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Ciência de Dados

Estudo possibilita a detecção automática de vazamentos em redes de água

Pesquisa tem participação de professor do CeMEAI

 

Um estudo de doutorado de uma aluna da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP), em parceria com um pesquisador do CEPID - CeMEAI, busca detectar automaticamente vazamentos em redes de distribuição de água. Entenda: http://goo.gl/9VCjGB

Publicado por CEPID - CeMEAI em Quinta, 17 de dezembro de 2015

Um projeto de doutorado desenvolvido por uma aluna da USP em São Carlos promete criar um método que identifique a ocorrência de vazamentos em redes de distribuição de água de forma automática. Maria Mercedes Gamboa é doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) e vem desenvolvendo e testando o método na rede de distribuição da cidade de Araraquara, abastecida pelo Departamento Autônomo de Água e Esgotos (DAAE).

O estudo faz parte de um convênio da USP com o DAAE. A parceria é coordenada pela professora Luisa Fernanda Ribeiro Reis, do Departamento de Hidráulica e Saneamento (SHS) da EESC, que é também orientadora da aluna. “A ideia do convênio é que eles cedam os dados dos sistemas deles para nós e, assim que produzimos resultados, disponibilizamos para que eles utilizem”, relata a professora.

O método se baseia na aplicação de técnicas de aprendizado de máquina usando os dados obtidos continuamente na rede. Para obter os dados da pressão da água nas tubulações, Maria instalou, com a ajuda do DAAE, nove sensores em diferentes pontos da cidade: Jardim Panorama, Vila Suconasa, Vila Melhado, Vila Normanda, Jardim Nova Época, Jardim Residencial Água Branca, Yolanda Ópice e Jardim Paulista. Todos fazem parte do setor Martinez, que abastece cerca de 18 mil habitantes.

Os sensores foram instalados especialmente para a pesquisa de Maria. “Foram feitas adaptações simples do ponto de vista técnico. Foram construídos pelo DAAE nove poços de visita e, dentro deles, nas redes, foram adaptados registros que permitem a conexão dos sensores de pressão”, explica Fernando Lourencetti, gerente de manutenção elétrica e mecânica do DAAE.

Os valores de pressão continuamente medidos constituem o banco de dados que é necessário para o modelo, e que se atualiza semanalmente durante a atual etapa do estudo.“Os sensores de pressão têm memória interna e medem os valores continuamente, registrando os valores a cada dois minutos. Eles conseguem armazenar mais ou menos uma semana de dados. Por isso, toda semana eu venho para Araraquara para transferir os dados para o computador”, conta Maria. A ideia é que, no futuro, essa tarefa seja automatizada.

As informações recolhidas são levadas de volta para São Carlos e analisadas pela aluna com a ajuda de ferramentas computacionais propostas pelo professor Rodrigo Mello, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP e pesquisador do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI). “A minha parte é contribuir com a modelagem dos dados que a Maria obtém em Araraquara. Cada sensor produz uma série temporal, e essas séries são usadas para montar o modelo que pode detectar momentos em que há ou não o inicio de um vazamento”, esclarece Rodrigo.

Durante a análise dos dados, surgem inicialmente, na tela do computador, gráficos de pressão ao longo do tempo. Uma diminuição da pressão é, possivelmente, um indicativo de vazamento. Mas nem sempre é assim. A diminuição pode ter sido provocada por motivos diferentes ou também ficar mascarada pelas variações normais na rede. Por isso, a função do modelo matemático é distinguir as variações que de fato correspondem a um vazamento das variações que não correspondem. “Nós temos que encontrar limiares para indicar o que é normal e o que não é normal. Um dos componentes da série temporal permite essa análise com uma precisão maior”, conta o pesquisador.

O estudo ainda está em estágio de desenvolvimento, mas Maria já espera que o método, quando finalizado, possa ser usado em qualquer rede de abastecimento de água. “O objetivo do doutorado é criar o método. O que estamos fazendo em parceria com o DAAE é um estudo piloto para obter os dados e desenvolver esse método. Mas o objetivo é que a metodologia fique aberta, disponível para quem quiser implementá-la não só na cidade de Araraquara, mas no Brasil e no mundo todo”, frisa. Para o futuro, a ideia é que os sensores sejam interligados online com o sistema do DAAE e avisem, em tempo real, quando há a suspeita do início de um vazamento, o que diminuiria drasticamente o tempo de reparação do problema e o consequente desperdício de água.

Para Fernando, a pesquisa pode ajudar muito o setor de perdas do DAAE a diminuir a quantidade de água desperdiçada. “Atualmente, com as perdas em torno de 40%, há a necessidade de se buscar novas alternativas, novas tecnologias para baixar esse número. Com essa pesquisa, será possível buscar as perdas de uma forma muito mais rápida do que a usada atualmente”, finaliza.

