Próximas defesas

Título: Gerenciando a Evolução Semântica em Bancos de Dados: Da Teoria à Implementação

Resumo: A heterogeneidade semântica é um desafio comum na análise de conjuntos de dados que se estendem por longos períodos. Com o tempo, as fontes de dados podem mudar a forma como as informações são agrupadas, como as categorias são nomeadas ou quais unidades de medida são utilizadas. Consequentemente, consultar esses dados geralmente exige que os usuários estejam plenamente cientes de todas as inconsistências históricas e adaptem manualmente tanto suas consultas quanto a interpretação dos resultados — um processo trabalhoso e sujeito a erros. Esta dissertação de mestrado apresenta fundamentos teóricos e ferramentas práticas para lidar com a evolução semântica de dados. Duas estratégias complementares são propostas: reescrita de consultas e pré-processamento dos dados. Para ambas, foram desenvolvidos modelos de armazenamento e algoritmos dedicados ao tratamento da evolução semântica, garantindo não apenas a recuperação correta dos registros, mas também sua compatibilidade semântica no momento da consulta. Um sistema protótipo, o MellowDB, foi desenvolvido para permitir que usuários consultem dados semanticamente heterogêneos sem a necessidade de lidar manualmente com a evolução semântica subjacente. Desde que um histórico completo das mudanças semânticas esteja disponível, é possível escrever consultas como se os dados fossem homogêneos — obtendo, ainda assim, resultados consistentes e significativos. O arcabouço parte do pressuposto de que toda heterogeneidade semântica é causada por operações de evolução discretas e datadas, que podem ser ordenadas cronologicamente. Três dessas operações são formalmente definidas e implementadas: tradução, agrupamento e desagrupamento. O modelo, no entanto, é extensível para acomodar outros tipos de mudanças semânticas. O sistema foi avaliado com um conjunto de dados reais: as causas de óbito no Brasil entre 1979 e 2021. Esse conjunto ilustra dois tipos importantes de evolução semântica: a alteração do padrão de classificação baseada no CID-9 para o CID-10 em 1996 e a reestruturação ou renomeação frequente de municípios brasileiros ao longo do tempo. Os testes de desempenho mostram que ambas as estratégias são viáveis para uso em ambientes de produção, e a escolha entre elas depende principalmente das características da carga de trabalho — especialmente da proporção entre leituras e gravações. Com a seleção correta da abordagem e boa indexação, o sistema consegue responder a consultas com um tempo adicional menor que um centésimo de segundo. A abordagem de pré-processamento de dados mostrou-se particularmente eficiente, superando de forma consistente a abordagem de reescrita de consultas na maioria dos cenários testados, embora a reescrita seja preferível em situações em que inserções representem mais de 95\% das operações (cenários com predominância de escrita). Este trabalho traz uma contribuição inédita e prática para o campo da evolução semântica ao propor um arcabouço robusto para lidar com a heterogeneidade semântica e viabilizar consultas precisas e contínuas mesmo diante da evolução semântica, sem exigir do usuário o tratamento manual dela.

Palavras-chave: bancos de dados,evolução semântica,heterogeneidade semântica,reescrita de consultas,pre-processamento de dados, tradução, agrupamento, desagrupamento

Título: Gênero e Ensino de Matemática: representações de gênero em coleções aprovadas pelo PNLD 2020

Resumo: Este trabalho tem como objetivo analisar como as representações de gêneros aparecem em livros didáticos de Matemática aprovados no Programa Nacional do Livro e do Material Didático (PNLD) 2020, levando em consideração as exigências do edital do mesmo programa no que tange a gênero e a não perpetuação de diversos estereótipos. Foram analisados dois livros, de 6º e 7º anos do Ensino Fundamental Anos Finais, de quatro coleções aprovadas no ano de 2020 e selecionadas para esta pesquisa, oito livros no total. O foco da análise foi em imagens e nos textos que as acompanham, fazendo paralelos com pesquisas feitas no começo do milênio, para, em seguida, propor uma atividade em que seja possível discutir estereótipos de gênero em aulas de Matemática. A análise tem um início quantitativo, levando em consideração quantas representações femininas e masculinas aparecem em cada livro e em que âmbito se dão essas representações, e, em seguida, a análise se tornou qualitativa, passando pela descrição e interpretação de algumas imagens e dos possíveis impactos das repetições percebidas e das ausências de alguns tipos de representações. Após a análise, há também uma proposta de como utilizar uma imagem de livro que reforça estereótipos de gênero para exemplificar como é possível discutir este tema em aulas de Matemática, além dos resultados de uma aplicação da atividade proposta.

