Atividades de Pesquisa

Todos os alunos do GET atuam na pesquisa científica com a orientação de professores colaboradores do GET.

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Um Algoritmo Multi-Start Iterated Greedy para o Problema de Roteamento de Veículos com Drones e Janela de Tempo

Aluno: Marcelo Ian Rezende Menezes

Orientadores:  Lorenza Leão Oliveira Moreno, Luciana Brugiolo Gonçalves e Stênio Sã Rosário Furtado Soares.

Descrição: O roteamento de veículos em áreas urbanas combinando caminhões e drones propicia vantagens no processo de entrega de mercadorias, como a redução no tempo total de atendimento, redução do custo de transporte e da emissão de CO2, já que drones não fazem uso de combustíveis fósseis. Uma variação do problema de roteamento de veículos – VRP (Vehicle Routing Problem) onde se utiliza uma frota combinada de caminhões e drones e se considera janelas de tempo nos clientes, abreviada como VRP-DTW, é abordada neste trabalho. É proposto um algoritmo Multi-Start Iterated Greedy (MIG) combinado com Random Variable Neighborhood Descend (RVND). Os resultados preliminares são comparados com outras abordagens na literatura e demonstram que abordagem proposta é competitiva em termos de valor das soluções obtidas e em relação à eficiência de tempo computacional.

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Ampliação das metodologias de avaliação em Interfaces Cérebro-Máquina.

Aluno: Gabriel Henrique de Souza

Orientador: Heder Soares Bernardino

Descrição: Interfaces Cérebro-Máquina (BCI) são sistemas que permitem a comunicação direta entre o cérebro e algum componente eletrônico. Quando uma pessoa executa uma determinada tarefa mental, a BCI consegue traduzir o comando sem que a pessoa o diga explicitamente.

Para que as BCI funcionem corretamente, elas necessitam de algumas etapas:
* Coleta do sinal cerebral – normalmente feita com um eletroencefalograma (EEG).
* Processamento e classificação do sinal.
* Execução da tarefa traduzida do cérebro.
* Observação da tarefa sendo executada por parte da pessoa.

E para que a pessoa possa usar a BCI de maneira proveitosa, é preciso levar em conta:
A taxa de acerto da BCI
* O atraso para executar cada comando
* O tempo que leva para a BCI aprender a traduzir o sinal
* Quanto tempo a pessoa precisa usar a BCI

* Qual o custo de produção e manutenção dos equipamentos
* Como a BCI se comporta com diferentes pessoas

Nesse trabalho, nós estamos avaliando as métricas atuais e desenvolvendo novas métricas para avaliar a qualidade de uma BCI.
Levando em consideração outras características além da taxa de acerto do modelo – que é a principal métrica usada nos trabalhos de BCI.

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Métodos de filtragem temporal aplicados a Interface Cérebro Máquina para SSVEP.

Aluno: Hiero Henrique Barcelos Costa

Orientador: Heder Soares Bernardino

Descrição: Interface Cérebro Máquina consiste na tradução de um sinal cerebral para seu uso em algum dispositivo externo.
Entre as formas de coleta do sinal cerebral, o eletroencefalograma é o equipamento mais utilizado por ser não-invasivo e portátil.
Porém, por ser um equipamento não invasivo, ele é muito mais suscetível a ruídos.
Nesse contexto, é necessário haver a filtragem desse sinal para melhorar o signal-to-noise ratio (SNR).
Isso é muito importante com aplicações que dependem da frequência do sinal como, por exemplo, o uso do equilíbrio de potenciais evocados visuais (SSVEP).
Com a melhora dessas filtragens, aplicações como digitação por pensamento ou navegação terão uma melhor eficiência.

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Simulações Numéricas em Ambiente Paralelo de Hipotermia com Nanopartículas Magnéticas.

Aluno: Davi Luís de Faria Rocha.

Orientador: Ruy Freitas Reis

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Métodos numéricos híbridos para estudo de turbulência.

Aluno: Gabriel Mattos.

Orientador: Iury Higor Aguiar da Igreja

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Simulação do comportamento do concreto submetido a altas temperaturas.