 

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.

As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras seis instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Leonardo Zacarin - Assessoria CEPID-CeMEAI

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Propagação de rumores e epidemias é tema de pesquisa no CeMEAI

O trabalho estuda como esse tipo de informação se propaga em redes sociais

 

Um trabalho de pesquisadores do CEPID - CeMEAI analisa sistemas complexos para avaliar como rumores e epidemias se propagam em redes sociais e tecnológicas. Entenda como a pesquisa funciona: http://goo.gl/kuwDTm

Publicado por CEPID - CeMEAI em Terça, 1 de dezembro de 2015

Um trabalho de pesquisadores do CeMEAI analisa sistemas complexos para avaliar como é feita a propagação de um rumor ou a disseminação de uma epidemia em redes sociais e tecnológicas. O projeto, intitulado “Modelagem de processos dinâmicos em redes complexas”, é coordenado pelo professor Francisco Rodrigues, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC/USP). Cinco alunos do ICMC estão envolvidos na pesquisa, que começou em 2013. Estatística, inteligência computacional, física e engenharia são algumas das áreas abordadas pelo grupo.

O objetivo do pessoal é propor modelos matemáticos para prever e controlar a propagação de informações ou doenças infecciosas, mas esse estudo pode ser aplicado a outros sistemas, como o das espécies em uma cadeia alimentar ou redes de aeroportos, que são formadas por voos que conectam pares de cidades. O que os pesquisadores fazem é analisar as construções das redes complexas, aquelas em que muitas partes (geralmente milhares) se conectam. No Twitter ou Facebook, por exemplo, cada usuário é um vértice na rede e a interação entre eles forma conexões. Essas conexões podem se dar em vários níveis (patrão e empregado, marido e esposa, pai e filho, colegas de trabalho, amigos de infância, médico e paciente etc.) “A intenção é descobrir como a estrutura da sociedade, que é um sistema complexo, influencia na propagação de uma informação”, ressalta Francisco.

Aos pesquisadores não interessa o conteúdo da informação que está sendo enviada, mas sim a maneira como essas pessoas ou lugares ou células se interligam. Num primeiro momento, eles extraem os dados da web, para então filtrar as informações. Depois, usam os modelos matemáticos para tentar prever os principais propagadores daquele conteúdo. Se for uma epidemia, a partir do mapeamento da propagação, é possível saber quem deve ser vacinado ou isolado para evitar que a doença atinja mais gente. Se for uma informação, onde devo propagá-la para que chegue mais rapidamente a um número maior de pessoas.

Não há prazo para o término do estudo, que já tem seus primeiros resultados. “Já é possível saber que a previsão de um rumor é mais difícil de ser feita do que a de uma epidemia, porque, na doença, a pessoa se recupera, morre ou pega a doença de novo. Já no rumor, tudo pode acontecer. O que muda é o interesse das pessoas quando aquilo já não for mais novidade. E isso pode levar anos como pode acabar em segundos”, complementa Francisco.

O próximo passo da pesquisa, depois do mapeamento dos sistemas complexos escolhidos, é o aperfeiçoamento dos modelos. “Estamos considerando que as relações entre as pessoas são sempre as mesmas. Por exemplo: que você vai ter sempre os mesmos amigos. Mas isso, na realidade, muda. Então temos que levar em contas mudanças, para termos maior eficácia ao estudar a propagação”, conclui o pesquisador.

 

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Estudo busca personalizar ambiente de aprendizado com elementos de games

Pesquisa pretende trazer novidades no ensino em escolas e universidades

 

Um estudo orientado por Seiji Isotani, professor do Icmc Usp e pesquisador do CEPID - CeMEAI, busca personalizar os ambientes de aprendizado com elementos de games. Saiba mais: http://goo.gl/zhTK3P

Publicado por CEPID - CeMEAI em Segunda, 9 de novembro de 2015

Você já imaginou um método de ensino onde os alunos trabalham em missões, sobem de nível, disputam posições em um ranking e recebem recompensas por cada exercício finalizado, cada trabalho entregue ou por cada prova feita? E um exercício online em que você pode interagir com várias pessoas que estão tentando resolvê-lo ao mesmo tempo que você?

Para levar e personalizar elementos de games para o ambiente de aprendizado, o professor Seiji Isotani, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP em São Carlos, orienta quatro alunos em uma pesquisa que se baseia em um questionário para determinar os perfis dos gamers (jogadores). A partir das respostas ao questionário, é possível elencar características particulares de cada indivíduo e usá-las para tornar os ambientes de aprendizagem e os estudos mais interessantes e motivadores para os alunos.

