Defesa de Tese de Doutorado – Karila Palma Silva – 21/3/2019

17/05/2019 15:22
Defesa de Tese de Doutorado
Aluna Karila Palma Silva
Orientador Prof. Rômulo Silva de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC
Data

 

 21/3/2019  14h00   (quinta-feira)

Sala PPGEAS II (piso inferior)
Banca Prof. Rômulo Silva de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Adenilso da Silva Simão,  Dr. – ICMC/USP;

Prof. Márcio Bastos Castro, Dr. – INE/UFSC;

Prof. Alex Sandro Roschild Pinto, Dr. – INE/UFSC;

Prof. Jomi Fred Hübner, Dr. – DAS/UFSC (suplente).
Título

 

 Contributions to the Estimation of the Worst-Case Execution Time using Measurements in Real-Time Systems
Abstract: As the use of computers proliferates in our society, systems with strict timing requirements — or Real-Time Systems (RTS) — become ever more common. A critical step in designing such systems is determining whether tasks meet their timing constraints. For that, Worst-Case Execution Time (WCET) analyses are necessary. At the same time, modern systems’ demand for increasingly complex software requires more powerful and complex computers being used. These facts make RTS’ WCET analysis an increasingly harder challenge. In this context, the objective of this work is to investigate and propose methods that can be used to deal with complex computer architectures for estimating WCET using measurements. The technique known as Measurement-Based Probabilistic Timing Analysis (MBPTA) promises producing WCET bounds for RTS’ tasks based on the analysis of execution time measurements through Extreme Value Theory (EVT). For that, MBPTA requires the analysed tasks’ maximum observed execution times to adhere to an extreme value distribution and allows determining execution time values expected to be exceeded only with arbitrarily low probabilities (pWCETs). Several works suggest the use of Generalized Pareto or the Generalized Extreme Value models, while others consider the Gumbel or the Exponential models more adequate. In this work, firstly we perform an assessment on the tightness of the WCET bounds determined through these models. For that, we considered a time-randomized platform, in which MBPTA should yield remarkably reliable results in order to be deemed usable in the general case. Posteriorly, we performed an assessment of the adequacy of MBPTA to estimate the pWCET of a task executed on a complex architecture with Linux. For that, we chose to perform the analysis of a task that is frequently used in temporal analysis with fixed input data known to induce high execution times and employed a large execution time validation sample collected using the Perf tool. We use the Perf tool in order to deduct the direct interference from other tasks and interrupt handlers. Real-time tasks executed on complex architectures suffer large indirect interference from other activities executing on the same system, hence generating noise in the observed execution times. In this context, it is difficult to determine the worst scenario for tasks’ measurement-based temporal analysis. The timing variability induced both by hardware effects and by the execution paths depend, directly or indirectly, on the input data used. Our experiment shows that the input data generally used in temporal analysis, known to induce high execution times, may in fact produce shorter execution time for a task executed on such platforms. It is hence necessary to select the input data that induce high execution times in this context, to provide reliable WCET estimates. In this work, we performed an assessment of the execution times of real-time tasks with respect to the input data, i.e., (1) verifying the sensitivity of the task execution times to the input data used, and (2) the quantitative assessment of their impact on the resulting execution times. Tasks that are sensitive to input data require input data that maximizes the execution time being searched in order to obtain reliable pWCETs. In order to select input data for performing MBPTA on complex architectures, one possible approach for finding the worst-case input data of a task with respect to its execution time is by employing optimization algorithms, e.g., a genetic algorithm. However, the large timing variability observed on complex architectures hinders the comparison of execution time measurements obtained using different input data. In this context, we (1) performed an assessment of different measurement methods, (2) implemented a genetic algorithm in which the fitness function is based on execution time measurements selected using both traditional and novel methods, and (3) estimated probabilistic WCET bounds for a task, using the worst input data obtained through the developed genetic algorithm. We highlight that the proposed work is justified by its scientific relevance and by the potential positive economic impact arising from methods for the determination of WCET estimates.
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Defesa de Tese de Doutorado – Aujor Tadeu Cavalca Andrade – 20/3/2019

17/05/2019 15:11
Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Aujor Tadeu Cavalca Andrade
Orientador Prof. Carlos Barros Montez, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Ricardo Alexandre Reinaldo de Moraes, Dr . – PPGEAS/UFSC
Data

