Bioinformática
O principal objetivo desta linha de pesquisa é desenvolver e aplicar algoritmos e ferramentas eficientes de Bioinformática na solução de problemas complexos da biologia. A união entre computação e biologia possibilita uma mudança de paradigma no estudo dos sistemas biológicos. A computação permite que a grande quantidade de dados obtidos a partir desses sistemas seja processada em tempo razoável, possibilitando respostas rápidas a questões que demandam meses para serem obtidas em experimentos in-vitro.
O uso de métodos matemáticos e computacionais está se tornando parte integral das pesquisas biológicas. Embora nos últimos tempos grandes avanços tenham sido obtidos nesta área, ainda existem várias questões a serem respondidas ou refinadas. Um dos grandes desafios se encontra justamente na análise de enormes quantidades de dados complexos, a partir dos quais possam ser gerados modelos confiáveis de processos biológicos.
A linha de pesquisa em Bioinformática tem interação com outras linhas de pesquisa do PPGComp como Inteligência Artificial e Computacional e Sistemas Multiagentes. Além do mais, também colabora com os programas de pós-graduação em Ciências da Saúde (PPGCS) e Ciências Fisiológicas (PPGCF) da FURG.
As possíveis aplicações da Bioinformática são numerosas e importantes. Nesta linha são realizadas pesquisas sobre teorias, modelos, métodos e técnicas em:
- Docagem molecular e triagem virtual;
- Ciência de dados e aprendizado de máquina aplicado a dados biológicos;
- Simulações por dinâmica molecular;
- Dobramento de proteínas;
- Redes regulatórias genéticas;
- Simulação de sistemas biológicos.
Espera-se que os egressos desta da linha de pesquisa tenham sólida formação em métodos computacionais e estatísticos aplicados à área biológica, uma visão transversal dos problemas biológicos complexos envolvidos e aptidão para contribuir com o avanço da ciência nesta área.
Docentes: Adriano Velasque Werhli; Karina dos Santos Machado
Grupo de Pesquisa: ComBi-L (Computational Biology Lab)
Computação Flexível
A Computação Flexível (em inglês: Soft Computing) se tornou particularmente importante a partir do início da década de 90, quando houve um interesse crescente na modelagem de sistemas mais complexos, que começaram a surgir em áreas como biologia, medicina, ciências humanas, ciências gerenciais, ciências sociais, engenharias etc., que freqüentemente se apresentam intratáveis para a matemática e modelos convencionais.
A pesquisa em Computação Flexível envolve o desenvolvimento de teorias, modelos, técnicas, métodos e software que oferecem soluções tolerantes à subjetividade, imprecisão, incerteza, informação incompleta, parcial ou conflitante, parcialidade da verdade e parcialidade da possibilidade, que aparecem na modelagem de sistemas complexos e/ou de informação imperfeita, tão comuns no contexto das Engenharias em geral, em particular, da Engenharia da Computação. O objetivo é buscar aproximações ou combinações de diferentes teorias, modelos, técnicas e métodos que sejam capazes de refletir adequadamente a imperfeição, alcançando tratabilidade, robusteza, confiabilidade e soluções de custo razoável.
Na era da XAI (eXplainable Artificial Intelligence em inglês) - inteligência Artificial Explicativa, um que a interdisciplinaridade, o grande volume de dados, e a dinâmica das aplicações diversas exigem cada vez mais que o método e resultados sejam explicáveis a todos, a computação flexível, por seus modelos baseados em variáveis linguísticas (e não numéricas), qualificadas por termos linguísticos, é considerada a área que tem um papel fundamental para a tão desejada explicabilidade.
Esta linha de pesquisa pretende servir de base para todas as outras linhas de pesquisa. Por exemplo, pode oferecer suporte para a pesquisa em sistemas inteligentes híbridos para robótica e automação (redes neurais fuzzy, percepção fuzzy em robôs, métodos intervalares para visão computacional, etc.), assim como para a pesquisa em sistemas multiagentes (modelos de agentes híbridos em geral).
Em particular, a computação flexível torna-se importante para o desenvolvimento das aplicações de sistemas complexos, assim como para projetos de experimentos e análise de confiabilidade, como, por exemplo, na Simulação de Sistemas Sociais e Ambientais, na Biologia Computacional, em Tecnologias de Computação e Automação, dentre outras.