O questionário online, que tem 40 questões e está aberto ao público, pode ser respondido em menos de 20 minutos. Os resultados indicam, dentre vários perfis predefinidos, qual é o de cada jogador: gente boa, explorador, conquistador, estrategista, parceiro, ator, competitivo, líder, estiloso, analisador, social, competidor, amigão ou sonhador. “Tem aquele jogador que gosta de ser social. Ele interage com outras pessoas, conversa, constrói as coisas em conjunto. E tem gente que gosta de perturbar outras pessoas e ganhar pontos passando por cima delas. A partir desta constatação, a ideia é entender o perfil desse jogador e utilizar esse perfil para personalizar jogos ou, no contexto em que eu trabalho, ambientes educacionais”, explica Isotani.

O pesquisador considera que 3 mil respostas são suficientes para que o questionário seja o primeiro do Brasil e em português a ser validado na área de gamificação. A ideia é chegar a essa marca em breve para, depois, finalizá-lo e disponibilizá-lo para escolas e universidades. ”Quando chegar a 3 mil [respostas], a gente fará a análise de dados e a validação, retirar os dados redundantes (trapaças na hora de responder ao questionário) e aí deixar disponível para quem quiser utilizar”, planeja.

Mas e se os alunos só forem fisgados pelos elementos de gamificação por um determinado tempo? E se isso cair na rotina e deixar de ser uma novidade? “A longo prazo, existe a possibilidade de esses elementos não surtirem mais efeito. E aí entra a possibilidade de adaptação ou personalização dos elementos de jogos, ou seja, faz-se a adaptação utilizando os perfis de jogador, mas também é necessário fazer adaptações no sentido do fluxo do jogador ao longo do tempo. Ainda são poucos os trabalhos seguindo nesta direção, mas esse é o futuro”, finaliza Isotani.

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Armadilha inovadora pode ajudar no combate à dengue

Bater das asas dos mosquitos permite distinguir as fêmeas, que picam, dos machos

 

Em parceria com a Google, pesquisador do CEPID - CeMEAI desenvolve armadilha que pode ajudar no combate à dengue. Saiba mais sobre o projeto: http://goo.gl/MBFsIJ

Publicado por CEPID - CeMEAI em Quarta, 28 de outubro de 2015

Uma pesquisa desenvolvida no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP em São Carlos permite monitorar e diferenciar espécies e sexos de insetos de acordo com o som emitido pelas asas deles. Para isso, foi criada uma armadilha bem diferente das que são usadas atualmente: ela não gruda nem mata os insetos e não precisa de um biólogo para fazer as classificações.

Utilizando a inteligência computacional, Gustavo Batista, professor do ICMC e pesquisador do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), pretende que as espécies sejam classificadas só com a nova ferramenta. A armadilha consiste em uma caixa de vidro que contém algumas lâmpadas LED, componentes eletrônicos que convertem a luz em sinais elétricos e sensores. “A gente faz a classificação pelo som, o zumbido que a gente ouve do bater das asas do inseto. A gente converte o sinal da luz em um sinal elétrico muito parecido com o sinal capturado por um microfone. A gente sabe que diferentes espécies batem asas em diferentes frequências, têm diferentes números de asas, formatos de asas, e isso faz com que exista uma assinatura para cada espécie”, explica Batista, que começou os estudos em 2011 em conjunto com um pesquisador da Universidade de Riverside (EUA) e agora orienta o aluno André Maletzke, do ICMC.

Juliano Corbi, ecólogo e professor da Escola de Engenharia (EESC) da USP em São Carlos, explica que a armadilha pode ser usada, por exemplo, no combate à dengue. “Como é a fêmea que pica, que transmite a doença, se você tem uma quantidade maior de fêmeas, você tem maior possibilidade de ter contaminações. Além disso, também é a fêmea quem desova”, analisa.

O objetivo é que a armadilha seja comercializada para o público em geral e que custe, em média, 200 reais. O projeto foi um dos contemplados pelo programa Bolsas de Pesquisa Google para a América Latina, que, por um ano, pagará mensalmente uma bolsa de US$ 1,2 mil para Maletzke e US$ 750 para Batista. Em parceria com a multinacional de serviços e software, a ideia é criar um aplicativo que permita a contagem dos mosquitos em tempo real. Isso possibilitaria que providências para controlar os mosquitos em determinada região fossem tomadas.

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USP e UFSCar têm parceria para prevenir quedas de idosos

Projeto começou em 2013 e envolve pesquisadores do CeMEAI

 

Pesquisadores da UFSCar - Universidade Federal de São Carlos e da USP - Universidade de São Paulo começaram em 2013 o projeto que busca prevenir a queda de idosos. Parceria faz parte do CEPID - CeMEAI. Saiba mais: http://goo.gl/GDxShO

Publicado por CEPID - CeMEAI em Quinta, 20 de agosto de 2015

Por trás da simplicidade dos testes, uma possibilidade promissora de mapear o caminhar dos idosos e prevenir as quedas, tão comuns na terceira idade. Em São Carlos, alunas de gerontologia da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) preparam os idosos para os exercícios. Eles foram selecionados na Fundação Educacional de São Carlos (FESC), onde está a Universidade Aberta da Terceira Idade (UATI).

