que há a potencial possibilidade de aproveitamento desses resíduos para a produção regional de painéis recompostos aplicáveis e incorporáveis na construção de habitações, aspecto esse que requer outros estudos em termos técnicos, comerciais e de impacto ambiental e social.Item Evolução da qualidade do leite cru refrigerado na Mesorregião da Zona da Mata Norte de Minas Gerais frente à vigência das Instruções Normativas N° 51/2002 e N° 62/2011 do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento(Universidade Federal de Viçosa, 2018-08-24) Vásquez Angulo, Julia Desiré; Chaves, José Benício Paes; http://lattes.cnpq.br/7664444860137376O leite de qualidade é de importância indispensável na dieta humana da maioria dos países do mundo devido a seu alto valor nutricional, tornando sua produção de alto valor econômico. O aumento da demanda por produtos lácteos de qualidade abre a possibilidade para o Brasil competir no mercado internacional, sendo necessário atingir os padrões físico-químicos e microbiológicos internacionais de qualidade do leite cru refrigerado. Por tais motivos, tem-se como objetivos avaliar a evolução dos valores dos indicadores de qualidade do leite cru refrigerado (temperatura, gordura, proteína, lactose, extrato seco total e desengordurado, e contagens de células somáticas e bacteriana total), tendo como base os dados de um laticínio localizado na mesorregião da zona da Mata Norte de Minas Gerais, nos períodos de vigência das Instruções Normativas n° 51/2002 e n° 62/2011 do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA). Também se avaliou a evolução mensal e anual dos valores dos indicadores de qualidade do leite cru refrigerado no período de 2006 a 2017. Desenvolveu-se um método de avaliação dos produtores/fornecedores do laticínio, primeiro, pelo seu agrupamento segundo a qualidade do leite cru refrigerado que produziam, mediante análise de cluster, e, segundo, mediante a avaliação da situação de migração ou permanência dos produtores antigos e novos no laticínio, para assim determinar sua fidelidade. Os resultados do Capitulo 2 revelam que durante o tempo de vigência da Instrução Normativa n° 51/2002, entre 2006 e 2011, se obteve leite cru refrigerado de melhor qualidade em relação aos indicadores avaliados. Apesar disso, as médias da temperatura, de contagens de células somáticas e de contagens bacteriana total não atingiram as exigências, além de apresentar alta variabilidade. Esta queda na qualidade se pode dever às Instruções Normativas n° 51 e n° 62 confundirem os produtores ao mudar, em um curto período de tempo e em mais de uma ocasião, os valores exigidos das contagens de células somáticas e bacteriana total. Os comportamentos anuais e mensais dos indicadores de qualidade não apresentaram uma tendência significativa de alteração entre 2006 e 2017. Os resultados do Capitulo 3 revelam que os produtores fiéis não contribuíram significativamente na qualidade, apesar da boa qualidade do leite fornecido, devido a sua menor participação em número se comparados com os produtores novos, cuja qualidade do leite foi intermediária ou ruim, na sua maioria. Portanto, o aumento de produtores não levou a uma melhoria da qualidade do leite cru refrigerado fornecido ao laticínio após 2012.Item Uso de informação geográfica voluntária para o enriquecimento do processo de coleta seletiva(Universidade Federal de Viçosa, 2019-12-18) Dias, Vitor Eduardo Concesso; Lisboa Filho, Jugurta; http://lattes.cnpq.br/5872733416428222O crescimento populacional que vem decorrendo nos centros urbanos, e consequentemente o aumento na produção de resíduos, trouxeram grandes desafios à administração municipal. Devido a isso, em 2010 foi instituída no Brasil a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), que definiu diretrizes e ferramentas de execução (como a coleta seletiva e a logística reversa), a fim de colaborar na gestão dos resíduos sólidos. Com a facilidade do acesso a dispositivos equipados com mecanismos de geolocalização e o apoio da Web 2.0, surgiu o termo Informação Geográfica Voluntária (VGI-Volunteered Geographic Information) para caracterizar dados geoespaciais que são fornecidos voluntariamente por usuários comuns. Assim, o principal objetivo deste trabalho é enriquecer o processo de coleta seletiva de resíduos por meio de um método que tenha como fonte de dados as contribuições fornecidas voluntariamente pelo cidadão (VGI), auxiliando a tomada de decisão do processo e incentivando a participação da população. Como resultado dessa pesquisa, foi proposto o Método de Coleta de Resíduos Recicláveis usando VGI (MCR²VGI). Na intenção de testar a execução e mostrar a eficiência do MCR²VGI, foram aplicados estudos de casos e um experimento simulado na cidade de Piranga- MG, em que a população forneceu dados a fim de deixá-lo o mais real possível. No MCR²VGI são geradas rotas de coleta seletiva a partir de VGI fornecida pelo cidadão, buscando otimizar o percurso e reduzir os custos do processo. A plataforma de aplicações VGI ClickOnMap foi adaptada para possibilitar a coleta de dados dos usuários e gerar rotas de coleta seletiva. Palavras-Chave: Informação Geográfica Voluntária. Coleta Seletiva. Resíduos Sólidos. Geração de