Palavras-chave: gênero e Matemática, livro didático, mulheres na Matemática, estereótipos.

Título: Lei de Joule para férmions livres na rede em potenciais estáticos periódicos

Resumo: Neste trabalho, analisamos a dinâmica de férmions livres na rede sujeitos a potenciais estáticos periódicos e campos eletromagnéticos dependentes do tempo com suporte compacto. No limite de campos eletromagnéticos com suporte infinitamente extensos (limite macroscópico), derivamos a lei de Joule no regime AC. Uma consequência importante é a extensão da noção de medida macroscópica de condutividade AC para férmions livres em potenciais periódicos, conhecida até então apenas para férmions em meios desordenados. Tais medidas de excitação resultam do teorema de Bochner-Schwartz, juntamente com a 2ª lei da termodinâmica. Aqui, esta última corresponde à passividade dos estados de equilíbrio térmico. Concluímos este trabalho investigando as propriedades dessas medidas.

Palavras-chave: condutividade elétrica, teoria da resposta linear, potenciais periódicos, lei de Joule.

Título: Sequence Design e Deep Reinforcement Learning: Uma nova perspectiva no tratamento da Hemofilia B

Resumo: Neste trabalho, propomos o desenvolvimento de um pipeline computacional para o design de proteínas substitutas ao Fator IX de coagulação humana (FIX), com o objetivo de otimizar seu uso terapêutico no tratamento da hemofilia B. A metodologia combina aprendizado por reforço profundo com técnicas avançadas de modelagem estrutural e análise de interação molecular. O pipeline é dividido em três módulos principais: (i) Condições Iniciais, responsável por gerar a sequência inicial de aminoácidos e avaliar sua estrutura; (ii) Trereforço para realizar mutações na sequência inicial que minamento, no qual um agente GenSeq é treinado com aprendizado por aximizem a similaridade estrutural com o FIX; e (iii) Geração de Sequências, que utiliza o agente treinado para explorar o espaço de sequências. A avaliação das proteínas geradas inclui a análise de similaridade estrutural, o estudo das interações moleculares com outras macromoléculas, como o Fator VIII de coagulação humana (FVIII), e a avaliação do perfil imunológico. Os resultados demonstram que as proteínas propostas apresentam alta similaridade estrutural com o FIX nativo, interações moleculares eficientes com o FVIII e perfis imunogênicos comparáveis ou mais favoráveis que o FIX. O pipeline mostrou-se promissor como ferramenta para o design de proteínas terapêuticas personalizadas e de baixo risco imunológico para aplicação clínica no tratamento da hemofilia B.

Palavras-chave: Hemofilia B, Fator IX, Design de proteínas, Aprendizado por Reforço, PPO, Imunogenicidade, Docking Molecular.

Título: O ensino de polinômios e números complexos: uma proposta visando adaptar esse assunto à Base Nacional Comum Curricular com questões adequadas ao Enem

Resumo: A introdução de questões pertinentes ao assunto Polinômios e Números Complexos ao Ensino Médio, principalmente encaixando essas questões na formulação do Enem (Exame Nacional do Ensino Médio), contribui para que os indivíduos possam realizar uma interpretação correta e crítica de vários fenômenos presentes na natureza e na sociedade da qual fazem parte. Para descrever esse tipo de associação, um método bastante relevante é o uso de exercícios com motivos cotidianos associados a Matemática Financeira, fenômenos físicos, modelos etc., os quais possibilitam o desenvolvimento de habilidades vinculadas a um tipo de raciocínio específico. Nesta dissertação, apresentou-se uma sequência de exercícios práticos para estudantes do Ensino Médio – baseada na Metodologia de Ensino-Aprendizagem-Avaliação de Matemática através da Resolução de Problemas. As situações de Resolução de Problemas permitem, na maioria das vezes, que os estudantes façam associações entre o mundo ao seu redor e a matemática, propiciando a busca por caminhos e estratégias para soluções dos problemas propostos ativando conhecimentos prévios de matemática, bem como de outros saberes. A pesquisa, pautada por uma análise qualitativa e situada na modalidade da pesquisa-ensino apresentou como suporte os referenciais teóricos acerca da Resolução de Problemas, com o intuito de encaixar Polinômios e Números Complexos na Educação Básica em acordo com a Base Nacional Comum Curricular. A grande dificuldade de ensinar Matemática no Ensino Médio ocorre pela falta de interesse dos alunos com os conteúdos, que, muitas vezes, são ensinados de forma descontextualizada. Quase sempre os conceitos relacionados a polinômios são apresentados na forma de algoritmos, visando à fixação na forma de repetição sem desenvolver uma situação cotidiana para ilustrar o problema. Sendo assim, pretendemos estimular a curiosidade e incentivar o conhecimento sobre os conceitos básicos de polinômios e sobre as técnicas para resolver equações polinomiais. A proposta didática contempla um plano de aula que relaciona os conteúdos com Física, Economia e Administração.

