Utilização de Learning to Rank em Sistemas de Recomendação Musical

Este trabalho consiste do desenvolvimento e aplicação de algoritmos em sistemas de recomendação no contexto musical, ou seja, recomendação de artistas, músicas, tags e rádios. As técnicas e abordagens utilizadas para a realização do trabalho são Learning to Rank, recomendação baseada no histórico de programação de rádios, filtragem colaborativa e recomendação baseada no conteúdo do áudio. Algoritmos Learning to Rank necessitam de features para encontrar um modelo ou função que calcule um valor de predição para um determinado item. Portanto neste trabalho foram extraídas e utilizadas 62 features do conteúdo do áudio, utilizando o framework Open Source Marsyas. O modelo de recomendação baseado no histórico de programação de rádios utiliza o histórico de músicas tocadas em 1139 rádios. A partir deste histórico é calculado o valor de similaridades entre os artistas, músicas, tags e rádios. Algoritmos por filtragem colaborativa são baseados em perfis de múltiplos usuários. Os perfis de usuários utilizados são dados coletados do site Lastfm, dados estes que estão disponíveis publicamente para fins acadêmicos.
Aluno: Alex Amorim Dutra
Orientador: Alvaro Rodrigues Junior

Comparação e Combinação de Técnicas de Audio FingerPrint

Impressões digitais de áudio (Audio FingerPrint) é um resumo de uma determinada amostra de áudio. Tecnologias de impressões digitais, tem ganhado recentemente um grande interesse em pesquisa devido a diferentes tipos de aplicações em MIR (Music Information Retrieval). Algumas destas aplicações são: Detectores de cópias de áudio para direitos autorais, organização de conteúdo em uma biblioteca digital, reconhecimento de uma amostra desconhecida de áudio, dentre outros.
O objetivo deste trabalho é implementar e comparar dois métodos diferentes de impressões digitais de áudio. Usando uma combinação destas técnicas será possível obter uma identificação mais confiável, rápida e robusta de trechos de músicas que estão sendo tocadas nas rádios do Brasil. O desempenho destes métodos será avaliado usando sinais gravados de diferentes web-rádios com diferentes níveis de ruído, distorção e bit-rate (velocidade de gravação de áudio em bits).
Aluno: Diego Dutra De Rezende
Orientador: Alvaro Rodrigues Junior

Histogramas de Orientação de Gradientes para Detecção de Faces Humanas utilizando uma Abordagem de Aprendizado de Máquina

Muitos algoritmos de detecção de rostos foram desenvolvidos durante décadas, portanto é uma área de pesquisa muito ativa em visão computacional. Esses algoritmos tentam superar alguns problemas como oclusão, mudanças de iluminação, escala, etc. Histogramas de gradientes orientados são um descritor eficaz para reconhecer ou detectar objetos (detectar rostos em particular). Estes descritores são poderosos para detectar rostos com oclusões, pose e mudanças de iluminação, porque eles são extraídos em um bloco regular. Nós calculamos e vetor quantizamos em diferentes codewords cada descritor e construímos histogramas da distribuição destas palavras-chave, as quais representam o rosto. Finalmente, experimentos são apresentados para analisar o desempenho deste método.
Aluno: Lourdes Ramírez Cerna
Orientador: Guillermo Camara Chaves

Algoritmos Híbridos Para Uma Classe de Problemas de Sequenciamento de Tarefas em Máquinas Paralelas Não Relacionadas 

Este trabalho trata o problema de sequenciamento de tarefas em máquinas paralelas não relacionadas com tempos de preparação dependentes da sequência, tendo como objetivo minimizar o makespan. Dada a dificuldade de resolvê-lo na otimalidade, visto que o problema é da classe NP´difícil, propõe-se solucioná-lo por meio de um algoritmo híbrido, combinando procedimentos heurísticos e programação matemática. O objetivo com esta estratégia é explorar o poderio das técnicas exatas e a flexibilidade das técnicas heurísticas. A estratégia inicial a ser explorada consiste em aplicar um procedimento metaheurístico e após um certo número de iterações sem melhora, aplicar programação matemática como método de busca local. Essa busca consistiria em desalocar as tarefas de duas máquinas, sendo uma a mais sobrecarregada e a outra a mais ociosa, e, a seguir, aplicar um modelo exato para alocar essas tarefas nessas máquinas.
Aluno: Luciano Perdigão Cota
Orientador: Marcone Jamilson Freitas Souza
Coorientador: Alexandre Xavier Martins