Na linha de pesquisa de Computação Flexível, pretende-se pesquisar teorias, modelos, métodos e técnicas em:
Computação difusa e intervalar: Matemática Intervalar, conjuntos e lógica fuzzy, sistemas fuzzy;
Computação bio-inspirada: sistemas evolutivos, redes neurais, machine learning;
Computação para ciência de dados: mineração de dados, big data, deep learning, classificação, tomada de decisão;
Aplicações nas mais diversas áreas.
Docentes: Bruno Lopes Dalmazo; Eduardo Nunes Borges; Graçaliz Pereira Dimuro; Helida Salles Santos; Leonardo Ramos Emmendorfer; Rodrigo Andrade de Bem.
Grupo de pesquisa: CompFlex (Grupo de Pesquisa em Computação Flexível)
GINFO (Grupo de Pesquisa em Gerenciamento de Informações)
Robótica e Automação Inteligentes
O principal objetivo desta linha de pesquisa é estudar, desenvolver e aplicar aspectos conceituais da computação e ferramentas computacionais, na solução de problemas complexos em automação e robótica, sobretudo associadas a aplicações voltadas ao ecossistema costeiro e oceânico. O termo "inteligentes", usado na definição da linha, decorre da necessidade do tratamento da complexidade na modelagem de soluções a serem aplicadas nos cenários oceânicos e costeiros, das incertezas, incompletudes, escalabilidade e restrições de tempo e espaço típicos desses sistemas. Busca-se estudar e desenvolver novos algoritmos e técnicas computacionais para análise, modelagem e controle de redes de sensores e atuadores, sejam estas constituintes de Sistemas de Automação ou agrupadas em Sistemas Robóticos. De forma mais precisa, tendo em vista os cenários de aplicações associados ao ecossistema costeiro e oceânico, busca-se estudar os aspectos computacionais envolvidos em projetos de engenharia que visem a construção de artefatos com capacidade de percepção, tomada de decisão e atuação distribuídas, em tempo real, e autônomos, em ambientes reais, virtuais ou mistos.
Mais especificamente, pretende-se pesquisar modelos, métodos e técnicas em:
- Sistemas Computacionais e Tecnologias para Percepção - aquisição e tratamento de informações sensoriais, modelos para representação e descrição de ambientes, reconhecimento e interpretação de informações sensoriais (mapeamento, localização, rastreio);
- Sistemas Computacionais e Tecnologias para Tomada de Decisão - sistemas de controle, navegação, planejamento e escalonamento;
- Arquiteturas para Redes de Sensores e Atuadores - arquiteturas para (multi)robôs, sistemas de automação (barramentos, RFIDs, SCADAs), sistemas de manufatura, sistemas ubíquos;
- Ambientes Mistos - realidade virtual e mista, teleoperação, simulação e síntese de ambientes, mundos duais (telepresença e teleoperação), internet das coisas, reconstrução.
Docentes: Adriano Velasque Werhli; Eder Mateus Nunes Gonçalves; Eduardo Nunes Borges; Emanuel da Silva Diaz Estrada; Marcelo Rita Pias; Nelson Lopes Duarte Filho; Paulo Lilles Jorge Drews Junior; Rodrigo Andrade de Bem; Silvia Silva da Costa Botelho; Vagner Santos da Rosa; Vinicius Menezes de Oliveira.
Grupo de pesquisa: NAUTEC (Grupo de Automação e Robótica Inteligentes)
Sistemas Digitais e Embarcados
Esta linha aborda tópicos de Sistemas de Computação, com principal enfoque em Sistemas Digitais, Sistemas Distribuídos e Sistemas Embarcados. Esses sistemas podem ser considerados estratégicos dentro das ciências exatas e das engenharias. Tais sistemas estão presentes na quase totalidade dos produtos industrializados atualmente, representando um valor agregado importante no cenário econômico nacional e mundial. O domínio das tecnologias de projeto e fabricação de dispositivos e a implementação de sistemas são elementos chave para o desenvolvimento da indústria e da pesquisa, em todas as áreas do conhecimento.
São realizadas pesquisas e desenvolvimento nos seguintes tópicos:
Projeto de sistemas micro e nano;
Desenvolvimento de ferramentas de auxílio ao projeto de circuitos integrados;
Projeto de Sistemas Digitais;
Projeto de Sistemas de alta eficiência energética;
Projeto de Sistemas tolerante a falhas;
Avaliação da Confiabilidade de nanotecnologias;
Programação paralela e distribuída;
Sistemas distribuídos;
Replicação e tolerância a falhas em sistemas distribuídos;
Desenvolvimento e verificação de sistemas concorrentes.