Aluno: Júlia Zoffoli Caçador

Orientador: Lahis Souza de Assis e Joventino de Oliveira Campos

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Aprendizado de máquina aplicado à segmentação de imagens médicas do coração.

Aluno: Robert Gonçalves Vieira de Souza

Orientador: Joventino de Oliveira Campos

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Métodos numéricos híbridos aplicados a problemas de meios porosos.

Aluno: Luiz Gustavo Ferreira Nazareth

Orientador: Iury Higor Aguiar da Igreja

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Serious game for Attention Improvement.

Aluno: Augusto de Filippo Cavalini

Orientador: Heder Soares Bernardino

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Data Augmentation Methods for Delay Reduction in Brain Computer Interface.

Aluno: João Stephan Silva Maurício

Orientador: Heder Soares Bernardino

Finalizados

Agrupamento de modelos 3D de proteínas no refinamento estrutural automático do MHOLline

Aluno: Ruan Medina Carvalho

Orientadora: Prof.ª Priscila Vanessa Zabala Capriles Goliatt (DCC/PGMC)

Descrição: Conhecer a estrutura tridimensional (3D) de uma proteína é de alta relevância para o estudo de doenças como parasitoses, viroses e cânceres. Na tentativa de acelerar o processo de obtenção de estruturas 3D de proteínas, tem-se recorrido ao uso de métodos computacionais sendo um dos mais significativos nessa área a modelagem comparativa. Neste trabalho, é apresentada uma ferramenta para refinamento automático baseado na análise da qualidade do modelo gerado a partir de um conjunto de atributos sobre a estereoquímica e energia da proteína. Espera-se gerar um conjunto de conformações 3D otimizadas e usar ferramentas de agrupamento para identificar grupos de menor energia média. A partir deste dado, poderemos propor ao usuário uma estrutura ou um conjunto de estruturas refinadas automaticamente.

Análise Isogeométrica em Estruturas de Barras

Aluno: Jhuan Barbosa da Silva e Cedro

Orientador: Prof. Carlos Cristiano Hasenclever Borges (DCC/PGMC)

Descrição: O uso de ferramentas de CAD para a manipulação geométrica de peças complexas de engenharia apresenta extrema eficiência em termos de construção de projeto. Isto se dá devido a capacidade de modelagem das curvas NURBS, que permitem a representação exata de muitos modelos complexos. A avaliação estrutural de tais peças é usualmente é obtida por meio de modelos discretos de elementos finitos (MEF). Desta forma, a necessidade de gerar de malhas específicas, com maior potencial de representação, definem uma etapa adicional complexa e custosa do método. A análise estrutural isogeométrica (AIG) vem se apresentando com uma estratégia eficiente para a avaliação estrutural de peças de interesse, onde adota-se o uso de polinômios NURBS na discretização. O objetivo da pesquisa é desenvolver e avaliar o uso de NURBS como estratégia de discretização na construção de um método para análise de equações diferenciais; avaliando em estruturas de barras considerando suas possibilidades de refinamento em casos estáticos e dinâmicos.

Algoritmos Metaheurísticos de Otimização

Aluno: Daniel Augusto Mendes Moura

Orientador: Prof. Leonardo Goliatt da Fonseca (MAC/PGMC)

 

Alinhamento de Ontologias com Heurísticas Multiobjetivo

Aluno: Carlos Alexandre de Almeida Pires

Orientador: Prof. Jairo Francisco de Souza (DCC)

Descrição: Explorar questões de ontologias por meio de heurísticas multiobjetivo, ou seja, assimilar sintaxe entre dados diferentes para que possa chegar a um novo alinhamento ou refinamento de dados envolvendo vários objetivos.