Palavras-chave: Palavras-chave: Resolução de Problemas. Educação Matemática. Polinômios. Números Complexos.

Título: K-teoria de C*-algebras: comparando a sequência exata de Pimsner-Voiculescu com a abordagem clássica na investigação dos K-grupos de uma C*-álgebra

Resumo: Usando a sequência exata de Pimsner-Voiculescu, investigamos a K-teoria da C*-álgebra A(T^n) nos casos em que n = 1 e n = 2. Comparamos esta abordagem com a abordagem mais clássica, que usa a seqüência exata fundamental de K-teoria, e discutimos os resultados.

Palavras-chave: sequência exata de Pimsner-Voiculescu, produto-cruzado, K-teoria, C*-algebra

Título: Um convite à teoria de gauge

Resumo: Neste trabalho, oferecemos uma exposição rigorosa das noções geométricas essenciais para uma compreensão básica das teorias de Yang-Mills puras, com ênfase na dedução das equações de Yang-Mills. Iniciamos com uma introdução concisa a fundamentos da teoria de grupos e álgebras de Lie, abordando, em particular, as noções de ação e representação de grupos de Lie. Em seguida, introduzimos alguns conceitos da teoria de fibrados suaves, com destaque para os fibrados principais e vetoriais, e as noções de conexão e curvatura. Por fim, formulamos o funcional de Yang–Mills e, por meio de uma abordagem variacional, obtemos suas equações de Euler-Lagrange, conhecidas como equações de Yang-Mills. Encerramos expondo como as equações de Maxwell podem ser vistas como um caso particular das equações de Yang-Mills e da identidade de Bianchi, configurando a eletrodinâmica clássica como uma teoria de gauge com grupo de simetria U(1).

Palavras-chave: Teoria de gauge, Grupos de Lie, Fibrados, Conexões, Equações de Yang-Mills

Título: Implementando técnicas de redução de cold-start no Globus Compute

Resumo: A computação serverless é um modelo em ascensão no que diz respeito à soluções de computação em nuvem para pesquisadores e para a indústria. Nesse modelo, a infraestrutura do servidor é totalmente abstraída dos desenvolvedores, de forma que a única responsabilidade destes é a aplicação a ser executada. A principal implementação desse modelo é o Function-as-a-Service (FaaS), que consiste na execução remota de funções sob demanda. No FaaS, desenvolvedores fornecem suas funções a um provedor, que as armazena e as executa quando solicitado pelo usuário. O provedor também é responsável por oferecer e gerenciar toda a infraestrutura e os recursos necessários para a execução de funções. Quando uma função é invocada, o provedor inicializa os componentes essenciais antes de executá-la, e o tempo exigido para realização desse processo é chamado de cold-start delay. Esse cold-start delay é um problema recorrente na literatura sobre serverless, com diversos artigos identificando o seu grande impacto negativo em performance, e outros estudando métodos e técnicas para reduzi-lo. O Globus Compute, uma ferramenta open-source de FaaS, não está isento deste problema. O Globus Compute é uma ferramenta de FaaS desenvolvida para facilitar a execução de fluxos de trabalho científicos, permitindo que qualquer máquina, de laptops a supercomputadores, seja usada como endpoint para a execução remota de funções, possibilitando que usuários realizem seus processos nas máquinas mais adequadas. Ao fazer isso, o serviço também precisa alocar os recursos e preparar a infraestrutura para executar as funções, o que significa que o cold-start delay está presente. Atualmente, o Globus Compute possui técnicas para diminuir o tempo de cold-start, mas apenas para funções executadas dentro de contêineres configurados especificamente para serem reutilizados. Quando funções são executadas sem conteinerização, não há mecanismos para prevenir a ocorrência de cold-start, com a exceção de permitir que recursos fiquem ativos por um minuto após executarem uma função, de forma que já estejam disponíveis para invocações futuras. Neste trabalho, uma nova engine para o Globus Compute é proposta, a Warm-Start Engine, que tem como objetivo reduzir o cold-start delay ao tentar garantir que funções sejam executadas em recursos em que foram processadas anteriormente, removendo a necessidade de instalar suas dependências, o que reduz o tempo de inicialização, e, portanto, o cold-start. Este trabalho detalha todos os passos para a implementação dessa nova engine, assim como um experimento conduzido para verificar sua eficácia. Os resultados mostram que a Warm-Start Engine pôde melhorar tempos de execução de fluxos de trabalho em 62%, assim como os tempos de execução de funções, atingindo 82% de melhoria para certas funções. O trabalho também analisa o impacto de mudar o intervalo de tempo pelo qual recursos permanecem ativos de um minuto para cinco minutos, comparando o desempenho com o sistema original e com a nova engine. Por fim, oportunidades para pesquisa futura na redução de cold-start no Globus Compute são apresentadas.