Avaliação de Estratégias para Reduzir a Fragmentação em Abordagens Incrementais de Desambiguação de Nomes de Autores

Ambiguidade de nomes do autores é um grande problema atualmente enfrentado pela comunidade que utiliza uma biblioteca digital. Esse problema ocorre quando vários autores publicam artigos com o mesmo nome, ou quando um mesmo autor publica artigos com nomes diferentes. As abordagens automáticas atualmente adotadas para desambiguar nomes de autores podem ser divididas em: abordagens tradicionais e incrementais. Em uma abordagem tradicional, os métodos tentam desambiguar os nomes dos autores de todos os registros de citação de uma biblioteca digital e, em uma abordagem incremental, os métodos removem a ambiguidade apenas dos nomes de autores dos novos registros de citação, que estão sendo inseridos no repositório. Em uma abordagem incremental, os nomes dos autores de um novo registro inserido no repositório podem ser atribuídos a autores existentes no repositório ou a um novo autor, ou seja, um autor sem qualquer registro de citação no repositório. Este processo pode aumentar a fragmentação, ou seja, pode dividir os registros de citação de um mesmo autor associando-o a autores diferentes. Este trabalho avalia várias estratégias para diminuir a fragmentação, utilizando o novo registro inserido no repositório. As estratégias foram avaliadas em coleções reais e sintéticas e foi identificada uma estratégia que, nas coleções utilizadas, mantém a pureza dos resultados em comparação ao baseline e diminui a fragmentação.
Aluno: Luciano Vilas Boas Espiridião
Orientador: Anderson Gomes

Reconhecimento Facial Através de Retratos-Falados

Um novo problema de reconhecimento facial que emergiu recentemente é o de associação entre retratos-falados e fotografias. A consequência desse problema está sendo o desenvolvimento de algoritmos robustos para as agências de segurança.
Quando um crime é presenciado por uma testemunha, muitas vezes uma descrição verbal das características do criminoso é utilizada por um desenhista da polícia, para desenhar um retrato-falado do suspeito. Muitos criminosos são apreendidos graças a esse recurso, pois as pessoas conseguem associar o desenho ao suspeito. A automatização desse processo ajuda a polícia a diminuir o número de suspeitos a serem avaliados na galeria de fotos dos arquivos da polícia, assim tornando a identificação mais rápida e menos cansativa. Além de tornar a busca mais fácil, esse método pode ajudar testemunhas e desenhistas a modificarem o desenho do retrato-falado interativamente.
Nas duas últimas décadas tem-se presenciado um tremendo avanço no re-conhecimento facial. Os trabalhos desenvolvidos por Turk & Pentland serviram de alicerce para os mecanismos modernos de reconhecimento facial. No entanto, devido a grande diferença entre desenhos e fotos, além da falta de conhecimento sobre os mecanismos psicológicos de geração e avaliação dos mesmos, o reconhecimento de suspeitos através de retratos falados torna-se uma tarefa muito mais difícil do que o reconhecimento facial com base em imagens de fotografia. Além disso, os avanços e técnicas desenvolvidas podem ajudar a aperfeiçoar a resolução de outros problemas. Este projeto de pesquisa consiste no estudo, implementação e avaliação do estado-da-arte referente ao assunto. Além disso, também estão sendo estudadas várias técnicas de reconhecimento de padrões e processamento de imagens, que podem ser aplicadas ao problema. Pretende-se ter avanços no que se diz respeito ao problema de reconhecimento facial através de retratosfalados.
Aluno: Marco Antônio de Albuquerque Silva
Orientador: Guillermo Camara Chaves