 

Análise Comparativa de Técnica de Busca Padrão Combinada com Otimização por Enxame de Partículas e Estratégias Evolutivas

Aluna: Viviane de Jesus Galvão

Orientador: Prof. Heder Soares Bernardino (DCC/PGMC)

Descrição: O objetivo dessa pesquisa é analisar métodos de otimização em espaço de busca contínuo, no entanto, sem acesso à forma analítica das funções que se quer otimizar. Técnicas com essa característica são importantes pois esse tipo de problema aparece frequentemente em aplicações práticas, por exemplo nas engenharias. Será estudado aqui o método de busca padrão direcional combinado tanto com Otimização por enxame de partículas quanto com Estratégias Evolutivas. Experimentos computacionais são utilizados para analisar as técnicas estudadas.

Pôster de apresentação para TCC de Ciências Exatas

 

Análise da Corrente induzida na Estimulação Magnética Transcraniana

Aluno: Gabriel Henrique de Souza

Orientador: Prof. Bernardo Martins Rocha (DCC/PGMC)

Descrição: A Estimulação Magnética Transcraniana (EMT) é uma técnica que consiste na polarização ou despolarização dos neurônios, permitindo com que esses disparem potenciais de ação. A EMT é utilizada no tratamento de doenças neuro-psiquiátricas como Parkinson, epilepsia, dor neuropática, demências, depressão, sequelas de acidente vascular cerebral (AVC), esquizofrenia e mapeamento cirúrgico, com a vantagem de ser não-invasivo o que o torna um tratamento muito mais seguro que os mais convencionais. Muitos modelos computacionais têm sido desenvolvidos para entender os efeitos da corrente induzida na massa cinzenta durante a EMT, sendo o método dos elementos finitos uma das formas de avaliá-los. Muitos estudos contam com vários tipos de simplificações para a geometria do cérebro, por isso se faz necessário determinar até que ponto essas aproximações são válidas. Os resultados indicam que determinadas simplificações causam modificações de grande significância e que a utilização de uma malha mais próxima do modelo real se torna essencial para determinadas análises.

 

Aplicação de Estratégias Evolutivas com Penalização Adaptativa em Problemas de Otimização com Restrições

Aluno: Pedro Henrique Santos Muniz e Silva

Orientador: Prof. Heder Soares Bernardino (DCC/PGMC)

Descrição: Otimização refere-se ao estudo de problemas em que busca minimizar ou maximizar uma função. No geral, em problemas de engenharia e outras ciências, quando se consegue construir modelos matemáticos sobre os mesmos, é possível aplicar técnicas computacionais de otimização, buscando encontrar a solução ótima do problema. Os métodos estudados nesse trabalho são as estratégias evolutivas e algoritmos genéticos. Tem-se o objetivo de poder comparar os resultados dos diversos algoritmos, visando diminuir o custo computacional, se aproximar da solução ótima dos problemas e poder reconhecer qual o melhor algoritmo a ser empregado em cada tipo de problema.

 

Autômatos Celulares

Aluno: Agilian Lucas de Paiva Melo

Orientador: Prof. Bernardo Martins Rocha (DCC/PGMC)

Descrição: Consiste de uma grelha infinita e regular de células, cada uma podendo estar em um número finito de estados, que variam de acordo com regras determinísticas. O estado de uma célula no tempo t e uma função do estado no tempo t-1 de um número finito de células na sua vizinhança. Cada vez que as regras são aplicadas a grelha completa, uma nova geração é produzida.

Apresentação do tema de pesquisa (download)

 

Avaliação da interferência aerodinâmica entre as pás e a torre de uma turbina eólica.

Aluno: Eduardo Melão

Orientadora: Prof.ª Patrícia Habib Hallak (MAC/PGMC)

Descrição: A energia eólica é uma energia limpa, renovável e uma das mais promissoras fontes energéticas da atualidade. O objetivo desta pesquisa é estudar, recorrendo ao software de análise de elementos finitos ABAQUS, o efeito sombra em turbinas eólicas, que consiste na interferência de escoamento que ocorre quando a pá passa em frente à torre, e sua influência sobre os coeficientes aerodinâmicos da pá. Além da aerodinâmica, esse efeito também tem consequências mecânicas, pois foram verificadas flexões na pá e na torre, diminuindo, assim, seu ciclo de vida.

