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CONGRESSO ANUAL DE INFORMÁTICA DO SUL DO PIAUÍ a guerra dos bits
ANAIS
ELETRÔNICOS
CAIS TECH 2019
INSTITUTO FEDERALPiauíCampus Floriano
caistech.org
CONGRESSO ANUAL DE INFORMÁTICA DO SUL DO PIAUÍ
3ª Edição
ANAIS ELETRÔNICOS CAIS TECH
AUTOR CORPORATIVO
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
ORGANIZAÇÃO
Prof. André Francisco Coelho Castro (IFPI/Floriano)
Prof. Bruno de Carvalho Leal (IFPI/Floriano)
Profª. Elane Cristina da Rocha Cardoso Saraiva (IFPI/Floriano)
Prof. Rafael Ângelo Santos Leite (IFPI/Floriano)
Prof. Rennê Stephany Ferreira dos Santos (IFPI/Floriano)
Prof. Silvino Marques da Silva Júnior (IFPI/Floriano)
Profª. Simone Fernanda Silva Magalhães (IFPI/Floriano)
Prof. Willamys Rangel Nunes de Sousa (IFPI/Floriano)
APOIO
REALIZAÇÃO
INSTITUTO FEDERALPiauíCampus Floriano
Ficha Catalográfica
C749 Congresso Anual de Informática do Sul do Piauí (CAIS TECH): Guerra de
Bits: Mercado vs Academia (2. : 2019: Floriano, PI) Anais [recurso eletrônico] / 3º Congresso Anual de Informática do Sul do
Piauí: Guerra de Bits: Mercado vs Academia, 13 a 15 de março de 2019, em
Floriano, PI. - Floriano, IFPI - Campus Floriano, 2019.
Disponível em: https://caisthec.org Inclui referências
1. Informática - Eventos. 2. Informática (Educação). 3. Informática
(Mercado). 4. Computadores. I. Instituto Federal de Educação, Ciência e
Tecnologia do Piauí. II. Título.
CDD 004
Bibliotecária responsável: Roberta Kellen Borges de Oliveira - CRB1121
1
Prof. Willamys Rangel Nunes de Sousa (IFPI/Floriano)
Prof. André Francisco Coêlho Castro (IFPI/Floriano)
Mariana Mariano Borges (TADS / IFPI-Floriano)
Jakson Douglas Xavier da Silva Júnior (TADS / IFPI-Floriano)
Prof. Magno Weverson da Silva Bezerra (TADS / IFPI-Floriano)
Prof. Rafael Ângelo Santos Leite (TADS / IFPI-Floriano)
Prof. André Francisco Coêlho Castro (IFPI/Floriano)
Saulo Samuel Barboza Lima (TADS / IFPI-Floriano)
Misael Rocha Lima (TADS / IFPI-Floriano)
Roniek Miranda Barbosa (TADS / IFPI-Floriano)
Anderson Sabinno Pinheiro Fernandes Nascimento (TADS / IFPI-Floriano)
Nicholas Waquim Sales (TADS / IFPI-Floriano)
Roberto Barboza da Silva Júnior (TADS / IFPI-Floriano)
Prof. Willamys Rangel Nunes de Sousa (IFPI/Floriano)
Profa. Simone Fernanda Silva Magalhães (IFPI/Floriano)
Prof. André Francisco Coêlho Castro (IFPI/Floriano)
Maria Clara Leal de Alencar (TADS / IFPI-Floriano)
Prof. Silvino Marques da Silva Júnior (IFPI/Floriano)
Mariana Mariano Borges (TADS / IFPI-Floriano)
Joara Soares de França (TADS / IFPI-Floriano)
Prof. Rafael Ângelo Santos Leite (IFPI/Floriano)
Jakson Douglas Xavier da Silva Júnior (TADS / IFPI-Floriano)
Lee Mateus Saraiva Tomaz Teles (TADS / IFPI-Floriano)
Railton Leal Rodrigues (TADS / IFPI-Floriano)
Lucas de Oliveira Sousa (TADS / IFPI-Floriano)
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Maria Clara Leal de Alencar (TADS / IFPI-Floriano)
Gian Matheus Ferreira Pinheiro (TADS / IFPI-Floriano)
Francisco Pereira dos Santos (TADS / IFPI-Floriano)
Sarah Nunes de Passos (TADS / IFPI-Floriano)
2
Lucas de Oliveira Sousa (TADS / IFPI-Floriano)
João Paulo de Sousa Bueno (TADS / IFPI-Floriano)
Profa. Elane Cristina da Rocha Cardoso Saraiva (IFPI/Floriano)
Natália Ferreira Louzeiro (TADS / IFPI-Floriano)
Rayla do Nascimento Pereira (TADS / IFPI-Floriano)
DE CARAVANAS
Profa. Elane Cristina da Rocha Cardoso Saraiva (IFPI/Floriano)
Natália Ferreira Louzeiro (TADS / IFPI-Floriano)
Rayla do Nascimento Pereira (TADS / IFPI-Floriano)
Prof. Luiz Filipe Ibiapino Oliveira (IFPI/Floriano)
Marcelo Borges de Almeida (IFPI/Floriano)
Gian Matheus Ferreira Pinheiro (TADS / IFPI-Floriano)
Rafael Pereira de Deus (TADS / IFPI-Floriano)
COMISSÃO DA MARATONA DE PROGRAMAÇÃO
Prof. Bruno de Carvalho Leal (IFPI/Floriano)
Prof. Ronaldo Pires Borges (IFPI/Floriano)
EMPREENDEDORISMO
Prof. Rafael Ângelo dos Santos Leite (IFPI/Floriano)
Prof. Magno Weverson da Silva Bezerra (IFPI/Floriano)
Prof. Rennê Stephany Ferreira dos Santos (IFPI/Floriano)
Mariana Mariano Borges (TADS / IFPI-Floriano)
Maria Clara Leal de Alencar (TADS / IFPI-Floriano)
Prof. Rafael Ângelo Santos Leite (IFPI/Floriano)
Profa. Simone Fernanda Silva Magalhães (IFPI/Floriano)
Prof. Willamys Rangel Nunes de Sousa (IFPI/Floriano)
COMISSÃO TRADUÇÃO
Prof. Luis Filipe Andrade Sousa (IFPI-Floriano)
Prof. Paulo Ferreira (IFPI-Floriano)
Maria Clara Leal de Alencar (TADS / IFPI-Floriano)
Equipe CNA Floriano
3
ARTIGOS _______________________________________________________________________________
1. A Importância do Pré-processamento de Imagens Como Etapa Fundamental na
Construção de Sistemas de Identificação de Expressões Faciais de Crianças com
Autismo ................................................................................................................... 05
2. Análise de desempenho entre Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados de código
aberto em aplicativos haskell ...................................................................................13
3. Desenvolvimento de um Sistema Automatizado de Sirene Escolar ........................23
4. Fatores humanos que interferem o processo de desenvolvimento de software
segundo a visão de gerentes de projeto ....................................................................29
5. Hybrid STack: uma abordagem acerca do desenvolvimento híbrido de aplicações
mobile ...................................................................................................................... 41
6. Núcleo de Desenvolvimento de Software – NDS ................................................... 49
7. O Algoritmo Genético Clássico Aplicado à Busca Pelas Menores Rotas Para
Distribuição de Produtos Hortifrutigranjeiros de Tianguá-CE Para Demais
Municípios da Chapada da Ibiapaba e Região Norte do Ceará ............................... 56
8. O uso da PBL como metodologia aplicada ao ensino interdisciplinar de
Programação para Web e Projetos em banco de dados ........................................... 67
9. Práticas docentes mediadas por recursos tecnológicos no Centro Estadual de
Ensino Profissional Dionísio Rodrigues Nogueira em Corrente – PI .................... 76
10. PublicPharm: Uma Solução Simples e Prática Para o Gerenciamento da Farmácia
Pública Municipal de Tianguá- CE ......................................................................... 86
11. Telefonia digital de baixo custo com VoIP e Raspberry: um estudo de caso no IFPI
campus Angical do Piauí ......................................................................................... 92
12. Sistema de Análise de Dados Através de Uma Rede Neural Artificial MLP na
Predição de Doença Cardíaca ................................................................................ 102
13. Sistema de Apoio a Tomada de Decisão e Gestão do Conhecimento: Uma Proposta
para Auxiliar Alunos e Orientadores dos Trabalhos de Conclusão de Curso do IFPI
................................................................................................................................ 111
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A Importancia do Pre-processamento de Imagens Como EtapaFundamental na Construcao de Sistemas de Identificacao de
Expressoes Faciais de Criancas com Autismo
Rhyan Ximenes de Brito1, Janaide Nogueira de Sousa Ximenes 2,Samile Fernandes Martins3
1Instituto Federal de Educacao, Ciencia e Tecnologia do Ceara (IFCE)CE-187, s/n - Estadio, – CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
2Faculdade IEducare (FIED) – Rua Conselheiro Joao Lourenco,406 - CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
3Faculdade IEducare (FIED) – Rua Conselheiro Joao Lourenco,406 - CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
{rxbrito,nogueirajanaide,samilyfernandes}@gmail.com
Abstract. The use of Digital Image Processing (PDI) techniques has been high-lighted as a facilitating mechanism in solving problems in several areas. Inthis perspective a series of experiments with the image ”lena.jpg”was reali-zed, aiming to emphasize the importance of the preprocessing as mechanism ofextraction of information necessary in projects of PDI, Computational Vision,Recognition of Patterns, etc. The methodology was based on bibliographicalresearch and on tests carried out with the tool Matlab R2015a. The results weresatisfactory based on the tests performed on the images. In this perspective,it was identified the importance of the use of facilitating techniques during theconstruction of specialized systems.
Resumo. A utilizacao de tecnicas de Processamento Digital de Imagens (PDI)tem-se destacado como mecanismo facilitador na resolucao de problemas emvarias areas. Nessa perspectiva realizou-se uma serie de experimentos com aimagem ”lena.jpg”, objetivando salientar a importancia do pre-processamentocomo mecanismo de extracao de informacoes necessarias em projetos de PDI,Visao Computacional, Reconhecimento de Padroes, etc. A metodologia baseou-se em pesquisas bibliograficas e em testes realizados com a ferramenta Ma-tlab R2015a. Os resultados foram satisfatorios com base nos testes realizadosnas imagens. Nessa perspectiva identificou-se a importancia da utilizacao detecnicas facilitadoras durante a construcao de sistemas especializados.