Rotas. Cidades Inteligentes.Item Classificação estrutural de proteínas por meio de aprendizado não supervisionado(Universidade Federal de Viçosa, 2019-06-25) Monteiro, Cleiton Rodrigues; Silveira, Sabrina de Azevedo; http://lattes.cnpq.br/7327899182639244A bioinformática estrutural se dedica ao estudo das estruturas tridimensionais de proteínas e macromoléculas. Neste trabalho, o interesse está nas estruturas de pro- teínas. A disponibilização de novas sequências e estruturas proteicas em bases pú- blicas de dados tem ocorrido em um ritmo bastante acelerado, aumentando também a necessidade de métodos automáticos e eficientes para a extração e compreensão desse grande volume de dados. Segundo Gao et al. [2018], a bioinformática é uma ciência de mineração e interpretação de dados biológicos. Para eles, o fluxo con- tínuo e crescente desses dados, assim como a necessidade de abordar problemas biomédicos cada vez mais complexos, tem gerado oportunidades desafiadoras para pesquisadores de mineração de dados e aprendizagem de máquina. Diversas estraté- gias para classificação estrutural de proteínas têm sido propostas nos últimos anos, utilizando descritores baseados em sequência e estrutura. Nesta pesquisa, avaliou-se a possibilidade de classificação estrutural de proteínas utilizando métodos não su- pervisionados associados a características propostas com sucesso em um classificador estrutural bem estabelecido. Foram realizados experimentos utilizando 5 algoritmos de agrupamento de 4 diferentes paradigmas. A qualidade dos grupos foi avaliada por meio do Coeficiente de Silhueta e os rótulos previstos foram comparados às classes e superfamílias da base CATH, por meio do índice Fowlkes Mallows e da verificação de homogeneidade e completude dos grupos. Os resultados mostram a inviabilidade de classificação no nível classe, já que os índices alcançados com Fowlkes Mollows não chegaram a 60%. Por outro lado, eles indicam uma capacidade considerável de classificação no nível superfamília - foi alcançado com o método Complete-Link um índice superior a 70% no agrupamento geral. Os resultados são ainda mais inte- ressantes quando restringe-se o número de grupos, alcançando um índice de 78.5% para topologias com até 25 superfamílias e de 82.8% para topologias com até 5 su- perfamílias. Se considerados ainda, agrupamentos com índice igual ou superior a 85%, eles representam aproximadamente 40% das topologias utilizadas, sendo que deste grupo, quase metade dos agrupamentos (48.19%) obteve um índice de 100% de similaridade, ou seja, em cerca de 20% das topologias, todas as proteínas foram agrupadas corretamente.Item Síntese de Material com Valor Agregado a Partir do Lodo de Estação de Tratamento de Ffluente da Indústria Cosmética(Universidade Federal de Viçosa, 2019-12-11) Ribeiro, Mariany Rhaiany; Moreira, Renata Pereira Lopes MoreiraAgregar valor à resíduos e subprodutos gerados nas indústrias tem atraído a atenção de vários pesquisadores. A expectativa é reduzir a quantidade destes resíduos destinados aos aterros industriais, convertendo-os em novos produtos, materiais e combustíveis. Como exemplo, tem-se a indústria de cosméticos, que gera um grande volume de efluentes, com elevada DQO e compostos orgânicos de baixa biodegradabilidade, como óleos e graxas, corantes e surfactantes. No processo de tratamento deste efluente, esses compostos podem ser adsorvidos no lodo, sendo necessário um destino final adequado. Assim, o objetivo deste trabalho foi produzir novos materiais com valor agregado, biocarvão e bio-óleo, a partir da pirólise do lodo residual do tratamento de efluente da indústria cosmética. A biomassa foi submetida à pirólise em leito fixo, com fluxo de nitrogênio, a 600 e 500ºC, em tempos de 60 e 30 minutos, gerando bio-óleo, gases e biocarvão. Os principais produtos foram caracterizados por Espectroscopia de Energia Dispersiva, Difratometria de Raio X e Espectroscopia na Região do Infravermelho, Análise de Adsorção-Dessorção de Nitrogênio, Análise Termogravimétrica acoplada à Espectrometria de Massas. A eficiência adsortiva dos biocarvões foi avaliada na remoção do corante catiônico azul de metileno em sistemas aquosos e o material BCA-600/60 apresentou uma quantidade máxima de adsorção (48,7+3,3 mg g-1) maior em comparação aos outros materiais .Em pH acima de 7,0, doses acima de 0,75 g L-1 e temperatura mais elevadas, a remoção do corante é favorecida. Estudos cinéticos demonstraram que o processo segue o modelo de pseudo-segunda ordem e os estudos termodinâmicos confirmaram que o processo de adsorção é endotérmico e espontâneo. O potencial energético foi estudado por meio da determinação do poder calorífico do lodo in natura e dos materiais (BCA-600/60, BCA- 600/30, BCA-500/60, BIO-600/60, BIO-60), os bio-óleos apresentaram valores próximos a 41 MJ/kg o que pode indicar a utilização do resíduo como precursor para a produção de biocombustíveis. A partir dos resultados pode-se dizer que o lodo in natura da indústria cosmética pode ser usado como matéria-prima para obtenção de novos produtos com valor agregado, como a obtenção de biocarvão e bio-óleos.Item Asymmetric Action Abstractions for Real-Time Strategy Games(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-08) Filho, Rubens