Palavras-chave: Computação em Nuvem, Serverless, Function-as-a-Service, Globus Compute, Cold-Start

Título: Extração e avaliação de ontologias para a Amazônia Azul: um experimento com modelos de linguagem de grande escala

Resumo: O território marítimo brasileiro, frequentemente chamado de Amazônia Azul, possui uma importância inestimável por seus recursos, biodiversidade, importância comercial etc. No entanto, as informações sobre ela são dispersas. Buscando métodos eficientes com resultados satisfatórios para a tarefa de organizar o conhecimento sobre essa região na forma de ontologia, uma abordagem envolvendo modelos de linguagem de grande escala (LLMs, do termo Large Language Models, em inglês) no papel de especialistas para a construção de hierarquias conceituais tem mostrado resultados promissores. Este trabalho apresenta a experimentação com a construção de ontologia usando conceitos relacionados à Amazônia Azul utilizando o GPT, seguida de avaliação humana e análise dos resultados. Este trabalho busca lançar luz sobre o potencial desses modelos no auxílio à construção de ontologias.

Palavras-chave: extração de ontologias, avaliação de ontologias, modelos de linguagem de grande escala, Amazônia Azul

Título: Estudo de um problema de Dirichlet não local com ações impulsivas: estimativa de crescimento para as soluções

Resumo: Neste trabalho, estuda-se um problema de Dirichlet com difusão não local, definida por um núcleo contínuo, de natureza semi-linear e com impulsos. O objetivo é apresentar um estudo auto-contido, iniciando com resultados preliminares referentes à versão linear do problema, para, em seguida, obter estimativas para as soluções do caso semi-linear com impulsos. Na introdução, apresenta-se uma motivação para o modelo proposto, à luz dos fenômenos de reação e difusão.

Palavras-chave: Problema de Dirichlet, difusão não local, equações de reação-difusão, ação im- pulsiva.

Título: Aprendizado por reforço para caminho de custo mínimo estocástico com becos sem saída

Resumo: Problemas em Aprendizado por Reforço são frequentemente modelados usando Processos de Decisão de Markov de Horizonte Infinito Descontado (do inglês, Infinite Horizon Discounted Markov Decision Processes - IHD-MDPs). No entanto, a comunidade de Planejamento Probabilístico argumenta que problemas de Caminho Mais Curto Estocástico (do inglês, Stochastic Shortest Path - SSP) oferecem uma estrutura mais natural para tarefas orientadas a meta. Em particular, ao lidar com SSPs envolvendo becos-sem-saída (ou seja, estados dos quais o agente não pode mais atingir a meta), MDPs descontados requerem o ajuste cuidadoso do fator de desconto. Alavancados pelos resultados da pesquisa de Planejamento Probabilístico, neste trabalho, propomos modificações em algoritmos clássicos de Aprendizado por Reforço, como Q-learning, para resolver três classes de SSPs: (i) SSPs sem becos-sem-saída, (ii) SSPs com becos-sem-saída evitáveis e (iii) SSPs com becos-sem-saída inevitáveis. Essas modificações são importantes, pois a equação de Bellman pode divergir em SSPs com becos-sem-saída, permitindo que algoritmos de Aprendizado por Reforço sejam aplicáveis em uma ampla gama de problemas orientados a meta.