 

 20/3/2019  14h00   (quarta-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
 Banca Prof. Carlos Barros Montez, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Luiz Affonso H. Guedes,  Dr. – DCA/UFRN;

Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Gustavo Medeiros de Araújo, Dr. – UFSC/Araranguá.
Título

 

 Arquitetura para Detecção, Identificação e Tratamento de Outliers em Rede de Sensores Sem Fio de Larga Escala
Resumo: As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) surgem como uma importante área de pesquisa, integrando trabalhos relacionados às áreas de comunicação e sensoriamento. Os cenários de uso desse tipo de rede são vastos, podendo ser citadas as aplicações de monitoramento ambiental, industrial, hospitalar, dentre outras. Neste contexto, o cenário deste estudo é sobre o monitoramento de grandes áreas, as quais possuem especificidades desafiadoras para seu monitoramento como: grande área de cobertura espacial, variação na quantidade de sensores por área, dificuldade de implantação, e geração de grande quantidade de dados anômalos. Os recursos computacionais limitados dos nodos, associados à instalação em possíveis ambientes hostis impactam diretamente na coleta dos dados e nos tipos de falhas geradas. O principal desafio é o de extrair informações significativas, a partir dos dados brutos. Nesse sentido, técnicas para a detecção de outliers vêm ganhando cada vez mais destaque, contribuindo para melhorar a qualidade dos dados coletados. O aperfeiçoamento dessas técnicas, juntamente com técnicas para identificação e tratamento de outlier pode ser usado para detectar sensores defeituosos, filtrar dados ruidosos e descobrir eventos rele- vantes. Nesta tese foi proposta uma arquitetura para detecção, identificação e tratamento de outliers em RSSF de larga escala. Para tanto, busca-se associar o método de detecção de outlier baseado em estatística ao método de aprendizagem de máquina para identificar e classificar as anomalias e, em seguida, tratá-las adequadamente. Adicionando, há uma estratégia de monitoramento inovadora para formação de redes cluster-tree baseada em dados. Os principais resultados alcançados foram: na precisão da detecção do evento vi- sando identificação e tratamento do outlier ; em um estratégia de monitoramento voltada a formação cluster-tree baseada em dados com diferentes tempos de monitoramento; na adaptabilidade às mudanças e no atendimento online do monitoramento; na tomada de decisão eficiente por meio da integração da correlação de informação espaço-temporal na detecção e tratamento de eventos.

 

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Defesa de Dissertação de Mestrado – Bruno Eduardo Benetti – 13/3/2019

17/05/2019 15:07
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Bruno Eduardo Benetti
Orientador Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Marcelo Lopes de Lima, Dr. – CENPES/Petrobras
Data 13/3/2019 (quarta-feira) – 8h30

Sala PPGEAS II (piso inferior)
Banca Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Gustavo Artur de Andrade, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Eugênio de Bona Castelan Neto, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Hector Bessa Silveira, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Paulo Renato da Costa Mendes, Dr. – PPGEAS/UFSC
Título Satisficing Infinite-Horizon Model Predictive Control
Abstract:  This work aims to give an alternative formulation for Model Predictive Controllers that simplifies the stabilishment of stability and accommodates conflicting subobjectives. The stability issues are solved with the use of a infinite prediction horizon that takes into account the whole system dynamics untill the end of time. Then, it is proposed the use of the Output Prediction Oriented Model (OPOM) as a new prediction model that is sinergistic with the infinite horizon MPC (IHMPC) that provides a system representation that is physical meaning friendly and eases the stabilishment of stability guarantees. On top of that, it is added a Satisficing tunning strategy that gives dynamical weights to the system, freeing the operator from the burden of finding one of the many pareto-optimal solutions to the problem. The convergence of IHMPC and satisficing theory gives rise to a so called Satisficing Infinite Horizon Model Predictive Controller or SIHMPC that is presented here from its development to simulations.