de Oliveira Moraes; Lelis, Levi Henrique Santana de; http://lattes.cnpq.br/1137970319452572Action abstractions restrict the number of legal actions available for real-time plan- ning in zero-sum extensive-form games, thus allowing algorithms to focus their search on a set of promising actions. Optimal strategies derived from un-abstracted game trees are guaranteed to be no worse than optimal strategies derived from action-abstracted game trees. In practice, however, due to real-time constraints and the game tree size, one is only able to derive good strategies in un-abstracted trees in small-scale games. In this paper, we introduce an action abstraction scheme we call asymmetric abstraction. Asymmetric abstractions can retain the un-abstracted trees’ theoretical advantage over regularly abstracted trees while still allowing search algorithms to derive effective strategies, even in large-scale games. Further, asym- metric abstractions allow search algorithms to “pay more attention” in some aspects of the game by unevenly dividing the algorithm’s search effort amongst different as- pects of the game. In this paper we also introduce four algorithms that search in asymmetrically-abstracted game trees to evaluate the effectiveness of our abstrac- tion schemes. Two of those are greedy-search approaches and they are called Greedy Alpha-Beta Search and Stratified Alpha-Beta Search. The other two are versions of an algorithm we call Asymmetrically Action-Abstracted NaïveMCTS (A2N and A3N) and combine Monte Carlo Tree Search (MCTS) algorithms, naïve sampling strategy for select actions’ samples, and asymmetric abstraction scheme. In addi- tion to the search algorithms, we also introduce several strategies for generating asymmetric abstractions. An extensive set of experiments in a real-time strategy game developed for research purposes shows that search algorithms using asymmet- ric abstractions are able to outperform all other search algorithms tested.Item Domain-specific and general-purpose acceleration in reconfigurable and Vector processor platforms(Universidade Federal de Viçosa, 2019-10-07) Alves, Fredy Augusto Maciel; Nacif, José Augusto Miranda; http://lattes.cnpq.br/4501720912218424Many heterogeneous CPU-FPGA platforms have emerged in the past few years ranging from large systems to single chip nodes. In this work we present three different papers implemented on this type of heterogeneous platform. The first one explains the implemen- tation of a collision detector accelerator, the second one compares this implementation to a boolean gene regulatory network accelerator and other applications, it derives lessons learned about what to take into consideration before implementing for heterogeneous systems. The third paper compares two different vector processor ISAs, vector register (VR) and vector memory (VM). It shows the advantages of using VM over VR. The focus of the first and second work is on the acceleration of specific applications for a specific platform, the focus of the third one is to compare two different vector ISAs on the same platform for both. Keywords: FPGA. Vector Processor. Hardware Accelerator.Item Cooperação humano-robô através de interações por ações(Universidade Federal de Viçosa, 2019-12-18) Carvalho, Kevin Braathen de; Brandão, Alexandre Santos; http://lattes.cnpq.br/1918730771175641A Interação Humano-Robô vem ganhando mais espaço no meio acadêmico nos últimos anos. Esta é uma área de interesse devido ao seu grande leque de aplicações, tais como busca e resgate, entretenimento, auxílio militar e policial, exploração espacial, tarefas com veículos aéreos não tripulados e robótica socialmente assistiva. O último item pode ser mais detalhado com aplicações como ajuda a idosos, pessoas física ou mentalmente debilitadas, e até mesmo suporte educacional. Esse trabalho propõe um método de reconhecimento de ações para ser utilizado como via de comunicação com uma plataforma robótica para tarefas de robótica socialmente assistiva, tais como auxiliar o usuário em carregar peso, sendo capaz de segui-lo e de ir para pontos predeterminados, enquanto desvia de obstáculos. O método proposto para interação é baseado em redes neurais artificiais e se apoia em redução da dimensionalidade da entrada pelo uso de autovalores. A base de dados utilizada é própria, devido ao fato das bases de dados encontradas na internet não possuírem classes de ações desejadas para a aplicação proposta. A validação do método se da através de comparação com o DTW (Dynamic Time Warping), tanto em desempenho simples quanto em escalabilidade. Testes online são realizados para assegurar que a base de dados não estava enviesada ou tendenciosa. Os resultados experimentais mostraram que o método de comunicação é eficaz, tendo mais de 99% de acerto nos testes online, para 5 pessoas diferentes na sua basc de dados com 10 amostras de cada pessoa para cada classe. A estratégia é escalável para novos usuários e requer um número reduzido de 5 amostras de treinamento de cada pessoa para cada classe para alcançar taxas de acerto superiores a 96%. Palavras-chave: Reconhecimento de Ações. Interação Humano-Robô. Robótica Social- mente Assistiva. Redes Neurais.