1. Introducao
A area de processamento digital de imagens vem evoluindo continuamente ao longo dosanos, com um aumento significativo de estudos envolvendo morfologia matematica, re-des neurais artificiais, processamento de imagens coloridas, compressao de imagens, re-conhecimento de imagens e sistemas de analise de imagens baseados em conhecimento[Gonzalez and Woods 2010]
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Dentro dessa perspectiva a incorporacao delas como ferramentas auxiliadoras noprocesso de construcao de um sistema de identificacao de expressoes faciais torna-se bas-tante importante, pois o mesmo podera ser utilizado como recurso auxiliador na terapiade envolvimento social de criancas com autismo.
A motivacao para este trabalho esta relacionada a importancia da aplicacaode tecnicas de Processamento Digital de Imagens (PDI) que auxiliem no processo deextracao de informacoes que serao utilizadas para a identificacao de expressoes faciaisatraves de redes neurais artificiais.
Para os testes realizados nesse trabalho foi utilizada a imagem ”lena.jpg”, porser a mais usada para testes de algoritmos de imagem, para implementacao dos algorit-mos utilizou-se a ferramenta Matlab. Salienta-se que no artigo serao abordadas apenastecnicas de pre-processamento necessarias para utilizacao em identificacao de expressoesfaciais. Este trabalho esta dividido em seis secoes onde a Secao 2 apresenta os trabalhosrelacionados sobre a abordagem tratada, a Secao 3, o transtorno do espectro autista. Emseguida a Secao 4 a metodologia e na Secao 5 conclusoes e trabalhos futuros.
2. Trabalhos Relacionados
Esta secao apresenta um estado da arte sobre a utilizacao de PDI que buscam por respostasa diferentes problemas pesquisados na area de Tecnologias Assistivas. Apresentando umresumo das abordagens a serem descritas.
Para [Carvalho et al. 2016], ha indıcios de que criancas portadoras de TEA (Trans-torno do Espectro Autista) apresentam medidas antropometricas faciais diferentes decriancas sem a sındrome. Para tal constatacao foram definidas e validadas tecnicas dePDI medindo as distancias antropometricas com a finalidade de auxiliar no diagnosticodo TEA. As tecnicas culminaram na construcao de uma ferramenta computacional capazde analisar imagens calculando as medidas antropometricas faciais. Para validacao foiutilizado um banco de imagens de indivıduos com e sem a sındrome, foram encontradassemelhancas e diferencas entre as medidas antropometricas extraıdas pela ferramenta.
[Fialho 2016] constatou que as dificuldades de reconhecimento facial no TEA es-tavam relacionadas com deficts no processamento holıstico das faces. Para tal, foramtestadas 15 imagens de criancas com TEA entre 7 e 15 anos, emparelhadas em idade com14 criancas com desenvolvimento normal. Nao se encontraram diferencas significativasno processamento holıstico evidenciado pelas criancas autistas e do grupo de controle.Assim, nao forma encontradas evidencias que corroborasse com a hipotese de existenciade um deficit no processamento das faces em indivıduos com esta perturbacao do desen-volvimento .
[Pinheiro 2018] propos a construcao de um classificador que, dada uma imagemfacial de uma crianca, conseguisse discriminar entre os dois grupos, com ou sem au-tismo, auxiliando assim no diagnostico. Para testar a hipotese, foram coletadas imagensbidimensionais de criancas e adolescentes com TEA. As imagens foram processadas, tes-tadas e comparadas a diferentes metodos de reducao de dimensionalidade e classificacao,como resultado obteve-se acuracia de 80%.
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3. Transtorno do Especto Autista - TEA
O Transtorno do Espectro Autista (TEA) e uma sındrome caracterizada por desvios quali-tativos na comunicacao e no uso da imaginacao, assim como pela dificuldade na interacaosocial, o diagnostico consiste basicamente de avaliacoes clınicas [Carvalho et al. 2016].Esta intimamente relacionado a dificuldades de socializacao, agressividade, interesse res-trito por assuntos ou podem deter habilidade verbal e cognitiva desenvolvida, estas carac-terısticas variam de acordo com o quadro [BENTES et al. 2016].
Para [Chakrabarti 2009] nas ultimas duas decadas, tem-se buscado identificar aidade do reconhecimento dos primeiros sintomas do TEA, atraves de entrevistas com paisde criancas diagnosticadas com esse transtorno. Resultados mostram que os primeirossintomas tendem a ser percebidos pelos pais durante os dois primeiros anos de vida, vari-ando de 14,7 meses a 23,4 meses .
[Bosa 2006] enfatiza que para o autismo nao ha uma cura, o que pode ser feitosao intervencoes, onde o planejamento do tratamento deve ser estruturado de acordo comas etapas de vida do paciente . Portanto, com criancas pequenas, a prioridade deve sera terapia da fala, da interacao social/linguagem, educacao especial e suporte familiar. Jacom adolescentes, os alvos seriam os grupos de habilidades sociais, terapia ocupacionale sexualidade. Com adultos, questoes como as opcoes de moradia e tutela devem serfocadas [Bosa 2006].
Todavia [Bosa 2006] salienta quatro alvos basicos de qualquer tratamento: 1) Es-timular o desenvolvimento social e comunicativo; 2) Aprimorar o aprendizado e a ca-pacidade de solucionar problemas; 3) Diminuir comportamentos que interferem com oaprendizado e com o acesso as oportunidades de experiencias do cotidiano; e 4) Ajudaras famılias a lidarem com o autismo.
3.1. Classificacao Atual Para o Transtorno do Espectro Autista
De acordo com [Saudavel 2017] o autismo com o passar dos anos recebeu diversos nomes.Contudo para o Centro de Controle e Prevencao de Doencas (CDC), existem 3 tipos deAutismo :
1. Sındrome de Asperger: E a forma mais leve, criancas que a possuem normal-mente tornam-se extremamente obsessivas por um unico objeto e pelo seu assuntopreferido, possuem uma inteligencia acima da media.
2. Transtorno Invasivo do Desenvolvimento: Um pouco mais grave do que aSındrome de Asperger e um pouco mais leve do que o Transtorno Autista.
3. Transtorno Autista: Possui sintomas mais rıgidos do que os citados anterior-mente. O funcionamento da capacidade social, cognitiva e linguıstica e bastanteafetado, alem de comportamentos repetitivos.
Porem para [Saudavel 2017] 2 outros tipos foram anexados aos existentes, dessavez pelo DSM (Manual Diagnostico e Estatıstico de Transtornos Mentais) :
1. Sındrome de Rett: Nao esta relacionada ao espectro autista, afetando em suamaioria criancas do sexo feminino e caracterizada pela crianca, parar de respondersocialmente, torcer demais as maos, perca de competencias linguısticas, etc.
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2. Transtorno Desintegrativo da Infancia: E o mais grave de todos e o menos co-mum, cerca de 2 a cada 100 mil criancas sao diagnosticadas com esse transtorno.Pode-se dizer que depois de um perıodo de desenvolvimento normal, geralmenteentre 2 e 4 anos de idade, a crianca perde de maneira muito brusca as habilidadessociais, linguısticas e intelectuais, definitivamente.
Alem desses tipos apresentados, o Transtorno do Espectro Autista tambem e divi-dido em graus conforme o quadro abaixo:
Tabela 1. Classificacao DSM-V: Nıveis de Gravidade do Espectro Autista
4. Metodologia
Esta secao descreve os algoritmos utilizados atraves da ferramenta Matlab R2015a du-rante a pesquisa, assim como as tecnicas de processamento digital de imagens (PDI) e osresultados obtidos.
4.1. Pre-processamento de Imagens na Identificacao de Expressoes Faciais
E bem sabido que o objetivo principal do processamento de imagens e facilitar a extracaode informacoes, portanto verifica-se assim que o processamento digital de imagens torna-se obrigatorio durante o processo de interpretacao de imagens [Rosa and Bueno 2013].
Dessa forma para possibilitar o reconhecimento de expressoes faciais em umaimagem estatica, e necessario um pre-processamento atraves de tecnicas para o tratamentoe o processamento dessas imagens [Gonzalez and Woods 2010]. Dentre as varias tecnicasexistentes podem ser citadas: equalizacao de histograma; filtro de Sobel; correcao gamae diferencas gaussianas [Pereira et al. 2007].
Desse modo fica evidente que a etapa de pre-processamento modifica e prepara osvalores dos pixels de uma imagem para que as operacoes seguintes alcancem melhoresresultados [Rosa and Bueno 2013].
8
4.2. Equalizacao de Histograma
E uma das mais simples tecnicas de realce, representando as frequencias relativas deocorrencia [Rosa and Bueno 2013]. O histograma de uma imagem e um conjunto denumeros que indica a quantidade de pixels em cada um dos nıveis de cinza da imagem.
Nesses termos a funcao da equalizacao do histograma e de melhoria do contrastepara auxiliar na visualizacao, de forma a uniformizar os nıveis de cinza sobressaltandodiversos nıveis antes nao notado [Rubin 2004].
Figura 1. Histograma de Imagem, a direita
Na Figura 1 tem-se um algoritmo em Matlab, aplicado a imagem ”lena.jpg”, usadopara extrair o histograma. A imagem foi pre-processada para corrigir a intensidade dosnıveis de cinza, alterando a distribuicao dos nıveis de cinza de forma a ocupar todo ointervalo diponıvel (no caso 256 diferentes tonalidades de cinza) [Rubin 2004]
Figura 2. Algoritmo em Matlab (Histograma de Imagem)
4.3. Filtro Sobel
E uma operacao utilizada em PDI, aplicada sobretudo para deteccao de contornos oubordas. Consiste no calculo das diferencas finitas, dando uma aproximacao do gradienteda intensidade dos pixels da imagem [Bortolotti and Traina 2004].
Por usar o calculo do gradiente local permite detectar a presenca de bordas naimagem, caracterizada por uma regiao de alto gradiente [Botelho and Centeno 2007]. Suadeteccao e importante para que haja diferenciacao entre duas regioes numa imagem, paraposterior analise [Banon 2005].