 

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Defesa de Dissertação de Mestrado – Everton Machado – 8/3/2019

17/05/2019 15:04
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Everton Machado
Orientador Prof. Alexandre Trofino, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Claudio Melo, Dr. – EMC/UFSC
Data 8/3/2019 (sexta-feira) – 9h00

Auditório do Polo – 2° Piso
Banca Prof. Alexandre Trofino, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Joaquim Manoel Gonçalves, Dr. – IFSC;

Prof. Felipe Gomes de Oliveira Cabral, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Marcelo de Lellis Costa de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC.
Título Algoritmos de Detecção e Correção de Falhas para Sensores de Temperatura de Refrigeradores Domésticos
Resumo:  Este trabalho apresenta o desenvolvimento e implementação de algoritmos de detecção e correção de falhas de offset em sensores de temperatura de refrigeradores domésticos.  Foram propostos dois algoritmos de detecção de falha, diferenciados na forma de avaliação do sensor de degelo. Adicionalmente, foram desenvolvidos dois sistemas de correção, o primeiro baseado em compensação de offset através de equações matemáticas e o segundo baseado em um sistema de controle alternativo que entra em operação em condições de falha do sensor. Foram definidos critérios de desempenho largamente usados em trabalhos de detecção de falha na literatura. Um dos algoritmos de detecção propostos obteve 86,5% de detecções corretas com nenhum falso positivo, detectando as falhas com maior potencial de provocar efeitos de perda de performance perceptíveis ao consumidor. Os sistemas de correção propostos também obtiveram bons resultados, levando o refrigerador a operar em condições muito similares àquelas em que o refrigerador operava antes de entrar em modo de falha.

 

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Defesa de Dissertação de Mestrado – Benhur Tessele – 1/3/2019

17/05/2019 15:01
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Benhur Tessele
Orientador Prof. Rômulo Silva de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC                                   
Coorientador Prof. Cristian Koliver, Dr. – INE/UFSC
Data 1/3/2019 (sexta-feira) – 14h00

Sala PPGEAS I (piso superior)
Banca Prof. Rômulo Silva de Oliveira, Dr. –  DAS/UFSC (presidente);

Prof. Rafael Rodrigues Obelheiro, Dr. – UDESC/Joinville;

Profa. Patrícia Della Méa Plentz, Dra. – INE/UFSC;

Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – DAS/UFSC.
Título Emprego de Perf na Medição e Análise do Tempo de Resposta de Tarefas no Linux
Resumo:  Este trabalho apresenta um estudo sobre a ferramenta perf, que é uma ferramenta de análise, depuração e monitoramento do Linux. Foi realizado um detalhamento sobre as principais funcionalidades do perf, juntamente com exemplos de uso da ferramenta. Também foram realizados estudos de caso com base em aplicações que representam situações reais e complexas no dia a dia dos desenvolvedores, em especial aplicações com requisitos temporais. As técnicas utilizadas nos estudos de caso foram capazes de coletar dados estatísticos e validar o comportamento das aplicações e também do sistema operacional. Os resultados obtidos comprovaram a eficiência da ferramenta perf, bem como apontaram algumas limitações em determinados cenários de teste. Ao final deste trabalho, foram apresentadas dicas e recomendações sobre a utilização do perf para usuários e desenvolvedores

 

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Defesa de Exame de Qualificação – Suelen Macedo Laurindo – 27/2/2019

17/05/2019 14:57
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Suelen Macedo Laurindo
Orientador Prof. Ricardo Alexandre Reinaldo de Moraes, Dr. – PPGEAS/UFSC
Coorientador Prof. Carlos Barros Montez, Dr. – DAS/UFSC
Data

 

 27/2/2019  14h00  (quarta-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
Banca Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Érico Meneses Leão,  Dr. – PPGCC/UFPI;

Prof. Richard Demo Souza, Dr. – PGEEL/UFSC;

Prof. Alex Sandro Roschild Pinto, Dr. – PPGEAS/UFSC.
Título

 

 Cooperative Communication Mechanisms Applied to Wireless Sensor Network
Abstract: One of the major problems that still needs to be overcome in wireless sensor networks (WSN) is the unreliable nature of communication channels. In this PhD thesis, two types of communication techniques are addressed to minimize this problem: cooperative diversity and network coding techniques. Cooperative diversity techniques involve cooperation between nodes to improve the success rate of sent messages; and network coding techniques have been shown to be a promising solution to minimize the transmission delay, to balance the network load and also to improve the network throughput. In this context, this work intends to act upon these limitations by treating the relay node selection in a holistic way, combining both cooperative diversity techniques and the use of network coding algorithms to enhance the communication reliability in WSN networks. A relay selection technique based on multiple criteria to select the smallest number of relay nodes was proposed and evaluated through simulation and the network coding technique will be proposed and developed. Theses proposals will be evaluated by simulation and experimentally as well.