Um dos desafios é uma caminhada de seis minutos. O percurso é de 12 metros e o objetivo é caminhar em linha reta, ida e volta, até completar o tempo. Cada passo é acompanhado e cronometrado pelas estudantes Caroline de Oliveira Silva e Patricia Bet. Na cintura, o idoso coloca o acelerômetro, um aparelho que mede a mudança de velocidade durante o trajeto. Há também outros exercícios de coordenação motora e cognitiva. No TUG (sigla de Timed Up and Go), o idoso intercala o caminhar com o sentar. Ele começa sentado e tem um percurso de 3 metros para fazer, até dar meia-volta, refazer o trajeto (mais 3m) e se sentar novamente. A primeira vez é simples assim. Na segunda, o percurso é feito com um copo de água em mãos. Na terceira vez, é preciso fazer contas de cabeça enquanto caminha. E não só isso: também é necessário trocar de bolso algumas moedas – tudo para saber o quanto a distração influencia no passo do idoso.

Os idosos também preenchem formulários de identificação e questionários para detectar indícios de perda de memória ou falta de atenção. “A gente sabe que existe um alto índice de queda em idosos e que os seus agravos são um importante problema de saúde pública. Já existem alguns estudos que usam o acelerômetro para detectar o risco de queda. Porém, são em ambientes simulados e geralmente com pessoas jovens”, diz Caroline.

Dados da Organização Mundial da Saúde mostram que, por ano, são 424 mil mortes por quedas no mundo. De 30 a 60% da população com mais de 65 anos caem uma vez ao ano, e parte dessas quedas (de 40 a 60%) termina com algum tipo de lesão. “Muitas vezes, o idoso começa a cair muito e se limita, acha que ele tem que morar com o filho para ter maior suporte. Então, se a gente tiver esse suporte propriamente na casa do idoso, possibilita a maior independência desse idoso”, comenta Patrícia.

Depois da coleta, é feita a análise dos dados. Na USP, no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), eles são interpretados e transformados em modelos matemáticos e algoritmos. O professor do ICMC, Moacir Ponti, explica que todos os testes são convertidos em gráficos e tabelas. Os pesquisadores analisam, por exemplo, a relação intensidade/tempo. “Nós pretendemos, a longo prazo, conseguir extrair um modelo desses dados que permita acompanhar um paciente e prever se houve uma mudança no padrão do seu movimento e que poderia predispor a queda”, completa Moacir.

Quem também integra o grupo de pesquisa é o pesquisador do CeMEAI André Carlos Ponce de Leon Ferreira de Carvalho, da área de Inteligência Computacional. Ele explica que a ideia é fazer com que os idosos usem o acelerômetro em casa e que, em eventual mudança de padrão de caminhada, um responsável ou o próprio médico do paciente seja alertado da possibilidade da queda. Além disso, o aparelho também deve ser adaptado. “Uma coisa que o idoso nem perceba que esteja usando. Por exemplo um relógio desses mais modernos que têm funções inteligentes e que tenha o acelerômetro”, conclui André.

Para Paula Castro, professora do curso de Gerontologia e coordenadora da pesquisa na UFSCar, a longo prazo a intenção é mudar as estatísticas e introduzir o mapeamento de risco de quedas nas políticas públicas. “As intervenções do sistema público podem ser focadas em atender especificamente as pessoas que caem ou que vão cair, e, assim, melhorar o atendimento do ponto de vista de rapidez e de qualidade e diminuir os gastos com saúde pública”, conclui a pesquisadora.

 

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Texto: Carla Monte Rey - Assessoria CEPID-CeMEAI

Fotos: João Terezani

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Biometria Adaptativa: um novo jeito de avaliar a sua identidade

Projeto do CeMEAI usa computação para adaptar cadastros biométricos a mudanças de comportamento ao longo do tempo

 

A biometria é considerada um dos métodos mais seguros de autenticação. E vem sendo usada pela Justiça Eleitoral brasileira desde 2008 para evitar fraudes. No ano passado, 21 milhões de eleitores que compareceram às urnas foram autenticados pelas impressões digitais. Uma assinatura ou uma senha pessoal são outras maneiras de reconhecer clientes de um banco, usuários de um computador, funcionários de uma empresa. Mas não com tanta precisão. A não ser que a gente repare nos detalhes. 