A Figura 4, mostra o algoritmo utilizado para filtragem da imagem em Matlabutilizando o Filtro de Sobel, sendo bastante visıvel os resultados obtidos.
4.4. Correcao GamaTem como finalidade tirar a luminosidade da foto, substituindo o valor da luminosidade decada pixel por outro [Rosa and Bueno 2013]. A correcao gama aumenta a faixa dinamica
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Figura 3. Imagem com Filtro de Sobel, a direita
Figura 4. Algoritmo em Matlab (Filtro de Sobel)
de regioes escuras e diminui as regioes mais claras, diminuindo o efeito sombra das ima-gens [Araujo 2010].
Figura 5. Imagem com Filtro Correcao Gama, a direita
Na Figura 6, tem-se o algoritmo utilizado para a extracao da luminosidade da foto(Correcao Gama). Na imagem observa-se os resultados de forma satisfatoria.
4.5. Diferencas GaussianasO filtro de diferencas gaussianas, conhecido como DoG (Difference of Gaussians) oufiltro de passa-faixa (suavizacao de imagens), faz uma suavizacao delicada preservandoos contornos.
Deve-se destacar que a gaussiana com desvio padrao menor e responsavel porfiltrar os detalhes de alta frequencia, enquanto a gaussiana com desvio padrao maior eresponsavel por filtrar os detalhes de baixa frequencia [Araujo 2010].
Na Figura 8, algoritmo em Matlab utilizado no teste para extrair informacoes daimagem a partir da diferenca Gaussiana (DoG), percebe-se os resultados obtidos.
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Figura 6. Algoritmo em Matlab (Correcao Gama)
Figura 7. Imagem Diferenca Gaussiana (DoG), a direita
5. Conclusoes e Trabalhos Futuros
As tecnicas de PDI sao importantes instrumentos, que podem ser utilizados durante de-terminadas fases de construcao de determinados projetos. Este trabalho demonstrou aimplementacao dos filtros: Correcao Gama, Diferenca Gaussiana, filtro de Sobel, etc., naferramenta Matlab R2015a, instrumentos necessarios para que possa ser dado continui-dade a projetos de cunho de alta relevancia. Todavia auxiliando na preparacao ou mesmoaquisicao de informacoes.
Para trabalhos futuros sugere-se a juncao das tecnicas abordadas no trabalho comoutras como Analise de Componentes Principais (PCA), Analise Discriminante Linearde Fisher (LDA) e redes neurais artificiais, para identificacao de expressoes faciais emcriancas autistas.
Referencias
Araujo, G. M. (2010). Algoritmo para reconhecimento de caracterısticas faciais baseadoem filtros de correlacao. Master’s thesis. PPEE-UFRJ.
Banon, G. J. F. (2005). Processamento e analise de imagens. Pontifıcia UniversidadeCatolica do Parana.
BENTES, C. C. A., BARBOSA, D. C., FONSECA, J. R. M., and BEZERRA, L. C.(2016). A famılia no processo de inclusao social da crianca e adolescente com autismo:Desafios na sociedade contemporanea. Intertem@ s Social ISSN 1983-4470, 11(11).
Bortolotti, L. M. and Traina, A. J. M. (2004). Recuperacao de imagens por conteudoatraves de regioes determinadas automaticamente pela energia. In IX Congresso Bra-sileiro de Informatica em Saude-CBIS, pages 07–10.
Bosa, C. A. (2006). Autismo: intervencoes psicoeducacionais. Revista brasileira depsiquiatria= Brazilian journal of psychiatry. Vol. 28, supl. 1 (maio 2006), p. 47-53.
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Figura 8. Algoritmo em Matlab, Diferenca Gaussiana (DoG)
Botelho, M. F. and Centeno, J. A. S. (2007). Reconstrucao tridimensional de edificacoesutilizando dados laser scanner aerotransportados. Boletim de Ciencias Geodesicas,13(1).
Carvalho, S. P., Lima, A. M., Brentani, H. P., Brunoni, D., Fock, R. A., and Nunes, F. L. S.(2016). Uma contribuicao ao auxıılio do diagnostico do autismo a partir do processa-mento de imagens para extracao de medidas antropometricas. Revista de InformaticaTeorica e Aplicada, 23(2):100–123.
Chakrabarti, S. (2009). Early identification of autism. Indian Pediatrics, 46(5).
Fialho, A. M. N. (2016). Processamento e reconhecimento de faces na perturbacoes doespectro do autismo. Master’s thesis, Universidade de Evora.
Gonzalez, R. and Woods, R. (2010). Processamento de imagens digitais, editora edgardblucher ltda, s. Paulo, Brasil, 509.
Pereira, E., Rezende, J., and Silva, J. (2007). Metodos de processamento e tratamento deimagens para reconhecimento facial. Artigo Centro Universitario Serra dos Orgaos(UNIFESO).
Pinheiro, T. D. (2018). Classificacao de imagens faciais para o auxılio ao diagnostico dotranstorno do espectro autista. PhD thesis, Universidade de Sao Paulo.
Rosa, C. C. and Bueno, F. (2013). Identificacao de emocoes mediante expressoes faciaisem imagens de webcam utilizando tecnicas de aprendizagem de maquina em ambienteweb. B.S. thesis, Universidade Tecnologica Federal do Parana.
Rubin, R. S. (2004). Estudo de parametros para caracterizacao de fraturas osseas expe-rimentais utilizando visao computacional. PhD thesis, Universidade de Sao Paulo.
Saudavel, R. M. (2017). O que e autismo, sintomas, tipos (infantil, leve) e mais. [Online;acessado em: 17-novembro].
12
Análise de desempenho entre Sistemas Gerenciadores deBanco de Dados de código aberto em aplicativos haskell
1Pedro Augusto Alcantara Ribeiro Moraes
1Coordenação de Sistemas de Informação – Universidade Federal do Piauí (UFPI) –Campus Senador Helvídio Nunes de Barros
Rua Cícero Duarte, 905 – Picos – Piauí
Abstract. A Database Management System (DBMS) is the set of software that isresponsible for managing the database. Its main objective is to remove from theapplication client the responsibility of managing data access, persistence,manipulation and organization. This paper presents an analysis of the cost of timeand performance of the functions of insertion, selection, change and deletion in theopen source DBMSs: SQLite, MySql, PostgreSQL and MariaDB, matched in Haskellapplications, reaching the results that are intended to help developers Haskell tochoose the most appropriate DBMS for the project.
Resumo. Um Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) é o conjuntode softwares responsáveis pelo gerenciamento de banco de dados. Seu principalobjetivo é retirar da aplicação cliente a responsabilidade de gerenciar o acesso, apersistência, a manipulação e a organização dos dados. O presente artigo apresentauma análise de custo de tempo e desempenho das funções de inserção, consulta,alteração e exclusão nos SGBDs de código aberto: SQLite, MySql, PostgreSQL eMariaDB acoplados em aplicações Haskell, chegando a resultados que tem como ointuito auxiliar desenvolvedores Haskell a escolher o SGBD mais adequado para oprojeto.
1. Introdução
Com a evolução da tecnologia, houve uma crescente demanda no volume de dados paraserem processados em diferentes formatos, diante disto, surgiu a necessidade deSistemas de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) que tornasse possível ogerenciamento desses grandes volumes de informações demandados. Os SGBDspermitem a construção, manipulação, processamento e armazenamento de grandesquantidades de informações de forma estruturada, de tal modo que os torna essencialsua utilização mediante sua eficiência para este tipo de aplicação, das quais permitem arealização de operações tais como, alterações e/ou consultas permitindo manutenção daintegridade das informações (ELMASRI; NAVATHE, 2011).
Haskell é uma linguagem de programação avançada e puramentefuncional. Com um forte suporte para integração com outraslinguagens , concorrência integrada, paralelismo , ricas bibliotecas e uma comunidadeativa, a linguagem de programação em questão facilita a produção de software de altaqualidade, flexível e de fácil manutenção, qualidades essas que fazem a linguagem
13
crescer cada dia mais.
Tendo em vista esses crescimentos, é importante ter conhecimento das melhores
e mais eficiente formas para o armazenamento dos dados gerados por esses programas,
sendo esse o intuito desse estudo, fazer uma análise de desempenho entre os SGBDs de
código aberto mais utilizado no mercado, para que, através dos dados obtidos,
contribua-se para o processo de determinação do sistema gerenciador de banco de dados
a ser utilizado em determinados projetos feitos em Haskell.
2. Sistemas de banco de dados
Na maioria dos sistemas informatizados é necessário armazenar informações em bancode dados, de tal forma que nas últimas décadas o banco de dados se tornou o coração demuitos sistemas.
O Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados é um software que é utilizadopara gerenciar banco de dados, como exemplos: Oracle, Redis e IBM db2. São SGBDcomerciais populares utilizados em diferentes aplicações. Os SGBDs permitem aosusuários as seguintes tarefas:
• Definição de Dados: Ajuda na criação, modificação e remoção de conceitos
que definem a organização dos dados no banco de dados.
• Atualização de dados: ajuda na inserção, modificação e exclusão dos dados
reais no banco de dados.
• Recuperação de Dados: Ajuda na recuperação de dados do banco de dados
que podem ser usados por aplicativos para várias finalidades.
• Administração de usuários: Ajuda no registro e monitoramento de usuários,
reforçando a segurança dos dados, monitorando o desempenho, mantendo a
integridade dos dados, lidando com o controle de concorrência e
recuperando informações corrompidas por falhas inesperadas.
14
Figura 1. Sistemas de banco de dados mais populares. Fonte: Austrian IT Consulting,disponıvel em: https://db-engines.com/en/ranking.
A figura 01 relata os SGBDs mais populares entre os programadores no mês defevereiro de 2019, podemos dar destaque para quatro SGBDss: MySQL, PostgreSQL,SQLite e Maria DB, todos esses citados são Sistemas de Banco de Dados relacionais ede códigos abertos e serão eles os sistemas que usaremos nessa pesquisa.
2.1 SQLite
Autoproclamado o sistema de banco de dados mais utilizado do mundo (DocumentaçãoSQLite, 2017) pelo fato de estar acoplado em todos os dispositivos androids, IOS’s,presente também nos navegadores Firefox, Chrome e Safari, dentre diversas outrasaplicações, SQLite é um sistema gerenciador de banco de dados objeto relacional erecomendado para aplicações de pequeno porte (Menos de 100 mil requisições por dia).