RouteSpray: Um Algoritmo de Roteamento de Múltiplas Cópias Baseado em Rotas de Trânsito

Redes veiculares são um tipo especial de redes wireless que ganharam a atenção dos pesquisadores nos últimos anos. Protocolos de roteamento para esse tipo de rede têm que lidar com diversos desafios como alta mobilidade, altas velocidades e frequentes desconexões na rede. Neste trabalho é proposto o RouteSpray, um algoritmo de roteamento veicular que, além de utilizar as rotas dos veículos para auxiliar na tomada de decisão de roteamento, também utiliza a pulverização controlada para encaminhar múltiplas cópias de mensagens, garantindo assim melhores taxas de entrega das mesmas sem sobrecarregar a rede. Os resultados dos experimentos mostram que o algoritmo RouteSpray entregou 13,46% mensagens a mais do que outras propostas da literatura. Além disso, o algoritmo RouteSpray manteve a ocupação do buffer 73,38% menor.
Aluno: Maurício José da Silva
Orientador: Ricardo Augusto Rabelo Oliveira

Caracterização de Carga de Trabalho Para Recomendação de Candidatos para Empresas

Sistemas de recomendação aparecem em sites de relacionamento, bibliotecas digitais e principalmente em sites de comércio eletrônico visando aumentar as vendas em lojas virtuais e oferecer uma nova possibilidade de experiência de compra para o consumidor. Os sistemas de recomendação aparecem como ferramenta de mediação e automação no processo de escolha de serviços e produtos pelo consumidor. Uma área particular em que sistemas de recomendação vêm sendo utilizados é na seleção de candidatos para determinadas vagas de emprego.
A Empresa Vagas Tecnologia trabalha desde 1999 com desenvolvimento de tecnologia para a gestão de processos de recrutamento e seleção visando encontrar as pessoas mais qualificadas para as vagas apresentadas pelas empresas contratantes do sistema VAGAS.com.br (VAGAS). O site possui mais de 6 milhões de currículos cadastrados, apenas as empresas pagam pelos serviços, para os usuários que buscam uma oportunidade de trabalho o sistema é gratuito. Cada candidato possui um currículo contendo seu perfil, formação, experiência profissional, pretensão salarial entre outras informações e cada vaga possui sua descrição e requisitos.
Este trabalho propõe uma caracterização de carga de trabalho do sistema VAGAS permitindo assim analisar o comportamento dos usuários do sistema, tanto empresas quanto candidatos, e propor técnicas para a recomendação de candidatos para as vagas oferecidas pelas empresas.
Aluno: Danielle Luiza Fogaça
Orientador: Fabricio Benevenuto
Coorientador: Anderson Ferreira 

TerraME HPA: Simulação Paralela Sobre Arquiteturas SMPs

A construção de prognósticos sobre as mudanças ambientais, demanda simulações de modelos que processam grande volume de cálculos. Este trabalho avalia as hipóteses que combinando técnicas como anotações e bag of Tasks pode-se obter flexibilidade e escalabilidade em plataformas de modelagem. Embora estas técnicas sejam bem conhecidas, a grande maioria das plataformas de modelagem utilizam outras técnicas para prover a computação de alto desempenho. Em geral, as técnicas utilizadas são independentes do paradigma de modelagem adotado pela plataforma. Neste trabalho, investigamos técnicas que atendem a necessidade de uma plataforma que suporta a modelagem utilizando múltiplos paradigmas de modelagem. Para avaliar nossas hipóteses, a plataforma de modelagem TerraME, foi estendida para executar sobre arquiteturas SMPs (Symmetric Multiprocessors) e como teste, foi adotado um modelo de caso real. Enquanto a técnica de anotação suaviza a transição da programação sequencial para programação paralela e ainda torna o código paralelo mais próximo de versões sequenciais, a Bag of Tasks provê o balanceamento de carga sobre multiprocessadores. Os resultados obtidos, demonstram que é possível obter até 35% do speedup linear para modelos com alta dependências entre as tarefas quando 8 processadores foram utilizados. E para modelos que tem baixa dependência entre dados e tarefas, é possível obter 90% do speedup linear.
Aluno: Saulo Henrique
Orientador: Tiago Carneiro Senna