As principais publicações da linha de pesquisa estão disponíveis nos Currículos Lattes e no ORCid dos pesquisadores.
Docentes: Bruno Lopes Dalmazo; Marcelo Rita Pias; Nelson Lopes Duarte Filho; Paulo Francisco Butzen; Pedro De Botelho Marcos; Vagner Santos Da Rosa; Vinicius Garcia Pinto.
Grupo de pesquisa: GSDE (Grupo de Sistemas Digitais e Embarcados)
Sistemas Multiagente
A área dos Sistemas Multiagentes resulta da incorporação do conceito de “agente autônomo” aos sistemas de Inteligência Artificial Distribuída. Os sistemas multiagentes apresentam-se como uma alternativa viável à modelagem e implementação de sistemas complexos. A pesquisa em Sistemas Multiagentes envolve desde a investigação de teorias, modelos, técnicas e plataformas de implementação de agentes e sistemas multiagentes até sua utilização na resolução de aplicações complexas, passando pela área metodológica da Engenharia de Software Orientada a Agentes.
A linha de pesquisa de Sistemas Multiagentes pretende operar como parceira de todas as outras linhas de pesquisa. Em particular, pretende contribuir:
- para a linha de Automação e Robótica Inteligente, através da aplicação do conceito de agente ao projeto em ambientes de manufatura distribuída (Automação) e aos sistemas de múltiplos robôs (Robótica Inteligente);
- para a linha de Sistemas Computacionais, através da utilização da programação orientada a agentes no desenvolvimento de software embarcado;
- para a linha de Inteligência Artificial e Computacional, tanto na forma de uma área de estudo de casos para modelagem e análise de sistemas complexos, quanto na forma de uma área de aplicação de teorias e modelos flexíveis à construção de sistemas que operam com informações imprecisas.
Na linha de pesquisa de Sistemas Multiagentes, pretende-se pesquisar:
- modelos de agentes - cognitivos, baseados em teorias da decisão, e híbridos;
- modelos de organização de sistemas de agentes - organizações, instituições, sociedades de agentes;
- modelos de coordenação e regulação de interações - valores de troca, teoria dos jogos e da decisão;
- modelos de sociedades de agentes - aspectos sociais, culturais, econômicos, e políticos;
- metodologias de especificação de sistemas baseados em agentes - especificação formal de sistemas de agentes;
- programação orientada a agentes - sistemas de múltiplos robôs, sistemas distribuídos de manufatura;
- modelos e metodologias de simulação baseada em agentes - para simulação social e ambiental.
Docentes: Diana Francisca Adamatti; Eder Mateus Nunes Gonçalves.
Grupo de pesquisa: GPSMA (Grupo de Pesquisa em Sistemas Multiagente)
GSSA (Grupo de Pesquisa em Simulação Social e Ambiental)
Tecnologias Educacionais
O advento das Tecnologias da Interação e Comunicação estimula a educação no sentido de diversificar as formas de ensino-aprendizagem e a bidirecionalidade do conhecimento, e reúne recursos para apoiar a comunicação, a interação e a cooperação no contexto educacional. Neste contexto, esta linha de pesquisa atua em uma abordagem multi e interdisciplinar, com o objetivo principal de aplicar as Tecnologias da Interação e Comunicação na Educação, capacitando ao aluno aprendizado inerentes ao conteúdo teórico-prático, com os temas propostos a partir das experiências mediadas pelas Tecnologias Educacionais presenciais e a distância.
Pretende-se investigar as Tecnologias Educacionais e Assistivas nas seguintes temáticas:
- Educação e Tecnologia Assistiva Social;
- Engenharia de Software em Ambientes Educacionais;
- Tópicos em Objetos de Aprendizagem;
- Engenharia de Usabilidade e Acessibilidade em Software Educativos;
- Interface Humano-Computador em Ambientes Educacionais;
- Realidade Virtual e Aumentada na Educação;
- Robótica na Educação Inclusiva;
- Simuladores e Jogos Educativos.
Docentes: Marcelo Rita Pias; Regina Barwaldt; Silvia Silva da Costa Botelho.
Grupo de pesquisa: InfoEduc (Grupo de Pesquisa em Informática na Educação)