Escrita na linguagem de programação C, esse SGBD não é um mecanismo debanco de dados cliente-servidor, ou seja, sistemas que a utilizam não necessitam deservidor para acessar seus dados, ela lê e escreve diretamente em seus arquivos.
2.2 MySQL
Como visto na figura 1, MySQL é o segundo SGBD mais popular do mundo (perdendoapenas para o Oracle) e o primeiro quando se trata de código aberto, sua popularidadese deve a sua interface simples, a capacidade de rodar em vários sistemas operacionais esua otimização para sistemas web (principalmente com módulo PHP).
Assim como o SQLite, o banco de dados em questão foi desenvolvido nalinguagem de programação C, é capaz de manipular até 50 milhões de registros e é umbanco multiprocessado (suporta vários processadores ao mesmo tempo).
2.3 PostgreSQL
Projetado inicialmente para plataformas Linux e depois expandidos para Windows, MacOS e Solari, PostgreSQL é um sistema de banco de dados do tipo relacional econsiderado por sites como Enterprise como o Sistema Gerenciador de Banco de Dadosde código aberto mais avançado do mundo, mérito esse se devendo à grande eorganizada comunidade de desenvolvimento desse software.
Assim como os seus outros concorrentes nesse artigo, esse SGBD é escrito nalinguagem C. Por ter um sofisticado controle de concorrência, um forte sistema debackup e um bom registrador de transações sequenciais (para tolerar falhas), oPostgreSQL tem uma forte reputação no meio corporativo, sendo ela, nesse meio umconcorrente direto da Oracle.
2.4 MariaDB
Criada pelos mesmos desenvolvedores do MySQL, MariaDB é um Sistema Gerenciadorde Banco de Dados modelo relacional. O fato dos desenvolvedores do MariaDB sereminicialmente ligado ao desenvolvimento do MySQL faz com que o sistema tenha várias
15
semelhanças entre si, como as bibliotecas presentes em ambos os SGBD’s.
MariaDB foi desenvolvido em grande parte nas linguagens C e C++, ele tem umforte destaque na implementação de banco de dados em nuvem, tendo suporte daAmazon RDS desde 2015.
3. Haskell
Com sua primeira versão lançada em 1990, Haskell é uma linguagem de programaçãopuramente funcional. Seu foco em uma forte e poderoso sistema de tipo, leva a umcódigo que acreditamos ser fazem empresas responsáveis por desenvolvimento desoftware como a FP Complete definir a linguagem como: sustentável, produtivo eeficiente.
Haskell é uma linguagem de propósito geral, com uso significativo em:
•Programação concorrente e paralela
•Computação em cluster
•Modelagem financeira
•Modelagem Científica e de Biotecnologia
•Aprendizado de máquina
4. Métodos
Inicialmente foi feita uma pesquisa bibliográfica sobre boas práticas de programação,tanto em Haskell quanto na linguagem SQL, para o desenvolvimento do código emHaskell, foi utilizado o livro “Haskell: Uma abordagem Pŕatica” (Sá & Silva, 2006), jápara o desenvolvimento dos códigos em SQL inclusa nos códigos em haskell, foiutilizado o livro “Aprendendo SQL: Dominando os fundamentos de SQL” (AlanBeaulieu, 2010). Também foi utilizado conceitos do padrão Benckmark AS³ AP, que édefinido por (FERREIRA, 2012) como um padrão para medidas ou avaliação emambientes computacionais, com fins de tornar possível a comparação de dois ou maissoftwares em um mesmo computador.
Os testes terão como ambiente de execução um notebook CCE Win comprocessador Core I5 2.30GHz, 500GB de HD e 4GB de memória RAM. O sistemaOperacional utilizado será o Linux Mint 19 Cinnamon de 64 bits.
As versões dos SGBDs instalados na máquina de teste estão expostas na tabela1;
Tabela 1. Versões dos SGBDs utilizadas nos testes
Sistema Gerenciador de Banco de Dados Versão
SQLite 3.0.21
MySQL 8.0.12
PostgreSQL 11.1.0
MariaDB 10.1.18
16
O interpretador de Haskell utilizado para fazer a compilação dos programas foio GHCi 8.0.2.
As tabelas criadas em Haskell para os SGBDs em questão tiveram a estrutura(em linguagem SQL) mostrada na tabela 2.
Tabela 2. Estrutura da tabela (em SQL)
Tabela (pessoa) Tipo de dados
Nome VARCHAR(50)
CPF VARCHAR(11)
DataNascimento DATE
Endereco VARCHAR (40)
Profissao VARCHAR(25)
Salario FLOAT
Com o intuito de não comprometer o ambiente de teste, o sistema operacionalfoi configurado apenas com os seus controladores. Os testes foram realizados em umbanco de dados local, sem nenhuma conexão online. Após cada teste, o computador erareiniciado com um intuito de assegurar que não houvesse uma interferência namemória, no cache ou no processador de dados que poderiam ficar armazenados einterferir em uma melhora na próxima consulta.
Os códigos em Haskell tiveram a mesma estrutura para todos os SGBD’s, aúnica diferença foi a inserção das bibliotecas necessárias para a utilização de cadasistema de banco de dados.
O teste de desempenho das tabelas foram utilizadas três cargas de volumesdistintos, sendo elas 1.000, 10.000 e 100.000 registros.
Cada função foi testada 10 vezes para cada carga de volume de dados em cadaSGBD e o resultado final foi obtido por meio da média aritmética do tempo dessescomandos.
5. Resultados
Os resultados estão dispostos em 4 partes, levando em consideração as funçõesaplicadas nos SGBDs.
• A primeira etapa dispõe os resultados obtidos com a função de inserção,mostrando respectivamente os valores médio de tempo de 1.000, 10.000 e100.000 registros respectivamente;
• Na segunda etapa são mostrados os valores obtidos para a função de seleção;
• A terceira etapa exibe os resultados alcançados com a função de alteração;
• Na quarta e última etapa são demonstrados os resultados alcançados com afunção de exclusão.
5.1 Resultado com inserção
17
Para analisar a primeira etapa, foram feitos testes de inserção com o volume de 1.000,10.000 e 100.000 registros respectivamente, obtendo-se os resultados em segundos elevando em consideração 3 casas após a vírgula, dados esses mostrados na tabela 3.
Tabela 3. Tempo médio obtido para a função inserção
SGBD 1.000 registros 10.000 registros 100.000 registros
SQLite 0,422 4,448 41,051
MySQL 0,452 4,693 41,635
PostgreSQL 0,232 2,256 20,355
MariaDB 0,498 4,922 50,272
A figura 2 mostra que após a primeira etapa foi possível verificar que oPostgreSQL apresentou o menor tempo de inserção, apresentando uma diferençaconsiderável para os outros SGBDs, essa diferença ficou ainda mais exposta quando oteste foi realizado com 100.000 registros.
Figura 2. resultado dos testes da função inserção (em segundos)
5.2 Resultados com consulta
A tabela 4 exibe o tempo médio obtido para selecionar todos os dados gravados nosSGBDs.
Tabela 4. Tempo obtido para a função de consulta
SGBD 1.000 registros 10.000 registros 100.000 registros
SQLite 0,023 0,050 0,153
MySQL 0,036 0,093 0,169
PostgreSQL 0,127 0,765 4,977
MariaDB 0,033 0,063 0,155
18
Analisando a figura 3 podemos observar que o SQLite teve o melhor desempenhoquando o quesito foi consulta, podemos destacar também o baixo desempenho doMySQL, chegando a ter uma diferença de quase 33 vezes quando comparado com oSQLite na consulta de 100.000 registros.
Figura 3. resultado dos testes da função inserção (em segundos)
5.3 Resultado de alteração
A tabela 5 expõe o tempo médio obtidos após utilizar a função para alterar todos osregistros gravados no banco de dados.
Tabela 5. Tempo médio obtido para a função alteração
SGBD 1.000 registros 10.000 registros 100.000 registros
SQLite 0,023 0,050 0,153
MySQL 0,036 0,093 0,169
PostgreSQL 0,127 0,765 4,977
MariaDB 0,033 0,063 0,155
Podemos ressaltar na figura 4 o bom desempenho do PostgreSQL em relaçãoaos seus concorrentes, chegando a ter uma diferença de quase 3 vezes para o SQLite.Podemos notar destacar também o má desempenho do MySQL em relação aos outrosSGBDs, principalmente quando foi utilizado 100.000 registros no teste.
19
Figura 4. Média de tempo para a função de alteração
5.4 Exclusão
A tabela 6 mostra o resultado médio obtido com a função para apagar todos os dadosgravados na tabela.
Tabela 6. Tempo (em segundos) obtido para a função de exclusão
SGBD 1.000 registros 10.000 registros 100.000 registros
SQLite 0,073 0,141 0,479
MySQL 0,085 0,157 0,754
PostgreSQL 0,063 0,125 0,412
MariaDB 0,069 0,129 0,420
A figura 5 mostra o resultado quando utilizado a função de excluir. Aquipodemos notar mais uma vez o melhor desempenho do PostgreSQL, sendo seguido deperto pela MariaDB. Vale ressaltar também que essa etapa foi a que o SQLite teve o seupior desempenho em comparação com os outros testes.
20
Figura 5. Média de tempo para a função de alteração
6. Conclusão
Inicialmente é muito importante ressaltar que esses resultados valem apenas para amáquina testada, ou seja, o resultado não pode ser levado como modelo padrão e osresultados podem ser diferentes em outras máquinas ou em outros cenários.
Nos testes de inserção, PostgreSQL teve o melhor desempenho, concluindoassim que esse SGBD terá uma menor tempo quando for exigido muitas inserções emaplicativos desenvolvidos em Haskell. ele terá também uma melhor desempenho (emcomparação com os SGBDs testados) em aplicativos que exigirá muitas exclusões ealteração de dados. Por outro lado, o PostgreSQL teve uma péssima performancequando utilizado a função de consulta, e sendo assim, não seria indicado paraaplicativos que exigiria uma grande quantidade de uso desta função. Em suma esseSGBD teve o melhor desemprenho entre todos os outros testados, tendo umdesempenho melhor em 3 das 4 funções testadas.