 

 

Avaliação do Impacto da Afinidade de Processador no Desempenho de Aplicações Paralelas Executadas em Ambientes de Memória Compartilhada

Aluno: Carlos Alexandre de Almeida Pires

Orientador: Prof. Marcelo Lobosco (DCC/PGMC)

Descrição: O emprego de técnicas de computação de alto desempenho é importante para o desenvolvimento de novas tecnologias, especialmente em áreas com grande demanda computacional, como as que envolvem modelagem computacional. Por melhor que seja o desempenho teórico de uma aplicação, seu desempenho real pode ser limitado por conta de escolhas de escalonamento feitas pelo sistema operacional. O objetivo da pesquisa é fazer avaliações quantitativas do impacto decorrente do emprego do escalonamento baseado na afinidade de processador (Processor Affinity), usando para este propósito benchamrks que serão executados em processadores Intel e AMD para a coleta de algumas métricas relacionadas ao desempenho, como o percentual de falhas nos diversos níveis de cache.

Resumo Expandido do Workshop DCC 2016

Artigo do WSCAD 2016

Artigo do WSCAD 2017

 

B-Spline

Aluno: Luiz Arthur Ventura Carvalho de Araujo

Orientador: Prof. Leonardo Goliatt da Fonseca (MAC/PGMC)

 

CFD – Dinâmica de fluido computacional e Equações de Navier-Stokes

Aluno: Joventino de Oliveira Campos

Orientadora: Prof.ª Patrícia Habib Hallak (MAC/PGMC)

Descrição: A pré-carga é uma das etapas mais complexas no processo de fabricação de molas helicoidais. Das diversas não linearidades envolvidas, a influência da temperatura na altura livre final da mola é uma das mais importantes. O objetivo é desenvolver um script em Python para o software de analise estrutural Abaqus que visa determinar a temperatura ideal para esse processo.

 

Desenvolvimento de um script Python para Abaqus para Desenvovimento otimização de temperatura de Pré-carga de molas helicoidais

Aluno: João Pedro Carvalho dos Reis

Orientador: Prof. Leonardo Goliatt da Fonseca (MAC/PGMC)

Descrição: A pré-carga é uma das etapas mais complexas no processo de fabricação de molas helicoidais. Das diversas não linearidades envolvidas, a influência da temperatura na altura livre final da mola é uma das mais importantes. O objetivo é desenvolver um script em Python para o software de analise estrutural Abaqus que visa determinar a temperatura ideal para esse processo.

 

Ferramentas de Visualização Científica para Scanner 3D

Aluna: Ana Lívia Soares Silva de Almeida

Orientador: Prof. Leonardo Goliatt da Fonseca (MAC/PGMC)

Descrição: Desenvolver ferramentas computacionais para análise dos dados coletados através do scaneamento em 3D da área de um manguezal afim de identificar automaticamente troncos, galhos, folhas e determinar a altura das árvores, e volume de biomassa da região para estimar o nível de absorção de gás carbônico.

 

Integração de Plataformas Computacionais para a Solução de Problemas de Otimização em Engenharia

Aluno: Tales Lima Fonseca

Orientador: Prof. Afonso Celso de Castro Lemonge (MAC/PGMC)

Descrição: Utilização de algoritmo genético e plataformas de simulação para a otimização de problemas encontrados na engenharia utilizando a linguagem de programação Python.

Apresentação do CILAMCE 2015

Artigo do CILAMCE 2015

 

 

Mecânica de Contato entre Superfícies

Aluna: Evelyn Aparecida de Oliveira

Orientadores: Prof.ª Flávia de Souza Bastos (MAC/PGMC) e Prof. Leonardo Goliatt da Fonseca (MAC/PGMC)

Descrição: Utilização de algoritmo genético e plataformas de simulação para a otimização de problemas encontrados na engenharia utilizando a linguagem de programação Python.