Palavras-chave: Aprendizado por Reforço, Caminho Mais Curto Estocástico, Becos sem Saída, Meta, Planejamento Probabilístico, Aprendizado de Máquina

Título: Métodos baseados em saliência para corte automatizado de vídeo em filmagens de calçadas

Resumo: A condição da infraestrutura urbana é um aspecto fundamental para garantir a segurança e o bem-estar dos pedestres. Esse fator torna-se ainda mais relevante ao se considerar a acessibilidade para pessoas com mobilidade reduzida, como idosos e pessoas com deficiência visual, que são particularmente vulneráveis a calçadas mal conservadas. Regiões no entorno de hospitais merecem atenção especial — não apenas pelo alto fluxo de pedestres e veículos, mas também por atenderem indivíduos em condições de saúde fragilizadas, que demandam acesso seguro e confiável aos serviços médicos. Nesse contexto, diversas ferramentas computacionais já demonstraram seu potencial, como a classificação de materiais de superfície e a detecção de obstáculos; no entanto, a maioria das soluções existentes depende de dados rotulados, cuja obtenção é dispendiosa e demorada. Para suprir essa lacuna, propõem-se duas estratégias para predição de saliência em vídeos, com o objetivo de reduzir a dependência de rotulagem manual e contribuir para a análise de calçadas. Ambas as estratégias visam, em última instância, o treinamento de preditores de saliência adaptados a características específicas do ambiente urbano. A primeira estratégia explora a atenção visual humana, convertendo cliques de usuários em mapas de atenção por meio de pós-processamento. Essa abordagem demonstra particular eficácia na identificação de obstáculos genéricos em calçadas, como rachaduras e defeitos na superfície. A segunda estratégia emprega o modelo Segment Anything Model 2 (SAM2), aprimorado com etapas adicionais de processamento, para gerar de forma mais eficiente dados de vídeo rotulados voltados a características táteis especializadas. Isso possibilita o treinamento de preditores de saliência capazes de reconhecer elementos-chave do piso tátil, incluindo alterações de direção e placas táteis danificadas. Um diferencial dessa abordagem é sua escalabilidade – com potencial para ser estendida à detecção de uma gama mais ampla de características no ambiente urbano. Esses modelos de saliência constituem a base para um método proposto de recorte automático de vídeos, que visa eliminar regiões irrelevantes dos quadros e destacar as áreas mais significativas com base nos mapas de saliência gerados. Essa abordagem permite identificar regiões-chave em cada quadro e viabiliza aplicações como redirecionamento de vídeo com consciência de conteúdo, foco de atenção em objetos e análise das condições das calçadas, ao evidenciar defeitos e riscos potenciais. Esta pesquisa consolida estudos anteriores (Suayder M. Costa et al., 2024b; Suayder M Costa et al., 2024a; Suayder M Costa et al., 2025), apresentando as seguintes contribuições principais: (1) desenvolvimento de uma ferramenta de anotação de vídeos baseada em cliques, (2) um conjunto de dados anotados de vídeos egocêntricos de calçadas, voltado para predição de saliência, (3) implementação de duas estratégias de detecção de saliência para recorte de vídeos de calçadas, (4) treinamento e avaliação de modelos de saliência para análise estrutural de calçadas, e (5) integração desses modelos em um framework de recorte automático de vídeo. Os resultados experimentais demonstram que os modelos de saliência propostos destacam de forma eficaz informações relevantes em ambientes urbanos, alcançando AUC de 0,582 para atenção baseada em humanos e 0,914 para atenção baseada em elementos táteis, contribuindo assim para o aprimoramento de tecnologias assistivas voltadas a pessoas com deficiência visual.

Palavras-chave: predição de saliência, infraestrutura urbana, pavimento tátil, recorte de vídeos

Título: Avaliação de aterosclerose a partir de análises longitudinais de imagens ultrassonográficas utilizando-se curvas de nível adaptativas por redes neurais convolucionais e mecanismo de atenção reversa

Resumo: A aterosclerose é um processo patológico que pode levar ao estreitamento das artérias devido à formação de placa de gordura. Em decorrência disso, doenças cardiovasculares e acidentes vasculares cerebrais ceifam vidas, sem que se saiba a causa exata. As imagens ultrassonográficas permitem a investigação das artérias carótidas e da avaliação da espessura da camada lúmen-íntima e média-adventícia (EIMC). Tal medida é um indicador importante da evolução da doença em conjunto com exames clínicos. Nesta tese, propõe-se um modelo baseado em curvas de nível adaptativas, cujos parâmetros iniciais são derivados de uma rede neural convolucional, com o objetivo de segmentação e mensuração do EIMC. Para avaliá-lo em conjunto com os dados clínicos longitudinais, a fim de predizer a gravidade de risco em novos casos, é utilizado um modelo de rede neural recorrente com mecanismo de atenção reversa. Os resultados obtidos para uma amostra de casos do ELSA-Brasil quanto à segmentação e à aferição do EIMC são estatisticamente compatíveis com os obtidos por especialistas, bem como permitiram relacionar fatores antecedentes e projetar a evolução esperada do quadro clínico.

Palavras-chave: aterosclerose, ultrassonografia, curvas de nível, redes neurais