O SQLite se mostrou um SGBD de performance intermediário quandocomparado com seus concorrentes nesse estudo, tendo o seu melhor desempenho com afunção de consulta, onde o mesmo se sobressaiu em relação aos seus concorrentes.Quando se tratou de inserção e alteração o SQLite ficou na segunda posição, ele não semostrou tão eficiente no quesito exclusão (ficando na terceira posição), porém ele nãoficou tão atrás dos seus concorrentes (em questão de tempo). O SQLite foi o SGBDmais regular não oferecendo em nenhum momento um tempo exorbitante em relaçãoaos concorrentes.
O SGBD mais popular não mostrou um desempenho tão bom como os SGBDscitados anteriormente. O MySQL teve um desempenho consideravelmente ruim nasfunções de alteração e exclusão, apresentando valores extremamente alto tendo em vistaa média dos outros SGBDs. Quando o quesito é inserção e consulta, o SQLite teve oterceiro melhor desempenho.
Na primeira bateria de testes (inserção), o SGBD MariaDB teve o seu pior desempenho,
21
ficando em último e apresentando um valor bem acima da média dos seus concorrentes(mas nada tão exuberante quanto os resultados ruins do MySQL), nos testes de consultae alteração, ele teve a terceira melhor performance, não ficando uma distância temporaltão grande dos lideres nesses quesitos. O Maria DB obteve seu melhor desempenho coma função exclusão, onde o mesmo teve o segundo melhor tempo.
Referencias
ELMASRI, Ramez; NAVATHE, Shamkant. Sistemas de Banco de Dados, 6ª ed.,Pearson Addison Wesley, 2011.
BITTENCOURT, Rogério Gonçalves. Aspectos básicos de banco de dados.Disponível em<http://www.marilia.unesp.br/Home/Instituicao/Docentes/EdbertoFerneda/BD%20-%20Aspectos%20Basicos.pdf>. Acesso em 24 de fev. 2019.
DB-ENGINES. DB-Engines Ranking. <https://db-engines.com/en/ranking>. Acessoem: 20 de fev. 2019.
FERREIRA, Erick Rodrigues; TRAD JÚNIOR, Sergio M. Análise de desemprenho debanco de dados. Universidade Presidente Antônio Carlos (UNIPAC). Barbacena –MG, 2012.
SÁ, Claudio Cesar de; SILVA, Márcio Ferreira da. Haskell: uma abordagem prática.São Paulo: Novatec, 2006.
MariaDB. MariaDB documentação. Disponível em <https://mariadb.com/kb/pt-br/documentacao-mariadb/>. Acesso em 22 de fev. 2019.
MySQL. MySQL documentation. Disponível em < https://dev.mysql.com/doc/>.Acesso em 12 de fev. 2019.
SQLite. SQLite documentation. Disponível em < https://www.sqlite.org/docs.html>.Acesso em 16 de fev. 2019.
PostgreSQL. PostgreSQL documentation. Disponível em<https://www.postgresql.org/docs/>. Acesso em 15 de fev. 2019.
22
Desenvolvimento de um Sistema Automatizado de Sirene
Escolar
José Guilherme M. Ferreira1, Robson Pires Borges1 , Felipe G. dos Santos1
1Curso de Tecnologia em Analise e Desenvolvimento de Sistemas – Instituto de
Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí (IFPI) - Campus Corrente - 64.980-000 -
Corrente- PI
[email protected],[email protected]
Abstract. In this article we present a proposal for automation capable of
controlling the activation of a school siren at scheduled times. In this work an
Arduino board is used for the automation of the siren and a graphical interface
of the system, which compares the system time with the schedules programmed
by the user, besides a button for manual activation. The main objective of this
work is to make it possible to control a siren in a school environment where
supervision is not required centrally and / or remotely, proscribing delays or
anticipations of class schedules.
Resumo. No presente artigo é apresentada uma proposta de automação capaz
de controlar o acionamento de uma sirene escolar em horários programados.
Neste trabalho é usada uma placa Arduino para a automação da sirene e uma
interface gráfica do sistema, que compara o horário do sistema com os
horários programados pelo usuário, além de um botão para acionamento
manual. O principal objetivo deste trabalho é possibilitar o controle de uma
sirene em um ambiente escolar onde seja não necessária a supervisão de
forma centralizada e/ou remota, proscrevendo os atrasos ou antecipações dos
horários das aulas.
1. Introdução
Independentemente da área de atuação, hoje é fácil sintetizar os benefícios de
automatizar os processos internos. Dentre eles podemos citar o aumento da
produtividade dos colaboradores, a redução de custos e a melhora na prestação de
serviços. Com a evolução dos recursos tecnológicos, hoje é possível otimizar as diversas
tarefas realizadas pelos seus funcionários, desde as mais básicas até as mais complexas
(EscolaWeb, 2016).
Para informar o início e o término dos horários de aula nas escolas, assim como
de troca das disciplinas, é recorrente a utilização de um aviso sonoro em ambientes
escolares. Normalmente estes avisos se dão pelo toque de uma sirene. O acionamento
das sirenes, geralmente, é feito de forma manual por funcionários das escolas. Mas essa
ação pode acarretar atrasos ou adiantamento dos toques da sirene pelo fato do
funcionário consultar a hora de um aparelho pessoal dele ou não estar disponível no
horário de acionamento.
23
O presente trabalho tem como objetivo apresentar um sistema automatizado de
sirene escolar, implantado no Instituto Federal do Piauí (IFPI) – Campus Corrente. Esse
sistema usa como base uma placa Arduino e seus componentes para automatizar essa
tarefa.
2. Referencial Teórico
Para conseguir que um computador toque uma sirene escolar em horários programados,
é preciso primeiro conhecer os componentes que serão utilizados para a automação
desse serviço.
A Arduino Nano é composta por 14 pinos digitais, que podem ser usados tanto
para entrada quanto para saída de dados. É importante saber que esses pinos trabalham
com 5V, e podem fornecer ou receber apenas 40 mA de corrente máxima em cada um
deles.
O Módulo Relé é ideal para acionar uma lâmpada ou outra carga que exija até no
máximo 10A contínuos utilizando o Arduino ou qualquer outro microcontrolador. Ele
funciona exatamente como uma chave (interruptor). No borne cinza há 3 conexões: NA
(Normalmente Aberto), C (Comum) e NF (Normalmente Fechado).
2.1 Trabalhos Relacionados
A evolução tecnológica dos diferentes sistemas domésticos, aliados ao crescimento
explosivo da Internet e os resultados dos investimentos em infra-estrutura de
comunicações, tem estimulado muitas empresas e pessoas a investirem na automação. O
Arduino não fica para trás nessa corrida, essa pequena e poderosa placa vem se
destacando no mercado devido ao seu baixo custo e desempenho. As placas arduino
estão em constantes desenvolvimento e já deixou de ser um plataforma simples baseada
apenas em microcontroladores de 8 bits. Hoje existe uma grande variedades de placas
Arduino que vão desde microcontroladores de 8 bits a microcontroladores de 32 bits.
Conhecer essa plataforma de hardware e software é de grande importância, pois é
possível aprender e aplicar diversas tecnologias de uma forma fácil e divertida, além de
participar da comunidade open source.
SOUZA (2017), propôs um Protótipo de um Sistema Supervisório Aplicado em
Incêndios para monitorar temperatura e luminosidade para auxiliar no combate dos
incêndios. No trabalho é demonstrada a criação de um protótipo de uma rede de
sensores sem fio com hardware livre para o monitoramento de temperatura e
luminosidade. Eles também usaram a placa de Arduino no hardware, além de sensores
de temperatura e luminosidade sem fio.
Um artigo publicado no VI Congresso de Pesquisa e Inovação da Rede Norte e
Nordeste de Educação Tecnológica (CONNEPI 2011) foi abordado um protótipo similar
ao exposto neste trabalho. Souza, Jucá, Freitas, Amaro, Dias (2011), propuseram um
Sistema Microcontrolado de Acionamento de Sirene Escolar (SMASE) baseado num
microcontrolador PIC18F2550, de um software supervisorio, que se comunicam
utilizando o protocolo de comunicação serial, através da interface USB, juntamente com
atuadores. A aplicação possui uma interface é desenvolvido em linguagem Delphi, e
conta com uma interface gráfica intuitiva baseada nas tradicionais manipulações de
janelas, que facilitam a sua utilização.
24
Outro protótipo similar ao exposto neste trabalho é o proposto por SILVA,
JUNIOR (2016), onde os mesmos desenvolveram Sistema de Controle Automatizado de
Sirene Escolar com Múltiplas Entradas e Saídas de Áudio Usando Arduino. As
múltiplas entradas permitem reproduzir uma música como indicador de início ou
término de horário ou reproduzir o áudio de um microfone, caso a direção ou a
secretaria precise dar um recado aos alunos através de caixas de som distribuídas pela
Instituição.
3. Metodologia
Na primeira etapa do projeto foi realizado o planejamento do protótipo, incluindo a
perspectiva do projeto, tendo como atividades principais, a construção física do
ambiente a ser controlado, o algoritmo básico para implantação e a estimativa de
componentes e materiais a serem utilizados no desenvolvimento.
3.1 O Circuito
O circuito do protótipo é composto por um Arduino nano (A), um relé (B), uma sirene
escolar (C) é uma fonte de energia alternada (Tomada) (D). O relé faz o papel de
interruptor, então no seu terminal é conectado um fio direto para a sirene e outro para a
fonte de energia; outro fio é conectado da sirene diretamente para a tomada. É feita
também as conexões entre o relé e o Arduino, de forma que os dois compartilhem um
fio para uma porta digital, outro para a 5V (Positivo) e por fim outro para a GND
(Negativo). A Figura 1 abaixo representa o circuito descrito.
Figura 1. Representa o circuito do protótipo.
25
Figura 2. Representa todo o sistema em funcionamento.
3.2 Funcionamento do Sistema
A interface do sistema foi implementada na linguagem de programação Delphi e as suas
funcionalidades básicas em C++, que é a linguagem de programação do Arduino. Os
componentes dos circuitos consistem apenas em um Arduino mini, um relé de uma
porta, e uma sirene escolar comum, como apresentado na Figura 2, que representa todo
o sistema em funcionamento.