 

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Defesa de Exame de Qualificação – Gabriel Arthur Gerber Andrade – 25/2/2019

17/05/2019 14:54
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Gabriel Arthur Gerber Andrade
Orientador Prof. Luiz Cláudio Villar dos Santos, Dr. – INE/UFSC
Data

 

 25/2/2019  14h00  (segunda-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
Banca Prof. Rômulo Silva de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Rodolfo Jardim de Azevedo,  Dr. – IC/UNICAMP;

Prof. Márcio Bastos Castro, Dr. – INE/UFSC.
Título

 

 Test Generation for Shared-Memory Verification of Multicore Chips
Abstract: Since non-deterministic behavior is key to exposing shared-memory errors, non-synchronized parallel programs are often used for verification and test of multicore chips. In the verification phase, the slow execution in a simulator requires non-conventional techniques for enabling error exposure with shorter programs. In this context, this work makes three contributions. First, the work proposes two novel techniques that build upon conventional random test generation for efficient shared-memory verification. One technique exploits canonical dependence chains for constraining the random generation of instruction sequences (to raise the coverage of state transitions due to memory events conflicting at a same shared location), another exploits address space constraints for biasing random address assignment (to raise the coverage of state transitions due to eviction events). As compared to a conventional generator, the combination of these techniques reduced the average verification effort by one order of magnitude in many cases. Second, the work proposes a new mechanism for directed generation that improves the quality of non-deterministic racy tests. The mechanism exploits general properties of coherence protocols and cache memories for better control on transition coverage (which serves as a proxy for increasing the actual coverage metric adopted in a given verification environment). Being independent of coverage metric, coherence protocol, and cache parameters, the mechanism is reusable across quite different designs and verification environments. With such mechanism, our test generation was faster to reach similar coverage as compared to the most recently reported generator of racy tests (based on Genetic Programming). For instance, when executing tests with 1K operations for verifying 32-core designs, our test generator reached 60% coverage ten times faster. Third, the work envisages a novel technique for directed test generation that relies on a feedback loop for further reducing the effort towards higher coverage. It exploits local-search heuristics for detecting coverage saturation and pruning heuristics for progressively reducing the exploration of the generation space without jeopardizing coverage. The first contribution was already reported in an submitted article and the second one in a published paper. The third contribution was conceptually designed, but its elaboration and implementation are part of the planned activities towards the future thesis.
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Defesa de Exame de Qualificação – Marina Enricone Stasiak – 20/2/2019

17/05/2019 14:50
Defesa de Exame de Qualificação
Aluna Marina Enricone Stasiak
Orientador Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Francisco Rafael Moreira da Mota, Dr – IFCC
Data

 

 20/2/2019  13h30  (quarta-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
 Banca Prof. Rodolfo César Costa Flesch, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Marco José da Silva,  Dr. – CPGEI/UTFPR;

Prof. Fábio Margotti, Dr. – MTM/UFSC.
Título

 

 Contribuições para o Desenvolvimento de um Sistema de Medição de Permissividade Elétrica de Materiais baseado no Princípio de Tomografia Capacitiva Elétrica
Resumo: Neste trabalho são apresentadas contribuições para o desenvolvimento de um sistema de medição de permissividade elétrica de materiais, o qual tem seu princípio de funcionamento baseado na técnica de tomografia capacitiva elétrica. Este sensor foi inicialmente desenvolvido para medição de fração volumétrica de água em escoamentos bifásicos de água e óleo, porém novas aplicações estão sendo estudadas. As contribuições abrangem tanto a parte de hardware, com a implementação de melhorias no sistema de medição, controle, condicionamento de sinais e aquisição de dados, quanto na parte software, com a implementação de uma interface gráfica para o usuário operar o sistema e visualizar os resultados das medições. Também há contribuições na parte de resolução de problemas inversos, com a implementação e aplicação de novos algoritmos de reconstrução de imagem e no desenvolvimento de uma solução embarcada utilizando uma plataforma FPGA.
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Defesa de Dissertação de Mestrado – João Marcel Serafin – 13/2/2019

