Browsing by Author "Wanner, Elizabeth Fialho"

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    Desenvolvendo atividades computacionais na disciplina cálculo diferencial e integral I : estudo de uma proposta de ensino pautada na articulação entre a visualização e a experimentação.
    (Programa de Pós-Graduação em Educação Matemática. Departamento de Matemática, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Rocha, Marcos Dias da; Wanner, Elizabeth Fialho
    O ensino e aprendizagem de Cálculo Integral e Diferencial tem preocupado, há décadas, professores e pesquisadores em várias partes do mundo. Em nosso país, é significativo o índice de reprovação nessa disciplina nos mais diversos cursos e universidades. Visando a compreender essa situação, estudos têm abordado o problema e proposto alternativas. Dentre estas, destaca-se a utilização de softwares educacionais que potencializam a visualização e a experimentação na construção dos conceitos. Esta pesquisa se propõe a responder à seguinte questão: Que contribuições uma proposta de ensino pautada na articulação entre a visualização e a experimentação, proporcionada pelo ambiente informatizado, pode trazer para a compreensão dos conceitos de limite, derivada e integral em uma disciplina de Cálculo? Esta pesquisa se fundamenta teoricamente na noção de seres-humanos-com-mídia (BORBA e VILLARREAL, 2005), entendendo que os diferentes atores humanos e não humanos fazem parte de um coletivo pensante onde o conhecimento é produzido. O referencial teórico apresenta os principais problemas do ensino de Cálculo, as dificuldades dos alunos, o papel da visualização e das múltiplas representações na compreensão dos conceitos e as possibilidades de utilizar ambientes informatizados nas aulas. Ao longo de um semestre, acompanhamos as aulas de uma turma de Cálculo Diferencial e Integral I, da Universidade Federal de Ouro Preto (MG), composta por alunos de diferentes cursos, todos repetentes. A cada semana, duas aulas eram cedidas pelo professor da classe para que realizássemos – no Laboratório de Informática – atividades nas quais os conceitos de limite, derivada e integral, trabalhados em sala de aula, eram explorados por meio do software GeoGebra. Tais atividades buscavam desenvolver uma compreensão mais profunda dos conceitos. Ao longo do estudo, foram coletados dados por meio de registros produzidos pelos alunos (em papel e no computador), questionário de avaliação da proposta, avaliações da disciplina e diários de campo do pesquisador e de uma assistente de campo. A análise de episódios indica que um ambiente informatizado pode contribuir para que os alunos se tornem mais participativos e exploradores, e ajudar na criação de conjecturas e negociação de significados, facilitando a compreensão dos aspectos conceituais do Cálculo. A visualização e a experimentação foram potencializadas com a presença do software no coletivo. A mídia informática (computador munido do software GeoGebra) propiciou um ambiente favorável para a negociação de significados, uma vez que potencializou a característica de visibilidade. Este estudo gerou um livreto no qual a proposta de ensino desenvolvida é apresentada e comentada.
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    Feedback-control operators for improved Pareto-set description : application to a polymer extrusion process.
    (2015) Carrano, Eduardo Gontijo; Coelho, Dayanne Gouveia; Cunha, António Gaspar; Wanner, Elizabeth Fialho; Takahashi, Ricardo Hiroshi Caldeira
    This paper presents a new class of operators for multiobjective evolutionary algorithms that are inspired on feedback-control techniques. The proposed operators, the archive-set reduction and the surface-filling crossover, have the purpose of enhancing the quality of the description of the Pareto-set in multiobjective optimization problems. They act on the Pareto -estimate sample set, performing operations that eliminate archive points in the most crowded regions, and generate new points in the less populated regions, leading to a dynamic equilibrium that tends to generate a uniform sampling of the efficient solution set. The internal parameters of those operators are coordinated by feedback-control inspired techniques, which ensure that the desired equilibrium is attained. Numerical experiments in some benchmark problems and in a real problem of optimization of a single screw extrusion system for polymer processing show that the proposed methodology is able to generate more detailed descriptions of Pareto-optimal fronts than the ones produced by usual algorithms.
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    On a vector space representation in genetic algorithms for sensor scheduling in wireless sensor networks.