O funcionamento do sistema é baseado em uma aplicação que compara a hora
atual do computador com um conjunto de horários de um arquivo apresentado pela
coordenação de ensino do campus. Esses horários do arquivo representam os horários
que a sirene deverá soar para início e troca de aulas, além do horário do intervalo, como
mostra na Figura 3, onde é demonstrado a interface do sistema.
26
Figura 3. Representa a Interface do Sistema.
4. Resultados e Discussões
Durante a implementação do projeto foram feitos vários testes e correções para que
houvesse um resultado final satisfatório. Ao final dos testes o software apresentou os
resultados esperados, desempenhando um bom funcionamento, visto que o sistema
encontra-se em funcionamento há vários meses na instituição.
Para os três servidores do setor no campus, após a implantação do novo sistema
de acionamento, eles poderam desempenhar suas atividades rotineiras sem se preocupar
com os horários para tocar a sirene para as trocas de aulas, o que acarretava atrasos nos
horários das aulas. Outrossim, não precisou-se de uma pessoa específica realizar tal
atividade.
O hardware apresentado neste trabalho foi facilmente implementado e de fácil
compreensão. Todos os componentes utilizados são facilmente encontrados no mercado
brasileiro sendo que já há várias pesquisas relacionadas ao tema deste projeto, o que
facilitou o seu desenvolvimento.
5. Conclusão
O Sistema de Acionamento de Sirene Escolar mostrou-se eficiente em relação aos
resultados obtidos após a implantação e testes. Apresentou bom funcionamento de
acordo com o planejamento do projeto, ratificando sua confiabilidade.
A grande vantagem deste sistema, além da eficácia e confiabilidade, está em um
custo benefício aceitável, pois utiliza componentes de preço relativamente baixo e de
fácil disponibilidade no mercado brasileiro. Se compararmos com sirenes eletrônicas
fornecidas por grandes empresas, podemos notar uma alta disparidade de preço.
Ao fazer uma comparação com os projetos apresentados nesse artigo, nota-se
grande semelhança do hardware e do circuito do Sistema Microcontrolado de
27
Acionamento de Sirene Escolar (SMASE), além dos dois possuírem um ótimo custo
benefício, o protótipo aqui apresentado possui a vantagem de não precisar de
supervisão, reduzindo atrasos e possíveis percalços. Em relação ao Sistema de Controle
Automatizado de Sirene Escolar com Múltiplas Entradas e Saídas de Áudio Usando
Arduino, pode perceber que o gasto se torna maior, devido ao preço das caixas de som
para distribuir nos corredores da instituição.
Como trabalho futuro pretende-se apresentar o sistema as escolas públicas e
particulares da região, com intuito de facilitar o trabalho dos profissionais da educação,
propiciando também a essas instituições de ensino um aumento de produtividade,
segurança, precisão, confiança e agilidade, assim gerar uma melhoria na qualidade com
a utilização de um equipamento de baixo custo.
Referências
EscolaWeb. Vale a pena automatizar os processos internos de uma escola?. Disponível
em: <https://www.escolaweb.com.br/blog/automatizacao-de-processos-escola/> Acesso
em: 22 de fevereiro de 2019
RoboCore. Módulo Relé Arduino. Disponivel em:
<https://www.robocore.net/tutoriais/modulo-rele-arduino.html> Acesso em: 22 de
fevereiro de 2019
SOUZA, R. W. R.; JUCÁ, S. C. S.; FREITAS, E. D. G.; AMARO, H. C.; DIAS, M. L.
D. Sistema Microcontrolado de Acionamento de Sirene Escolar - SMASE. VI
Congresso de Pesquisa e Inovação da Rede Norte e Nordeste de Educação
Tecnológica (CONNEPI), 2011.
OLIVEIRA, C. L. V.; ZANETTI, H. A. P. Arduino descomplicado: como elaborar
projetos de eletrônica. Saraiva Educação SA, 2015.
SILVA, M. A.; JUNIOR, O. P. Sistema de Controle Automatizado de Sirene Escolar
com Múltiplas Entradas e Saídas de Áudio Usando Arduino. 3º Encontro de Pesquisa
& Extensão, 2016.
28
Fatores humanos que interferem o processo de desenvolvimento de
software segundo a visão de gerentes de projeto Romilso José Cavalcante da Silva
Fundação Centro de Análise, Pesquisa e Inovação Tecnológica (FUCAPI)
Manaus – Amazonas
Abstract. This work aims to meet the need related to better understanding the human aspects
that negatively influence teams and individuals during the software development process. It is
proposed to identify and analyze, through data obtained from the project managers' view, the
human factors that most negatively affect the software development process and the degree of
difficulty in relation to the effort required to solve each problem. Share a vision that helps
project managers prioritize and identify the degrees of difficulty related to each human factor
in teams and enable them to better understand the influences of each human aspect on their
development teams.
Resumo. Este trabalho visa atender à necessidade relacionada à melhor compreensão dos
aspectos humanos que influenciam negativamente equipes e indivíduos durante o processo de
desenvolvimento de software. Propõe-se identificar e analisar por meio de dados obtidos com base
na visão dos gerentes de projeto quais os fatores humanos que mais afetam de forma negativa o
processo de desenvolvimento de software e o grau de dificuldade em relação ao esforço necessário
para solucionar cada problema. Compartilhar uma visão que ajude os gerentes de projeto a
priorizar e identificar o graus de dificuldade relacionada a cada fator humano em equipes e
possibilitar que possam compreender melhor as influências de cada aspecto humanos em suas
equipes de desenvolvimento.
1. Introdução
Atualmente existe uma grande demanda por desenvolver sistemas, onde muitos destes
possuem alto nível de complexidade, e juntamente com esse crescimento gradativo aumenta consigo
a exigência por softwares de qualidade, e esse cenário leva as organizações a procurarem por
profissionais cada vez mais capacitados e preparados para manipular de forma adequada as
tecnologias utilizadas. A literatura tem enfatizando a importância dessas questões, no entanto, tratar
os temas que envolvem esse contexto de uma forma mais ostensiva ainda é necessário. O software é
o conjunto de vários artefatos e não apenas o código fonte (SOMMERVILLE, 2003), nos quais estes
são feitos tendo como apoio a engenharia de software que é uma abordagem sistemática e disciplinada
para o desenvolvimento de software (PRESSMAN, 2006), e para que um determinado software tenha
êxito em realizar uma atividade o fator humano é primordial para possibilitar que isso ocorra da forma
mais adequada.
29
Embora a área de engenharia de software seja vista como sendo de natureza técnica (Santos
et al., 2011), Segundo FUGGETTA (2000), "pesquisadores e praticantes têm percebido que
desenvolvimento de software (...) é um esforço coletivo, complexo e criativo. Deste modo a qualidade
do produto de software depende fortemente das pessoas, organizações e procedimentos utilizados
para criá-los e disponibilizá-los". Cada membro da equipe que compõe o processo de
desenvolvimento está responsável por realizar atividades específicas como analisar, traçar
estimativas, projetar, documentar, programar, realizar testes para que o software seja construído
corretamente. É a partir do esforço humano em cada etapa do processo de desenvolvimento que
permiti com que o produto seja criado, e no momento em que cada etapa está sendo realizada, o fator
humano se faz relevante, podendo vir a afetar o processo de forma positiva ou negativa. Fatores
psicológicos, dificuldades cognitivas, problemas pessoais, relacionamento interpessoal e falta de
comunicação no ambiente corporativo se não forem trabalhados internamente, posteriormente
poderão afetar a produtividade da equipe. De acordo com SOMMERVILLE (2004), "gerenciamento
efetivo trata (...) da gerência das pessoas na organização. Gerentes de projetos têm que resolver
problemas técnicos e não técnicos através das pessoas alocadas em suas equipes da maneira mais
efetiva possível". Deste modo a visão relacionada a tecnologia no meio organizacional necessita cada
vez mais ter como foco não somente os aspectos técnicos empregados como também correlacionar e
priorizar os fatores humanos em um processo de desenvolvimento, pois é a partir da intersecção destes
dois elementos que será possível ter ambientes que facilitem a construção de produtos com a
qualidade esperada.
Uma melhor compreensão sobre os aspectos humanos se faz necessário para que o processo
de desenvolvimento ocorra com menos problemas, mas em muitos casos não é isto que ocorre. Em
grande parte de equipes de desenvolvimento de software é possível notar casos onde o cronograma
pré-definido e prazos estabelecidos não são cumpridos, comprometendo o trabalho de toda a equipe
ligada ao projeto, e impactando de forma negativa o processo de desenvolvimento. Para atender a
essa necessidade este artigo se propõe a analisar os fatores que cercam esse contexto, entendendo que
um melhor entendimento dos aspectos humanos se faz necessária não somente para não apenas ter
um produto de qualidade mas também satisfazer os aspectos individuais associados, possibilitando
melhoria de performance, produtividade e diminuição dos riscos envolvidos durante as etapas de
desenvolvimento.
Pesquisas de caráter qualitativo são investigações conduzidas com a finalidade de obter um
conhecimento intersubjetivo e compreensivo acerca de determinado fenômeno (Godoi et al., 2006).
30
Entretanto, os resultados dependem do contexto no qual as organizações estão inseridas (Montoni e
Rocha, 2010). Grande parte das organizações compreendem e controlam o desempenho de forma
quantitativa, pois dessa forma a organização pode comparar o desempenho atual com os resultados
passados, e permite desenvolver expectativas de desempenho para projetos futuros, auxiliando dessa
forma o planejamento, gestão e previsão de forma alinhada com os resultados esperados para com o
projeto. Com esta motivação, este artigo visa apresentar os resultados de uma pesquisa quantitativa
com o objetivo de compreender quais aspectos humanos que mais influenciam um o processo de
desenvolvimento de software, do ponto de vista de gerentes de projeto. Desta maneira, a questão de
pesquisa que norteia este trabalho é a seguinte: Segundo gerentes de projeto, quais os fatores humanos
que influenciam e afetam de forma negativa o desempenho e a produtividade em equipes de
engenharia de software?
Este trabalho apresenta informações que podem auxiliar e possibilitar um melhor entendimento em
relação a quais os fatores humanos que os gerentes de projeto entendem ser mais nocivos que afetam
e interferem negativamente as etapas de construção de um produto de software durante processo de
desenvolvimento, e fornecer uma visão que possa contribuir para uma melhor priorização destes
aspectos durante o PDS para que posteriormente os gerentes de projeto realizem ações e medidas de
intervenção que visam minimizar ou solucionar os aspectos humanos identificados.