16/05/2019 16:56
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno João Marcel Serafin
Orientador Prof. Nestor Roqueiro, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Rodrigo A. M. Braga, Dr. – INESC/UFSC
Data 13/2/2019 (quarta-feira) – 9h00

Sala PPGEAS I (piso superior)
Banca Prof. Nestor Roqueiro, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Jonny Carlos da Silva, Dr. – EMC/UFSC;

Prof. Rodrigo de Souza Vieira, Dr. – EMC/UFSC;

Prof. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSC.
Título Modelagem, Análise e Controle de um Protótipo de Cadeira de Rodas Auto Equilibrista
Resumo:  A inclusão de pessoas com necessidades especiais é um assunto sempre pertinente frente ao número de pessoas dentro deste grupo e as dificuldades que estas enfrentam diariamente. A deficiência motora é a segunda mais relatada no Brasil. Cerca de 3,7 milhões de brasileiros relatam ter grandes dificuldades de locomoção. Considerando a evolução dentro das Tecnologias Assistivas (TA) nos últimos anos,  busca-se cada vez mais alternativas para implementar e facilitar a inclusão social de pessoas com mobilidade reduzida. Este documento descreve o processo de desenvolvimento de uma cadeira de rodas com o princípio de funcionamento por auto-equilíbrio, visando possibilitar maior liberdade de movimentos ao deficiente físico, e consequentemente, uma locomoção mais intuitiva. O documento apresenta o projeto mecânico e elétrico de um protótipo em escala real, o modelo dinâmico do sistema e o projeto de 3 controladores: compensador estático com inclusão de integrador na malha direta, regulador linear quadrático e modos deslizantes. Cada controlador é aplicado à 3 estratégias de controle diferentes, cada uma com objetivos específicos de funcionamento. Ao final, são apresentados os resultados de simulações computacionais e testes práticos realizados com o protótipo, juntamente com a análise e comparação dos resultados.

 

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Defesa de Exame de Qualificação – Vinícius Berndsen Peccin – 14/12/2018

29/09/2018 15:51
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Vinícius Berndsen Peccin
Orientador

Coorientador

Coorientador

 Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Rodolfo Cesar Costa Flesch, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Daniel Martins Lima, Dr. – UFSC/Blumenau
Data

Local

 14/12/2018  14h00  (sexta-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
Prof. Werner Kraus Junior, Dr. – DAS/UFSC (presidente)

Prof. Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi,  Dr. – MAT/UFMG

Prof. Paulo Renato da Costa Mendes, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Douglas Wildgrube Bertol, Dr. – UDESC/Joinville
Título

 

 GPC e DMC Embarcados de Cômputo Rápido: contribuições para a formulação e otimização online em arquitetura paralela reconfigurável
Resumo: Em geral, o controle preditivo baseado em modelo (MPC) necessita do cômputo de um problema de programação quadrática (QP) a cada ciclo de controle. Esse cômputo pode ser considerado custoso do ponto de vista computacional e se tornar um limitante para a utilização do MPC em plantas com períodos de amostragem rápidos. Para contornar essa limitação e permitir a atuação em uma variedade maior de sistemas, pode-se utilizar um solver que faça o cômputo da ação de controle de forma eficiente e possa ser implementado em um hardware de rápida execução. Diversos trabalhos foram propostos para esse tipo de solução, mas a grande maioria foca nas características do MPC representado em espaço de estados, que é muito popular na academia. Dessa forma, outras formulações de MPC populares na indústria, como o GPC e o DMC, carecem de pesquisas na área de cômputo rápido no nível de integração com o solver.

Nesta pesquisa, propõe-se uma formulação integrada da técnica de controle com um método de programação quadrática, de modo a obter uma solução MPC de cômputo rápido e moldada para a implementação em arquitetura paralela. Os algoritmos integrados propostos foram testados, simulados e comparados em MATLAB. Os melhores métodos foram também implementados em FPGA e apresentaram bons resultados com um cômputo da ordem de microssegundos.
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