Os detalhes 

Pense numa senha que você usa há tempos. Tente determinar por quantas vezes você a digitou. Provavelmente a resposta será: inúmeras. Em se tratando de senhas, parte-se do princípio de que elas são apenas de conhecimento do dono. Na teoria, deveriam ser “secretas”, pra evitar que as informações do computador ou da sua conta bancária, por exemplo, não sejam compartilhadas. Mas alguma vez você já prestou atenção em como digita esses números? O tempo que leva entre um e outro dígito, se você troca de dedo pra apertar a tecla ou algo assim? Detalhes que passam despercebidos pra muitos de nós. Mas há quem trabalhe usando esse tipo de dado como base. Pra reforçar ainda mais a nossa segurança. Porque mesmo que outra pessoa saiba os números de uma senha sua, ela dificilmente será capaz de seguir os mesmos padrões que você ao tentar usá-la.

Entre as quatro áreas de pesquisa do CEPID-CeMEAI – Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria – está a de Inteligência Computacional e Engenharia de Software. E é nessa linha que trabalha o aluno de doutorado do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP em São Carlos, Paulo Henrique Pisani. Ele estuda a biometria em um contexto de fluxo de dados. Usa técnicas de computação para adaptar o cadastro biométrico a mudanças que o tempo provoca nas características biométricas. Pode ser o padrão de digitar, o jeito de caminhar, o tempo de intervalo entre uma tecla e outra na hora de inserir a senha bancária.

O interesse pelo tema começou na graduação, quando Pisani trabalhava com a dinâmica da digitação. Mas a maioria das pesquisas na área não leva em conta essa mudança. “Mostro em artigos que há pessoas que mudam bastante ao longo do tempo – cada vez ficam mais distantes do modelo inicial – e se o modelo não é atualizado, o desempenho preditivo pode cair. Há outras pessoas que em um primeiro momento mudam bastante, mas depois ficam estáveis. E há outras que mudam e depois de algum tempo voltam ao comportamento que tinham no começo.”

O estudante começou a pós-graduação no ICMC em 2013 e desenvolve algoritmos e modelos de avaliação para lidar com a adaptação a essas mudanças dos usuários. “Sistemas para reconhecer o usuário pela dinâmica da digitação – que é o que mais temos trabalhado – já existem vários. Entretanto, são poucos aqueles que adaptam os modelos dos usuários ao longo do tempo”, conclui ele. Os dados usados foram fornecidos por laboratórios de universidades de outros países, como França e Estados Unidos. “É fácil eu vir aqui, coletar 10 exemplos de digitação seus em um dia. Mas é mais complicado eu ficar por um ano coletando os seus dados de digitação. Há poucos conjuntos de dados disponíveis para este tipo de análise.”, explica ainda o aluno. A previsão é de que o projeto esteja concluído em meados de 2016.

O trabalho é coordenado pelo pesquisador do CeMEAI, André Carlos Ponce De Leon Ferreira de Carvalho, que também comentou a importância do estudo. “O seu padrão de digitar e caminhar hoje é de um jeito e pode mudar porque você vai envelhecendo. Então a biometria registra o dado da pessoa agora e ‘guarda’. Quando a pessoa acessar um sistema, a máquina é programada para perceber se a pessoa é aquela que foi cadastrada ou não. Mas a ideia é dificultar ainda mais as ações de fraude, porque automaticamente você pode ajustar o modelo do usuário para acompanhar o envelhecimento da pessoa ou uma mudança de padrão de comportamento”, conclui André.

Ele também reforçou o pioneirismo da pesquisa. “Existem poucos trabalhos assim. No Brasil eu acho que este é um dos primeiros, senão o primeiro trabalho de biometria adaptativa. Teve um professor da Universidade Federal de Sergipe que fez alguma coisa parecida, mas com outro propósito”, afirmou o professor.

Além disso, o trabalho também conta com a colaboração da pesquisadora Ana Carolina Lorena, da Universidade Federal de São Paulo. Ana Carolina foi orientadora do aluno durante o Mestrado na Universidade Federal do ABC.

 

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Texto: Carla Monte Rey - Assessoria CEPID-CeMEAI

Fotos: João Terezani – Assessoria CEPID-CeMEAI

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Projeto da Unesp busca otimizar a produção da indústria madeireira

Mecanismo desenvolvido pela pesquisa facilita a detecção da qualidade da madeira

 

A indústria madeireira deve ganhar em breve um aliado para facilitar a produção. Um projeto desenvolvido na Unesp em Itapeva e coordenado por um pesquisador do CeMEAI procura melhorar diversos aspectos dos processos produtivos em empresas de pequeno e médio porte.

A NeuroWood é uma iniciativa dos professores Carlos de Oliveira Affonso e Fábio Henrique Vieira, da Unesp. Os dois são orientados por André Ponce de Carvalho, professor da USP em São Carlos e associado ao CeMEAI. A ideia principal do projeto é aprimorar a classificação da qualidade da madeira através de análises de suas imagens.