Desambiguação de Nomes de Autores com Feedback do Usuário

A ambiguidade de nomes de autores em publicações científicas ocorre quando o mesmo autor pode aparecer com nomes distintos, ou autores distintos podem ter nomes similares. A remoção da ambiguidade ocorre através do agrupamento (clustering) das ocorrências de nomes de autores similares ou da atribuição do nome de um autor a um determinado autor. Este trabalho propõe uma solução para o problema de nomes ambíguos em publicações científicas, usando um método de agrupamento que reúne registros de publicações com nomes de autores similares e com pelo menos um co-autor em comum. Os grupos são divididos em dois conjuntos, sendo que os mais dissimilares são selecionados para treinar um classificador para aprender uma função de similaridade. Essa função de similaridade é usada para agrupar grupos de um mesmo autor. O processo de desambiguação também é auxiliado pelo usuário do sistema, que pode intervir no sistema resolvendo situações em que a função de similaridade identifica dúvidas. Essa intervenção realimenta o sistema e melhora a função de desambiguação.
Aluno: Emilia Alves de Souza
Orientador: Anderson Almeida Ferreira

Desenvolvendo Software Inovador em Universidades Públicas: Adaptando Processos Ágeis Para a Realidade dos Cursos de Graduação em Ciência da Computação

Os processos ágeis têm sido geralmente projetados para satisfazer as necessidades das empresas de desenvolvimento de software tradicionais. No entanto, laboratórios de software e sistemas hospedados em universidades públicas, são frequentemente ambientes diferentes. Os produtos são mais frequentemente relacionados à pesquisa científica e à inovação tecnológica. Os colaboradores ainda estão em formação e não podem assumir qualquer papel no processo. Eles têm as atividades acadêmicas como suas prioridades e estão parcialmente dedicados aos projetos. Eles não são totalmente comprometidos com os projetos. O trabalho deles ou o estilo de vida de suas famílias não dependem de suas rendas. Para lidar com esses desafios, este artigo apresenta e avalia um processo de desenvolvimento orientado a testes que mistura aspectos do Scrum, Extreme Programming, e as diretrizes de gerenciamento de projetos fornecidos pelo Project Management Institute (PMI). A análise foi realizada como um estudo de caso em que os processos e métricas foram desenvolvidas para melhorar a qualidade dos produtos do TerraLAB - um laboratório que fornece tecnologias open source para diversos órgãos públicos do Brasil. Nossos resultados sugerem que a utilização de processos de testes bem definidos são decisivos para garantir a qualidade do produto. A comunicação do cronograma do projeto, a velocidade do desenvolvimento e a produtividade da equipe são ações efetivas para motivação dos colaboradores. Além disso, iterações curtas de desenvolvimento, com feedback rápidos, são essenciais para garantir a produtividade e evitar o retrabalho. Nossa principal contribuição é dar evidências de que laboratórios formados em sua maioria por estudantes de graduação, podem se desenvolver e manter softwares e sistemas inovadores de longa duração.
Aluno: Igor Muzzeti Pereira
Orientador: Tiago Carneiro Senna

Heurísticas de Programação Inteira Para o Problema de Escalonamento de Múltiplos Projetos Com Múltiplo Modos e Restrição de Recursos.

O Problema de Escalonamento de Projeto, Project Scheduling Problems (PSPs), é tema de diversas pesquisas, pois representam problemas de diversas áreas, tais como engenharia de software, engenharia civil, arquitetura de processadores, entre outras. Nesse trabalho, é apresentada a versão abrangente do problema conhecida como Escalonamento de Múltiplos Projetos com Múltiplos Modos e Restrição de Recursos. A solução desse problema consiste basicamente em um cronograma de execução das tarefas dos diversos projetos, de forma que as alocações de recursos renováveis e não renováveis não extrapolem os limites estabelecidos. Para isso, deve-se elencar um modo de execução para cada tarefa, visto que sua duração e a quantidade de recursos consumidos variam de acordo do modo selecionado. Por fim, o cronograma deve também levar em conta restrições de precedência entre as atividades. No presente trabalho são propostas heurísticas de programação inteira, para a resolução de um amplo conjunto de instâncias disponibilizadas na competição internacional MISTA - Multidisciplinary International Scheduling Conference 2013. A competição utiliza instâncias de mono-projetos disponibilizadas na PSPLIB- Project Scheduling Problem Library . Os resultados dos experimentos computacionais são apresentados e discutidos.
Aluno: Janniele Aparecida Soares
Orientador: Haroldo Gambini