    (2014) Martins, Flávio Vinícius Cruzeiro; Carrano, Eduardo Gontijo; Wanner, Elizabeth Fialho; Takahashi, Ricardo Hiroshi Caldeira; Mateus, Geraldo Robson; Nakamura, Fabiola Guerra
    Recent works raised the hypothesis that the assignment of a geometry to the decision variable space of a combinatorial problem could be useful both for providingmeaningful descriptions of the fitness landscape and for supporting the systematic construction of evolutionary operators (the geometric operators) that make a consistent usage of the space geometric properties in the search for problem optima. This paper introduces some new geometric operators that constitute the realization of searches along the combinatorial space versions of the geometric entities descent directions and subspaces. The new geometric operators are stated in the specific context of the wireless sensor network dynamic coverage and connectivity problem (WSN-DCCP). A genetic algorithm (GA) is developed for the WSN-DCCP using the proposed operators, being compared with a formulation based on integer linear programming (ILP) which is solved with exact methods. That ILP formulation adopts a proxy objective function based on the minimization of energy consumption in the network, in order to approximate the objective of network lifetime maximization, and a greedy approach for dealing with the system’s dynamics. To the authors’ knowledge, the proposed GA is the first algorithm to outperform the lifetime of networks as synthesized by the ILP formulation, also running in much smaller computational times for large instances.
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    Operador de pesquisa local baseada em aproximação quadrática para problemas de otimização contínua.
    (2018) Mota, Felipe de Oliveira; Moreira, Gladston Juliano Prates; Moreira, Gladston Juliano Prates; Cruz, André Rodrigues; Wanner, Elizabeth Fialho; Santos, Thiago Fontes
    Este documento traz o estudo de um operador de busca local que uti- liza aproxima¸c˜oes quadr´aticas para formar um algoritmo hibrido e resolver problemas multiobjetivo ou mono objetivo com restri¸c˜oes de igualdade. Mui- tas vezes, algoritmos evolutivos como o PSO (Eberhart & Kennedy,1995) conseguem encontrar boas bacias de atra¸c˜ao em problemas de otimiza¸c˜ao, mas explor´a-las pode ser complicado. Por isso uma hibridiza¸c˜ao com poten- cial para encontrar rapidamente m´ınimos locais ´e uma op¸c˜ao amplamente utilizada para acelerar a convergˆencia e melhorar a precis˜ao do processo. Ao longo da sua execu¸c˜ao, os algoritmos evolutivos movem seus pon- tos de maneira que eles avancem a`s regi˜oes com as melhores solu¸c˜oes. Os operadores utilizados, chamados aqui de Full-Matrix Quadratic Approxima- tion (FMQA) e Diagonal Quadratic Approximation (DQA), utilizar˜ao pontos das boas regi˜oes encontradas no espa¸co para gerar fun¸c˜oes quadr´aticas que aproximam as fun¸c˜oes originais do problema. Eles diferem apenas em como as matrizes s˜ao constru´ıdas. Este modelo aproximado pode ser facilmente resolvido, obtendo uma solu¸c˜ao que atender´a o problema original e ´e prova- velmente melhor do que os pontos utilizados para fazer tal constru¸c˜ao. O objetivo do trabalho ´e testar a uni˜ao destes operadores com o algoritmo evolutivo Particle Swarm Optimization (PSO), melhorando seus indiv´ıduos separadamente para resolver problemas com restri¸c˜oes de igualdade. N´os queremos observar suas vantagens e desvantagens quanto a tempo compu- tacional e precis˜ao, quando aplicada aos problemas propostos. Nestes pro- blemas, a dimens˜ao reduzida do espa¸co de busca torna dif´ıcil o trabalho do algoritmo evolutivo puro, e esse operador se mostrou eficiente para auxiliar na busca. Tamb´em ser´a estudado como os operadores performam em problemas multiobjetivo.
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    VND-based local search operator for equality constraint problems in PSO algorithm.
    (2018) Mota, Felipe de Oliveira; Wanner, Elizabeth Fialho; Luz, Eduardo José da Silva; Moreira, Gladston Juliano Prates
    This paper presents a hybrid PSO algorithm with a VND-based operator for handling equality constraint problems in continuous optimization. The VND operator can be defined both as a local search and a kind of elitism operator for equality constraint problems playing the role of “fixing” the best estimates of the feasible set. Experiments performed on benchmark problems suggest that the VND operator can enhance both the convergence speed and the accuracy of the final result.
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    A wavelet-based sampling algorithm for wireless sensor networks applications.
    (2010) Aquino, André Luiz Lins de; Oliveira, Ricardo Augusto Rabelo; Wanner, Elizabeth Fialho
    This work proposes and evaluates a sampling algorithm based on wavelet transforms with Coiflets basis to reduce the data sensed in wireless sensor networks applications. The Coiflets basis is more computationally efficient when data are smooth, which means that, data are well approximated by a polynomial function. As expected, this algorithm reduces the data traffic in wireless sensor network and, consequently, decreases the energy consumption and the de-lay to delivery the sensed information. The main contribution of this algorithm is the capability to detect some event by adjusting the sampling dynamically. In order to evaluate the algorithm, we compare it with a static sampling strategy considering a real sens-ing data where an external event is simulated. The results reveal the efficiency of the proposed method by reducing the data with-out loosing its representativeness, including when some event oc-curs. This algorithm can be very useful to design energy-efficient and time-constrained sensor networks when it is necessary to detect some event.