Usualmente, as indústrias contam com profissionais responsáveis por identificar, visualmente, se determinado pedaço de madeira pode ser vendido in natura ou se precisa passar por um retrabalho. O problema é que, muitas vezes, algumas subjetividades, como a fadiga ou o grau de concentração, podem atrapalhar o julgamento desse profissional e interferir negativamente no processo de produção da indústria.

O mecanismo da NeuroWood, que consiste em um programa (software) e em um conjunto de equipamentos (hardware), permite que a análise da madeira seja feita de forma objetiva e, assim, evite falhas no processo. Um pedaço de madeira é analisado por câmeras e raios laser, as imagens obtidas são enviadas ao computador e o programa determina se a madeira é do tipo A (maior qualidade), B ou C (menor qualidade). Mas como o computador aprende qual madeira é boa e qual é ruim?

Vieira explica com uma analogia. “Imagine que, em casa, você ensina uma criança que um copo de água é água. Toda vez que ela sentir sede, ela pega aquele copo de água e toma. A dificuldade aparece se, por exemplo, você coloca, no mesmo local, um copo de pinga. Para a criança, aquilo é água. É a mesma quantidade de um líquido, que também é transparente. Você precisa ensinar para ela outras características, como o odor e o gosto, e ela saberá distinguir entre água e pinga”, brinca. Para ensinar o computador, é necessário criar um banco de imagens que contenha informações sobre a qualidade das madeiras retratadas. A partir desses dados, o sistema é capaz de definir, por si só, a classificação de cada pedaço de madeira.

Segundo Affonso, o equipamento tem potencial para chegar em breve às indústrias da região de Itapeva, um dos grandes pólos nacionais de madeira. “O software já está pronto. Já é operacional. O hardware está em uma fase de um segundo protótipo. Já temos uma indústria parceira, que trabalha com a gente no desenvolvimento desse sistema”, explica. Vieira ainda conta que o nível de confiabilidade do equipamento é muito alto. “Nós chegamos a um percentual de acerto de 89% das vezes. Se pensarmos em termos de madeira, um produto bastante específico e cheio de particularidades, ficamos bastante contentes com esse resultado prévio. Quando aumentarmos o banco de dados, esse número vai subir para 95% tranquilamente”, declara.

O foco da pesquisa são as indústrias de pequeno e médio porte. “Já existem equipamentos comerciais que fazem esse processamento, mas os valores são inviáveis. Custam em torno de 300 mil euros, e isso, para o médio empresário, é proibitivo”, comenta Affonso. Segundo ele, o mecanismo desenvolvido por eles vai custar entre 1% e 5% do equipamento já existente e deve ser disponibilizado até o final deste ano.

Assista à reportagem da TV Tem de Itapetininga, afiliada da Rede Globo no sudoeste do estado de São Paulo, sobre o projeto.

 

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.

As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software. 

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras cinco instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Leonardo Zacarin – Comunicação CeMEAI

Mais informações

Assessoria de Comunicação do CeMEAI: (16) 3373-6609

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Trabalho de pesquisador do CeMEAI é aliado no combate do zumbido no ouvido

Software quer facilitar o diagnóstico e o tratamento do distúrbio que atinge milhões de brasileiros

 

Você já teve aquela sensação de estar com a audição comprometida? Geralmente, ela se manifesta depois de ouvirmos música alta por várias horas durante um evento, ou depois de usarmos fones de ouvido em volume elevado por muito tempo. É o popularmente conhecido “zumbido no ouvido”, que pode causar graves danos ao organismo e que, em algumas pessoas, torna-se constante. Às vezes, o zumbido se manifesta como um chiado ou um ruído semelhante ao de uma abelha voando, um apito ou até o barulho de uma panela de pressão em funcionamento. 

Dados da Associação de Pesquisa Interdisciplinar e Divulgação do Zumbido, a APIDIZ, mostram que mais de 28 milhões de brasileiros convivem com o problema. No mundo, segundo a Associação Americana de Zumbido, 20% da população apresenta o distúrbio. 

Uma pesquisa de doutorado desenvolvida na USP em São Carlos, com o apoio do CEPID-CeMEAI, promete ajudar a melhorar tanto o diagnóstico como o tratamento do zumbido no ouvido. Ela é coordenada pelo professor Alexandre Delbem, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da USP, em colaboração com a professora Tanit Ganz Sanches, supervisora da parte clínica da pesquisa no Instituto Ganz-Sanches.