2 O papel do Gerente de Projeto
No contexto deste trabalho, o papel de gerente de projeto foi escolhido com o entendimento
de que ele é o responsável por efetivamente observar e identificar com mais atenção aspectos
humanos e realizar intervenções a fim de solucionar ou minimizar o impacto negativo dos aspectos
identificados, fazendo com que eles não afetem de forma direta e efetiva o processo de construção de
software.
Para Cleland e Ireland (2002), os gerentes de projeto devem tanto liderar como gerenciar um
projeto. Para desempenhar tais papéis, deve-se ter as seguintes competências: ter compreensão geral
da tecnologia envolvida no projeto; ter habilidades interpessoais que promovam um ambiente cultural
para a equipe e para os stakeholders do projeto, de modo a refletir confiança, lealdade,
comprometimento e respeito; compreender os processos gerenciais e suas aplicações ao projeto; ter
visão do contexto “sistêmico” do projeto; ser capaz de tomar e implementar decisões acerca do
projeto; e ser capaz de produzir os resultados desejados no projeto. Para executar as tarefas de
31
planejamento, organização e distribuição das tarefas, coordenação e acompanhamento da equipe,
além do conhecimento técnico e de negócio, ele necessita ter uma visão abrangente do ser humano,
ser capaz de se comunicar, ouvir, dar e receber feedback, solucionar conflitos e respeitar diferenças.
O gerente de projeto é aquele que efetivamente observa e busca identificar aspectos humanos
com mais atenção e realiza intervenções a fim de solucionar ou minimizar esses aspectos
identificados, fazendo com que eles não afetem de forma efetiva o processo de construção de
software. O gerente de projeto tem o papel de garantir a integridade do processo de desenvolvimento,
deve atender às necessidades diretamente ligados ao produto de software que está sendo desenvolvido
e gerenciar os aspectos humanos relacionados às pessoas envolvidas no processo.
Para que o processo de desenvolvimento seja conduzido e bem sucedido pelo que foi
proposto, é necessário que o gerente de projetos tenha a capacidade de gerenciar e intervir em
momentos no qual entende que determinada situação não pode continuar a ocorrer ou precise ser
retrabalhada ou modificada. Com isso surge a necessidade de um gerenciamento priorizando não
somente os aspectos técnicos mas também os fatores humanos de todo a equipe de desenvolvimento
e isso se torna um desafio para a Engenharia de Software em como empregar esses fatores para
auxiliar no processo de desenvolvimento de software levando em consideração os fatores humanos
que são cada vez mais fundamentais nessa conjuntura.
Seguindo a premissa de que que a qualidade do software pode ser elevada devido ao
aumento da qualidade do processo de desenvolvimento (Osterweil, 1987), um melhor
entendimento dos fatores humanos se torna relevante para identificar aspectos que podem impactar
negativamente as etapas do processo de desenvolvimento de software, podendo assim utilizar as
informações coletadas para que outros gerentes de projeto possam utilizar os parâmetros encontradas
com o intuito de facilitar a identificação e observar quais são as intervenções sobre o integrante(s) da
equipe que apresentam sinais relacionados aos fatores identificados pelos gerente de projeto.
Gerentes de projetos têm que resolver problemas técnicos e não técnicos através das pessoas
alocadas em suas equipes da maneira mais efetiva possível", ou seja, fatores não técnicos tem uma
grande importância e podem ser elementos preponderantes que podem causar quedas de
produtividade e desempenho em um ambientes de desenvolvimento. De acordo com Prado (2000), a
boa prática de gerenciamento de projetos produz resultados expressivos para as organizações como:
redução no custo e prazo de desenvolvimento de novos produtos; aumento no tempo de vida dos
32
novos produtos; aumento de vendas e receita; aumento do número de clientes e de sua satisfação e
aumento da chance de sucesso nos projetos. Possibilitar uma visão que auxilie demais gerentes de
projetos a trabalhar esses elementos em suas equipes de desenvolvimento entender como essas
mudanças afetam o comportamento humano nesse cenário, e como os fatores sociotécnicos afetam o
comportamento de uma equipe é importante para saber como identificar e tratar esses
comportamentos e fazer com que estes possam trabalhar para que um processo de desenvolvimento
resulte não somente em um produto final de qualidade, como também possibilitar que todos os
integrantes da equipe de desenvolvimento possam estar satisfeitos e motivados do início ao fim da
etapas do processo de desenvolvimento.
3 Metodologia de desenvolvimento
A população, ou seja, o universo no qual será aplicada a pesquisa terá como foco obter
informações por meio da visão que gerentes de projeto possuem em relação às etapas de
construção de um produto de software de maneira ampla.
A forma no qual os dados serão coletados será feita utilizando um questionário com uma
série de perguntas fechadas que serão respondidas pelos GP, onde serão utilizadas técnicas e
recursos como porcentagem para indicar uma proporção com base no resultados obtidos, e
gráficos para mostrar e facilitar o entendimento em relação às porcentagens. Serão utilizados
recursos computacionais para organizar os dados obtidos na pesquisa, dar suporte à elaboração de
cálculos estatísticos e gráficos, e facilitar a interpretação e análise dos dados.
O propósito para com a utilização de técnicas quantitativas visa quantificar os dados que
foram possíveis de serem extraídos por meio do questionário aplicado com questões fechadas,
fazendo o uso de recursos e de técnicas estatísticas para chegar a números que venham a refletir
as opiniões que foram transmitidas. Considerando a influência dos aspectos humanos para a
construção de um software de qualidade, foram colocadas as seguintes questões de pesquisa para
o presente estudo a serem respondidas pelos gerentes de projeto.
4. Resultados das fases da pesquisa
4.1 Primeira fase: Escolha de literatura relevante
33
Considerando os objetivos desta pesquisa, foi necessário estabelecer uma delimitação em
relação aos aspectos humanos a serem utilizadas tendo como ponto central aspectos humanos
relacionados ao comportamento orgazinacional para posteriormete correlacionar os aspectos
levantados com o processo de desenvolvimento de software. Para que a delimitação dos fatores seja
feita, foi definido a necessidade de ter um referencial teórico sobre os aspectos humanos na
literatura que sirva como base para o desenvolvimento desta pesquisa. Foi escolhido os fatores
humanos relevantes no comportamento organizacional apresentados por Robbins (2005), e esta
escolha se deu de acordo com o entendimento de que material possui boa base téorica, conceitos
claros e bem definidos e estabelecidos que especificam os fatores relevantes de um indivíduo que
podem impedir o desempenho eficiente de uma organização por meio de seu comportomaneto, se
mostrando dessa forma relavante para com o contexto apresentado por esta pesquisa.
Tabela 1. Definição dos aspectos humanos de acordo com Robbins (2005).
Aspectos Humanos
1. Aprendizagem
2. Motivação
3. Personalidade
4. Emoções
5. Percepção
6. Treinamento
7. Eficácia de liderança
8. Satisfação com o trabalho
9. Tomada de decisão individua
10. Avaliação de desempenho
11. Mensuração de atitudes
12. Seleção de pessoal
13. Planejamento do trabalho
14. Estresse profissional
Aspectos humanos utilizados como base para o levantamento de problemas relevantes
relacionados a cada conceito de cada fator humano
4.2 Segunda fase: Levantamento de problemas relevantes
A segunda etapa visa analisar os aspetos humanos de Robbis com base em cada conceito
apresentado e que pode vir a ocorrer em relação aos aspectos humanos que podem afetar de forma
negativa o contexto de processo de desenvolvimento de software
34
Tabela 2 – Problemas levantados ligados a cada fator humano com base nas conceitos e
definições de Robbins (2005)
Fator Humano
Problema ligado ao fator humano
1. Aprendizagem
2. Motivação
3. Personalidade
4. Emoções
5. Percepção
6. Treinamento
7. Eficácia de liderança
8. Satisfação com o trabalho
9. Tomada de decisão
individua
10. Avaliação de desempenho
11. Mensuração de atitudes
12. Seleção de pessoal
13. Planejamento do trabalho
14. Estresse profissional
1. Diculdade de aprendizagem
2. Falta de motivação
3. Falta de Personalidade
4. Falta de controle emocional
5. Percepção que não está de acordo com a realidade
6. Dificuldade em adquirir novas habilidades por
meio de treinamento
7. Dificuldade do líder em dirigir atividades e
coordenar pessoas para alcançar metas
8. Insatisfação com o trabalho
9. Dificuldade em escolher soluções adequadas e
satisfatórias para um problema
10. Dificuldade em identificar habilidades e
competências que se encontram inadequadas
11. Dificuldade em analisar e mensurar atitudes
12. Falha em adequar de forma correta as
características individuais das pessoas com os
requisitos de trabalho que são necessários.
13. Planejamento do trabalho que não corresponde a
variáveis de produtividade
14. Alto nível de estresse
Problemas descritos ligados a cada fator humano são utilizados na terceira fase de realização da
pesquisa
4.3 Terceira fase: Definição das questões a serem respondidas
Tabela 3 – Questões a serem respondidas pelos gerentes de projeto por meio de
questionário bem como as opções de resposta disponíveis
Questões
Opções de resposta
Qual o problema ligado ao fator humano que mais compromete e afeta
de forma negativa o processo de
desenvolvimento de software?
Problemas ligados a fatores humanos descritos na
tabela 2
35
Grau de dificuldade em relação ao
esforço necessário para solucionar cada
problema ligado ao fator humano no
contexto de processo de
desenvolvimento de software?
1. Muito fácil
2. Fácil
3. Dificuldade moderada
4. Difícil
5. Muito difícil
4.4 Quarta fase: Aplicação do questionário
A quarta etapa visa a aplicação do questionário online sobre os problemas levantados na segunda
etapa. 13 pessoas que atuam ou já atuaram como gerentes de projetos de algumas partes do Brasil
foram contactados e lhes foi enviado o link do questionário para responder as questões.
4.5 Quinta fase: Resultados Obtidos
A quinta e última etapa visa mostrar os resultados obtidos por meio do questionário.