 

Método de Lattice-Boltzmann e método das fronteiras imersas para simulação de interação fluido-estrutura

Aluno: Mateus Teixeira Magalhães

Orientador: Prof. Bernardo Martins Rocha (DCC/PGMC)

Descrição: O trabalho consiste no estudo do método das Fronteiras Imersas acoplado ao método de Lattice-Boltzmann com aplicação na simulação computacional de problemas de iteração fluido-estrutura. O método de Lattice Boltzmann é um método numérico baseado em equações cinéticas formuladas em uma escala mesoscópica que simula a dinâmica de fluidos em uma escala macroscópica. O método das Fronteiras Imersas é um método utilizado para simulação de iteração fluido-estrutura no qual objetos elásticos (obstáculos), são imersos na malha do fluido e interagem com o mesmo. Nesse caso são utilizadas duas malhas, uma malha cartesiana fixa que representa o fluido (visão eulariana) e outra malha móvel para o obstáculo (visão lagrangiana). O acoplamento dos métodos é feito através da interpolação das malhas e da inserção de um termo forçante na equação do método de Lattice-Boltzmann, representando as forças que agem no fluido devido a presença do obstáculo.

Resumo Expandido do Workshop DCC 2016

Artigo do CILAMCE 2016

Método de Lattice-Boltzmann para Equações de Águas Rasas

Aluno: Pedro Henrique Gonçalves Rolim

Orientador: Prof. Bernardo Martins Rocha (DCC/PGMC)

Descrição: Neste trabalho tratamos o problema de escoamentos em águas rasas através do método do Lattice-Boltzmann. As equações de águas rasas são utilizadas em estudos sobre os movimentos de ondas e a circulação de fluídos cuja dimensão horizontal é muito maior que a profundidade. Os oceanos, os grandes lagos e a atmosfera são os exemplos mais comuns. Fenômenos naturais e desastres ecológicos de grande impacto como tsunamis, vazamentos de óleo, furacões e tempestades severas, para citar alguns dos mais temidos, podem ser previstos, monitorados ou estudados através de modelos nos quais o de águas rasas é um dos mais importantes.

 

 

Métodos Numéricos para Soluções de Equações Diferencias Ordinárias (E.D.O.), Método de Euler, Método Runge-Kutta

Aluna: Evelyn Aparecida de Oliveira

Orientador: Prof. Maicon Ribeiro Corrêa (DCC)

 

Mídias Digitais e Desenvolvimento de Objetos de Aprendizagem

Aluno: Sebastião Lúcio Reis de Souza

Orientadora: Prof.ª Flávia de Souza Bastos (MAC/PGMC)

Apresentação do tema de pesquisa

 

Server Farm

Aluno: João Gabriel da Silva Marra

Orientador: Prof. Saul de Castro Leite (DCC)

Descrição: Simular um sistema de servidores que consiste em servidores que ficam sempre ligados e outros que ligam quando necessário (servidores extras). O propósito é achar uma melhor solução custo-benefício referente ao momento exato que os servidores extras devem ser ligados.

 

Modelagem Geométrica de Malhas 3D do Músculo Cardíaco com Vascularizações

Aluno: Lorran Ferreira Maroco Sutter

Orientadores: Prof. Rafael Alves Bonfim de Queiroz (DCC/PGMC) e Prof. Rodrigo Weber dos Santos (DCC/PGMC)

Descrição: A simulação do coração humano tem sido muito estudada recentemente. Até o momento, na Universidade Federal de Juiz de Fora, existem pessoas habilitadas a modelar o músculo do coração e as redes vasculares do mesmo. A proposta desse trabalho é unir os dois modelos para construir simulações eletromecânicas mais detalhadas do coração.

Simulações Computacionais Através do Método de Lattice Boltzmann

Aluno: Joventino de Oliveira Campos

Orientador: Prof. Bernardo Martins Rocha (DCC/PGMC)

Descrição: O objetivo geral do trabalho é estudar, analisar e implementar o método de Lattice Boltzmann, para simulações de fenômenos físicos complexos como o escoamento de fluidos. São métodos recentes que vem se mostrando atrativos para a simulação da dinâmica de fluidos desde escoamentos externos como o vento ao redor da estrutura de um avião até a simulação da hemodinâmica de aneurismas. Além disso, devido ao alto custo computacional na resolução de problemas da dinâmica dos fluidos, busca-se realizar otimizações na implementação do método, através do uso de computação paralela.