O aluno que desenvolve o software é o iraniano Iman Ghodrati Toostani. Ele conta que, quando estava no Irã, teve contato direto com muitas pessoas portadoras do problema e acompanhou o sofrimento delas. Precisava ajudar de alguma forma, e resolveu desenvolver um software para melhorar a detecção para também facilitar o tratamento do problema. “Eu poderia estudar a misofonia, que é a aversão ao som, ou as alucinações, ou até mesmo a depressão. Mas eu não quis. Estudei o zumbido por sete anos no Irã”, explica Iman. “O principal desafio é analisar o som com os estímulos elétricos, porque a minha intenção é conseguir entender como funciona a rede toda do cérebro, não apenas uma região. E se eu conseguir concluir essa etapa, eu consigo tratar não só o zumbido no ouvido mas outras doenças psiquiátricas”, acrescenta o estudante.

No mestrado, Iman criou o software, que está sendo aprimorado no doutorado. O projeto é uma parceria Brasil-Irã, entre o Conselho de Ciências Cognitivas e Tecnológicas iraniano e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP. O trabalho conta com dados reais fornecidos por hospitais e abrange cerca de 3 mil pacientes. O título da pesquisa é “Validação de modelo neurofuncional do zumbido via estimulação transcraniana por corrente contínua de alta definição e avaliação por ressonância magnética funcional com eletroencefalograma de repouso".

 

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.

As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Avaliação de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.  

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras cinco instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Texto: Carla Monte Rey - Assessoria CEPID-CeMEAI

Fotos: João Terezani

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Projeto para diminuir índices de mortalidade materna e neonatal tem participação de pesquisadores do CeMEAI

O “SELMA” foi implantado em países africanos e usa a estatística para monitorar ações durante o trabalho de parto

 

O nome é de mulher e o projeto é para elas. Dez mil gestantes, selecionadas em unidades de saúde da Nigéria e de Uganda, participam de uma iniciativa que pretende melhorar a qualidade do serviço oferecido no trabalho de parto, tanto no que se refere aos procedimentos utilizados pelos profissionais de saúde quanto aos cuidados disponibilizados em relação às parturientes. O SELMA, sigla inglesa de Simplified, Effective, Labour Monitoring to Action (Ferramenta simples e efetiva para o monitoramento de ações no parto) é parte de um programa maior, o BOLD – Better Becomes in Labour Difficulty (Melhores Desfechos para dificuldades no trabalho de parto) e é um dos projetos em andamento ligados à Organização Mundial de Saúde. O programa tem como patrocinadora a Bill and Melinda Gates Foundation, uma das maiores fundações sem fins lucrativos que apoiam iniciativas para melhoria da qualidade de vida da população.

No Brasil, o SELMA é desenvolvido desde 2013 na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da USP e tem participação de uma pesquisadora do Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão em Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CEPID-CeMEAI): a professora Gleici da Silva Castro Perdoná. Ela integra uma equipe multidisciplinar do Departamento de Medicina Social, que conta também com bioinformatas, psicólogos, ginecologistas, obstetras e outros profissionais. A equipe de Gleici é a responsável pelo desenvolvimento de modelos estatísticos para a predição de diferentes desfechos que podem ocorrer durante o parto. “Nosso primeiro objetivo é fazer a identificação, sabermos com antecedência por meio de modelos estatísticos o que contribui para um desfecho ruim no parto, que poderia ser o bebê com alguma deficiência grave de longa duração ou mesmo a morte do recém-nascido. Diminuir essa mortalidade é um dos objetivos”, explica a pesquisadora.

Um dos ginecologistas-obstetras que fazem parte do SELMA é João Paulo Souza, também da USP em Ribeirão Preto. Souza acredita que, apesar de a pesquisa demandar um suporte tecnológico considerável e ser realizada em países em desenvolvimento, o programa não terá problemas. “Uma vez desenvolvida, a ferramenta deverá requerer possivelmente um tablet. Como toda inovação, antes da liberação para uso entraremos em uma fase de testes, o que demandará alguns anos. Nesse tempo, a expectativa é de que o acesso a tablets por profissionais de saúde nesses países deva aumentar consideravelmente”, comenta.

As intervenções durante o parto são um dos desfechos considerados e podem ser feitas de várias formas, mas os pesquisadores do SELMA escolheram algumas delas como o objeto e estudo: a indução, a aumentação (uso de medicamentos para aumentar as contrações ou acelerar o parto), a realização de uma cesárea ou uma combinação entre as técnicas.

Sobre os primeiros resultados, Gleici ressalta que provavelmente vão sair no segundo semestre deste ano. “Estamos em fase de coleta de dados, com a perspectiva de terminar no mês de julho. Após a coleta de dados, vem a fase de limpeza da base e a construção dos modelos, seguida pela disponibilização para os profissionais da saúde”, relata.