Um Modelo Exato Resolver o Problema da Escala de Motoristas de Ônibus Urbano

Este trabalho apresenta um modelo exato para o Problema da Programação de Tripulações (PPT), o qual tem como objetivo designar as jornadas de trabalho para as tripulações de uma empresa de transporte público com o menor custo possível. O problema é do tipo NPdifícil devido às restrições operacionais impostas pela empresa, à legislação vigente, e aos acordos provenientes das Convenções Coletivas de Trabalho. Neste trabalho é apresentado um modelo inédito de programação linear inteira para resolver o problema. O modelo foi implementado utilizando a linguagem Mathematical Programming Language (MPL), e o mesmo é resolvido utilizando o solver CPLEX. Os resultados obtidos são apresentados de forma a verificar a eficiência do modelo para solucionar o problema respeitando as restrições apresentadas.
Aluno: Danilo Santos Souza
Orientador: Gustavo Peixoto Silva
Coorientador: Haroldo Gambini Santos

Utilização do Método Heurístico LAHC para Solucionar o Problema de Programação de Máquinas Paralelas não Relacionadas com Tempo de Preparação Dependente da Seqüência.

O problema de máquinas paralelas não relacionadas com tempo de preparação dependente da seqüência é um problema de difícil solução. Nesse tipo de problema as tarefas devem ser planejadas para execução em alguma máquina; as máquinas são paralelas não-relacionadas, ou seja, uma máquina não depende da outra; os tempos das preparações das máquinas dependem da seqüência de planejamento das tarefas; o objetivo é minimizar o tempo máximo de conclusão das tarefas, conhecido como makespan. Nesse trabalho foi implementada uma metaheurística conhecida como LAHC (Late Acceptance Hill Climbing). Nessa metaheurística soluções candidatas vizinhas são geradas e sua aceitação pode ocorrer mesmo no caso de movimentos de piora, ou seja, movimentos que possuem makespan's maiores. É mantida uma lista com os valores de makespan's, com isso o custo de aceitação da solução é O(1). Foram executados alguns testes preliminares e os resultados encontrados estão satisfatórios. Muitos desses resultados estão melhores que os encontrados na literatura.
Aluno: Cristiano Luís Turbino de França e Silva
Orientador: Prof. Dr. Haroldo Gambini Santos

Utilização de Meta-heurísticas para Auxiliar o Planejamento Operacional de Lavra em Minas a Céu Aberto

O problema consiste em encontrar o ritmo de lavra (t/h) adequado para cada frente de lavra, fazendo com que sejam atendidas as necessidades de produção e as metas de qualidade da mistura de minério em uma pilha de homogeneização. O trabalho utiliza uma abordagem de alocação dinâmica das carregadeiras e caminhões. Uma das meta-heurísticas que o trabalho utiliza para solucionar o problema é o Late Acceptance Hill-Climbing (LAHC) [1]. O LAHC é caracterizado por ser um algoritmo simples e capaz de obter ótimos resultados. É um algoritmo iterativo que, ao contrário do algoritmo Hill Climbing, possui a característica de aceitar uma solução candidata se esta não for pior do que a solução, que era "corrente" há algumas iterações anteriores. Semelhante ao Busca Tabu utiliza uma lista que armazena os valores dos custos de soluções já encontradas para fazer comparações. O objetivo é que as meta-heurísticas obtenham soluções eficientes, preferencialmente ótimas, que indiquem a quantidade de viagens que cada caminhão deverá realizar entre cada frente de lavra e seu respectivo local de descarga. De maneira que seja possível atingir os teores químicos esperados pela usina de beneficiamento e que sejam respeitadas as restrições que estão envolvidas no problema. Serão utilizados nos testes cenários de problemas reais que descrevem as características de minas a céu aberto, onde são detalhados as carregadeiras e veículos disponíveis, características esperadas pela usina, entre outros componentes. Os resultados obtidos pelas meta-heurísticas serão comparados aos existentes na literatura.
Aluno: Arthur de Assis Silva
Orientador: Marcone Jamilson Freitas Souza