Apresentação do SIMMEC 2014

Artigo do CILAMCE 2013

Vídeo – Espiral 3D (download)

 

Simulação de fluidos pela discretização do espaço

Aluno: Rodrigo Coelho Villa Verde

Orientador: Prof. Marcelo Bernardes Vieira (DCC)

Descrição: Utilizar de voxels para simulação da interação entre fluidos e sólidos.

 

Telepresença através de Realidade Virtual

Aluno: Gabriel Henrique de Souza

Orientador: Prof. Rodrigo Luis de Souza da Silva (DCC)

Descrição: Utilização de equipamentos de Realidade Virtual para visualização de ambientes reais permitindo com que as pessoas interajam com esses ambientes em tempo real e de forma imersiva.

 

Tratamento Numérico das Equações de Dinâmica dos Fluidos Computacionais

Aluno: Iago Gomes de Lima Rosa

Orientadora: Prof.ª Patrícia Habib Hallak (MAC/PGMC)

Descrição: A dinâmica dos fluidos computacional (Computational Fluid Dynamics – CFD), é um ramo da ciência que visa tratar, computacionalmente, os problemas de fluidos em movimento. Estes problemas, por sua vez, estão presentes em diversas situações na natureza, tais como no escoamento do ar ao redor de edificações, calor em veículos automotivos, aeronaves e corpos rígidos em geral, dentre outros. O objetivo inicial desse trabalho é usar algumas equações para tratamento de problemas envolvendo CFD, sendo estes problemas bases para o estudo das equações de Navier-Stokes tal que usa-se, principalmente, o Método das Diferenças Finitas para a resolução de Equações Diferenciais Parciais referentes ao tema.

 

 

Uma introdução ao estudo da utilização de malhas não estruturadas no método dos volumes finitos

Aluno: Lorran Ferreira Maroco Sutter

Orientador: Prof. Elson Magalhães Toledo (MAC/PGMC)

Descrição: Diversos problemas que abrangem fluidos na engenharia envolvem domínios com geometrias complexas que não se ajustam facilmente às malhas baseadas no sistema Cartesiano. Assim, em muitos casos, domínios irregulares são representados em sistema de coordenadas Cartesianas por discretizações graduais. O que pode acarretar o aumento de erros e custo computacional ao intensificar o refinamento da malha. A pesquisa propõe a modificação do sistema de coordenadas Cartesianas para outro que se ajuste melhor à geometria do domínio do problema tomando como base o Método dos Volumes Finitos.

Pôster de apresentação para TCC de Ciências Exatas

 

Uso de Redes Neurais Artificiais no Estudo de Processos Estocásticos

Aluno: Jhuan Barbosa da Silva e Cedro

Orientadora: Prof.ª Luciana Conceição Dias Campos (DCC)

Descrição: Como a matriz de energia elétrica brasileira é majoritariamente proveniente de usinas hidrelétricas, é de suma importância ter uma boa gestão do recursos hídricos ao longo dos anos. Com isso, propõe-se desenvolver um algoritmo que, com o uso de Redes Neurais Artificiais (RNA), modele o processo estocástico decorrente dos dados de geração de energia precedentes a fim de gerar estimativas mais precisas dos futuros índices de geração de energia.

 

Utilização de Tecnologias Tridimensionais no Desenvolvimento de uma Prótese para Cão

Aluno: Gabriel Brandão de Miranda

Orientador: Prof. Luis Paulo da Silva Barra (MAC/PGMC)

Descrição: Como motivação, diversos cães sofrem amputações de membros tendo sua mobilidade prejudicada por esta deficiência. Pelo avanço de tecnologias tridimensionais e de modelagem geométrica, a pesquisa propõe o uso destas e outras ferramentas e tecnologias para viabilizar a fase de modelagem geométrica e prototipação da área amputada para prover conforto na utilização e consequentemente possibilitando a elaboração de uma prótese.

Pôster de apresentação para TCC de Ciências Exatas