Dados da Organização Mundial da Saúde divulgados em 2014 apontam que, a cada dia, cerca de 800 mulheres morrem de causas relacionadas à gravidez e ao trabalho de parto. O levantamento aponta, ainda, que 99% dos óbitos maternos ocorrem em países em desenvolvimento e que o índice é maior entre as mulheres que vivem em comunidades rurais e em lugares mais pobres. Além disso, a OMS ainda descobriu que adolescentes correm mais riscos de complicações na gravidez e no parto do que mulheres mais velhas.

Gleici ressalta que o plano é levar o SELMA outros países. “Todos esses modelos que serão desenvolvidos serão implementados como ferramentas tecnológicas. A ideia é que a gente tenha um aplicativo que possa apoiar esses profissionais da saúde de forma sistemática, que não seja só no papel, como é feito atualmente”. A pesquisadora do CeMEAI também faz questão de reforçar a importância da parceria entre profissionais de distintas áreas. “É necessário existir uma grande interação entre a equipe de estatísticos e a dos profissionais da saúde, porque, para o desenvolvimento dessa ferramenta, o entendimento do sistema é complexo. Isso é, para mim, muito motivador – poder trabalhar na minha área de especialidade, contribuindo com um projeto que, utilizando conceitos matemáticos e estatísticos, permite a tomada de decisões sistematizadas, de forma a minimizar um desfecho ruim que é a mortalidade do neonatal e materna”, conclui.

SELMA no Workshop de Modelagem de Risco

No dia 13/03/15 foi feita uma apresentação da pesquisadora Gleici da Silva Castro Perdoná sobre o projeto SELMA no 2° Workshop de Modelagem de Risco realizado na USP em São Carlos:

[slides] [resumo]

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.

As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software. 

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras cinco instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Texto: Carla Monte Rey - Assessoria CEPID-CeMEAI

Leonardo Zacarin – Assessoria CEPID-CeMEAI

Fotos cedidas: Livia Ciabati - Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (USP)

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Projeto do CeMEAI cria sistema para identificar talentos esportivos

iSports pode detectar futuros atletas e ser aplicado a diversas modalidades

 

Um sistema desenvolvido por pesquisadores do CEPID - CeMEAI promete ajudar na busca por talentos esportivos. Entenda: http://goo.gl/KGLgMi

Publicado por CEPID - CeMEAI em Segunda, 31 de agosto de 2015

Um sistema desenvolvido por alunos de pós-graduação do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC-USP) e coordenado por um pesquisador do CeMEAI promete revolucionar a busca por atletas de ponta nas escolas brasileiras. A partir de um modelo estatístico, o iSports coleta e compara diversos dados para indicar quais indivíduos têm mais chances de se tornarem esportistas.

O produto, que está quase finalizado, foi modelado a partir de alguns testes realizados com os alunos e, em um primeiro momento, foi voltado ao futebol. Provas de habilidades como passe, drible e chute e provas físicas como corrida de resistência, de velocidade e de potência anaeróbica foram aplicados para analisar os perfis dos alunos e criar um banco de dados a partir do qual atletas ou grupos de atletas podem ser comparados. “A estrutura permite interações como no Facebook. Se você é treinador, eu sou treinador e nós quisermos comparar as nossas turmas, o sistema calcula automaticamente e detecta, entre as duas turmas, quais são os melhores atletas”, explica Francisco Louzada, coordenador do projeto e responsável pelo setor de transferência de tecnologia do CeMEAI.

O professor também conta que o projeto é multidisciplinar e que os testes aplicados nos alunos são passados por especialistas. “Quem nos fornece os testes adequados são os treinadores e os educadores físicos. Nós entramos com a metodologia estatística e com o desenvolvimento do sistema”, esclarece.

Três anos depois do início dos trabalhos para a criação do sistema, desenvolvido pelos alunos Alexandre Maiorano e Anderson Ara, o iSports está prestes a entrar em fase de testes. Louzada acredita que, quando implantado nas escolas, o programa possa ajudar a descobrir talentos escondidos no nosso país. “Às vezes, uma cidade lá no Amazonas tem um talento esportivo e você não consegue descobrir esse esportista. Ele está lá e pode ser um excelente jogador de futebol, mas você não vai descobri-lo porque nenhuma pessoa conseguiu detectar que ele teria essa capacidade. O iSports te dá essa capacidade”, argumenta.

Além de comparar as habilidades de atletas de futebol, o iSports também poderá ser usado para levantar dados de esportistas de outras modalidades. É só uma questão de trocar os exercícios dos testes, pois o método de comparações já está pronto. Agora, o próximo passo é ver como as escolas reagirão ao produto. “Vamos disponibilizar o iSports para algumas escolas, visualizar o feedback das pessoas que o utilizarão e verificar se ele está adequado ou se precisa de algum tipo de customização para determinado tipo de aluno”, finaliza Louzada.

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.

As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software. 

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras cinco instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Leonardo Zacarin – Comunicação CeMEAI

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