Comer, Comentar e Compartilhar: Análise de uma Rede de Ingredientes e Receitas

Desde seu início a Web tem sido um dos principais meios para o compartilhamento colaborativo de receitas culinárias. Sites de receitas colaborativos fazem sucesso na Web devido à necessidade que muitas pessoas tem em compartilhar suas receitas, que variam desde antigas receitas de famílias passadas por várias gerações até recentes invenções. Uma vez compartilhadas, receitas são avaliadas por outros usuários, que podem dar notas ou mesmo postar comentários sobre receitas. Em um passado recente, receitas eram armazenadas somente em livros ou cadernos pessoais, construídos ao longo de anos. Sistemas colaborativos para compartilhamento de receitas trazem inúmeras diferenças: 1) Sites de receitas são gratuitos e podem ser acessados livremente na Web; 2) Usuários dão notas nas receitas, o que indica as receitas mais promissoras; 3) Usuários comentam receitas, sugerindo modificações, aprimoramentos e recomendações. Tais mecanismos fizeram com que sites de receitas se tornassem grandes repositórios de receitas com grande quantidade de acessos. Como exemplo, enquanto em um livro de culinária básica encontramos apenas uma receita de pão de queijo, no site Tudo Gostoso, objeto de estudo desse trabalho, encontramos mais de 100 receitas de pão de queijo que vão muito além do pão de queijo tradicional mineiro, tais como: Pão de queijo recheado com carne (ex. calabresa, lombo defumado, etc.), pão de queijo de liquidificador, de forma, de sanduicheira, etc. A quantidade de informações disponíveis nesse tipo de sistema colaborativo nos permite não só a aprender a cozinhar, mas também nos permite estudar questões relaciona- das às preferencias dos usuários ou padrões t´típicos de receitas brasileiras. Como exemplo, através desses sistemas, podemos identificar se determinados ingredientes vão bem juntos. Apesar de oferecer tantas possibilidades de interessantes para investigação, pouco se sabe sobre esses sistemas, suas receitas e padrões existentes nas interações sociais neles existentes. Visando preencher essa lacuna, esse trabalho apresenta uma ampla caracterização do site Tudo Gostoso, um importante portal brasileiro de receitas culinárias. Para isso, coletamos todas as receitas existentes no site juntamente com in- formações associadas aos comentários, avaliações recebidas, bem como os ingredientes existentes nas receitas. Além de explorar as interações existentes entre os usuários do site, nosso trabalho analisa uma rede formada por ingredientes que co-ocorrem em receitas. A análise desse grafo de ingredientes
Aluno: Willyan Michel Ferreira
Orientador: Fabrício Benevenuto
Coorientador: Ana Paula Couto

Aplicação de Características Estruturais para Predição de Promotores

Promotores são regiões na cadeia de DNA responsáveis por sinalizar a posição de início do processo de transcrição. Apesar do grande avanço alcançado nos últimos anos nas predições computacionais para identificação destas regiões, o problema continua em aberto. Abordagens recentes têm utilizado características estruturais presentes nas ligações entre os nucleotídeos das sequências como forma de aprimorar os métodos. Com base nisso, será realizado um estudo avaliando a utilização de um conjunto dessas características aplicadas às técnicas de mineração de dados para predição de promotores em Homo sapiens.
Aluno: Sávio Gonçalves Carvalho
Orientador: Luiz Henrique de Campos Merschmann
Coorientador: Renata Guerra de Sá