Tabela 4 – Resultados obtidos por meio das respostas de gerentes de projeto em relação
a questão 1
Problema ligado ao fator humano que mais compromete e afeta de forma negativa o
processo de desenvolvimento de software segundo a visão de gerentes de projeto
Problema ligado ao fator
humano
Porcentagem ligada ao número de vezes no qual o fator
humano foi selecionado pelos GP
Falta de motivação
46,2%
Insatisfação com o trabalho
15,4%
36
Tabela 5 – Resultados obtidos por meio das respostas de gerentes de projeto em relação
a questão 2
Falta de controle emocional
15,4%
Dificuldade em dirigir
atividades e coordenar
pessoas para alcançar metas
7,7%
Dificuldade em escolher
soluções adequadas e
satisfatórias para um
problema
7,7%
Falha em adequar de forma
correta as características
individuais das pessoas com
os requisitos de trabalho que
são necessários
7,7%
Grau de dificuldade em relação ao esforço necessário para solucionar cada problema
ligado ao fator humano no contexto de processo de desenvolvimento de software
segundo a visão de gerentes de projeto
Problema ligado ao fator
humano
Nível de dificuldade
Muito fácil
Fácil
Dificuldade
moderada
Difícil
Muito
Difícil
Dificuldade de aprendizagem
7,7%
%
84,6%
7,7%
%
Falta de motivação
%
15,4%
46,2%
23,1%
15,4%
Falta de Personalidade
%
7,7%
23,1%
53,8%
15,4%
Falta de controle
emocional
%
7,7%
23,1%
38,5%
30,8%
37
Percepção que não está de
acordo com a realidade
%
38,5%
46,2%
%
15,4%
Dificuldade em adquirir
novas habilidades por meio de
treinamento
7,7%
38,5%
46,2%
7,7%
%
Dificuldade do líder em
dirigir atividades e coordenar
pessoas para alcançar metas
7,7%
30,8%
46,2%
15,4%
%
Insatisfação com o trabalho
%
7,7%
23,1%
53,8%
15,4%
Dificuldade em escolher
soluções adequadas e
satisfatórias para um
problema
%
7,7%
84,6%
7,7%
%
Dificuldade em identificar
habilidades e competências
que se encontram
inadequadas
%
38,5%
61,5%
%
%
Dificuldade em analisar e
mensurar atitudes
%
30,8%
61,5%
7,7%
%
Falha em adequar de forma
correta as características
individuais das pessoas com
os requisitos de trabalho que
são necessários
%
23,1%
69,2%
7,7%
%
Planejamento do trabalho que
não corresponde a variáveis
de produtividade
%
7,7%
76,9%
15,4%
%
Alto nível de estresse
%
15,4%
46,2%
30,8%
7,7%
38
6. Conclusões e trabalhos futuros
Esse trabalho descreveu os resultados de uma pesquisa quantitativa com a finalidade de
compreender os aspectos humanos em um processo de desenvolvimento de software segundo
a visão de gerentes de projeto. Para a realização deste trabalho, foi necessário entrar em
contato com pessoas que atuam ou já atuaram como gerentes de projeto no Brasil, para que os
mesmos pudessem contribuir e responder as questões da presente pesquisa. Neste trabalho foi
possível levantar o grau de dificuldade para solucionar aspectos humanos que podem prejudicar
o processo de desenvolvimento. Uma possível extensão deste trabalho é replicar a pesquisa
realizada com base na visão das pessoas que compoêm as equipes de desenvolvimento de
software, com a finalidade de identificar e levantas dados relevantes e identificar similaridades
entre as duas perspectivas sobre os aspectos humanos que influenciam o processo de
desenvolvimento de software.
7. Referências bibliográficas
CLELAND, D. I. e L. R. IRELAND. Gerência de Projetos. Rio de Janeiro: Reichmann & Affonso
Editores. 2002.
HANSETH, O., MONTEIRO, E., 1998, Understanding Information Infrastructure. Manuscript.
Disponível em . Acesso em: 01 abr. 2005.
Santos, D.V.D., Vilela, D.C.J., Souza, C.D., et al., 2011, "Aspectos humanos que afetam um
programa de melhoria de processo de software - Uma análise qualitativa". In: XIV Congresso
Ibero-Americano em Engenharia de Software, Rio de Janeiro, RJ - Brasil (Artigo aceito para
publicação)
Godoi, C.K., Bandeira-De-Melo, R., Silva, A.B.D., 2006, "Pesquisa Qualitativa e o debate sobre
a propriedade de pesquisar". In: GODOI, C.K., BANDEIRA-DE-MELLO, R., SILVA, A.B.D.
(eds), Pesquisa Qualitativa em Estudos Organizacionais: Paradigmas, Estratégias e Métodos, São
Paulo, Saraiva.
SOMMERVILLE, I. Engenharia de software. 6. ed., São Paulo: Addison Wesley, 2003, 592p.
Engenharia de software é uma abordagem sistemática e disciplinada para o desenvolvimento
de software (PRESSMAN, 2006).
Santos, D.V.D., Vilela, D.C.J., Souza, C.D., et al., 2011, "Aspectos humanos que afetam um
programa de melhoria de processo de software - Uma análise qualitativa". In: XIV Congresso
39
Ibero-Americano em Engenharia de Software, Rio de Janeiro, RJ - Brasil (Artigo aceito para
publicação).
FUGGETTA, A., 2000, “Software Process: A Roadmap”. In: FINKELSTEIN, A. (ed.), The
Future of Software Engineering.
SOMMERVILLE, I., 2004, Software engineering. 7th ed., Addson-Wesley.
Montoni, M., Rocha, A. (2010). “Aplicação de Grounded Theory para Investigar Iniciativas
de Implementação de Melhorias em Processos de Software". In: Anais do IX SBQS, pp 167-181.
Osterweil, L., 1987, "Software processes are software too", IEEE Computer Society Press, pp. 2-
13, Monterey, California, USA.
[Prado 2000] Prado, D.; (2000). Gerenciamento de projetos nas Organizações, Vol-I, Belo
Horizonte, FDG.
40
Hybrid STack: uma abordagem acerca do
desenvolvimento híbrido de aplicações mobile
Wanderson Jean C. Silva1, Bruno do N. Maciel Silva2, Prof. Esp. Eutino Júnior
V. Sirqueira3
1Universidade Federal do Piauí (UFPI/CEAD) – Av. João Dias Figueiredo, SN –
Bairro Santo Antônio – CEP 64930-000 Gilbués – PI – Brasil.
2Universidade Federal do Piauí (UFPI/CEAD) – Av. João Dias Figueiredo, SN –
Bairro Santo Antônio – CEP 64930-000 Gilbués – PI – Brasil.
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí – IFPI – Rua Projetada
06, nº 380, Bairro Nova Corrente - CEP 64980-000 Corrente – PI – Brasil.
{wanderson_jean}@hotmail.com,{brunodonascimentomaciel}@gmail.com,
{eutino.junior}@ifpi.edu.br
Abstract. This article aims to explore the universe of mobile application
development so that it is viewed in a more comprehensive way, moving away
from the native field and approaching hybrid deployment technologies.
Libraries, components and frameworks are as original sources that led to the
approach and composition of the theme of this work; A HybridStack
nomenclature was used to classify all types of information that can be modified,
multiplatform. Languages, libraries and components will be mentioned, aiming
to exemplify, specify and foster the use of such technologies as the option without
adaptive development on mobile platforms
.
Resumo: O presente artigo tem como intento explorar o universo do
desenvolvimento de aplicações mobile, de forma que este seja visto sob um
aspecto mais abrangente, distanciando-se do campo nativo e aproximando-se
das tecnologias hibridas de implantação. Bibliotecas, componentes e
Frameworks são as fontes originarias que levaram à abordagem e composição
do tema deste trabalho; empregou-se a nomenclatura HybridSTack para
classificar todos de forma que pertençam a uma só categoria, referente ao
desenvolvimento mobile multiplataforma. Serão citadas linguagens, bibliotecas
e componentes, tendo como objetivo exemplificar, especificar e fomentar o uso
de tais tecnologias como opção no desenvolvimento adaptativo em plataformas
moveis.
.
1.Introdução
Mediante a massiva utilização de smartphones vista ao longo da última década,
juntamente com a utilização de internet via dispositivos moveis (tablets e
smartphones), observou-se uma demanda crescente no mercado de
desenvolvimento e engenharia de softwares para esta nova opção de portátil. Novas
41
aplicações tornaram-se cada vez mais requeridas por empresas, pois estas se
tornaram fator de escolha para os usuários, já que a predominância de serviços que
outrora não estavam disponíveis a palma da mão, agora com o advento das
aplicações mobile estão acessíveis a todos os públicos, tornados se parte essencial
do dia a dia da população, sendo fonte geradora de uma nova gama possibilidades
tanto ao mercado quanto para o usuário.[.PREZOTTO, 2014]
A diversidade de equipamentos, oriundos e pertencentes a diferentes marcas
difundiram-se no mercado de forma massiva e por consequência deste crescimento
exacerbado, as plataformas e ambientes/linguagens de programação também
tiveram que se adaptar a esta nova demanda no processo de desenvolvimento de
softwares, criando uma nova situação que por vezes encarece e dificulta o
desenvolver de uma aplicação que vise atender a tantos dispositivos diferentes,
sendo necessária uma base de conhecimentos específicos para atender cada
plataforma, e consequentemente que seja desenvolvida uma aplicação em especial
para cada uma destas.
Segundo Pontocode (2017) o desenvolvimento híbrido é uma variante no processo
de implementação, que faz uso das principais tecnologias Web como CSS, HTML
e Javascript, associados com algum framework que possibilite o acesso às funções
nativas do dispositivo, como por exemplo câmera, sensores, transferência de dados
e geolocalização , com a finalidade de viabilizar a criação de aplicativos de forma
mais fácil e menos custosa.
Aplicações híbridas possuem numerosos benefícios quando comparadas as
aplicações nativas, especialmente no quesito de suporte à plataforma, acesso a
API’s de serviço fornecidas por terceiros e velocidade de implementação. [IONIC
FRAMEWORK, 2016]
Serão citadas linguagens, bibliotecas e componentes como: React, AngularJS,
Ionic, Cordova, PhoneGap e a utilização da webView que dá a possibilidade de
conversão de sites em aplicações, juntamente com o advento das Progressive Web
Apps (PWA’s), estas por sua vez, são certamente são as bases do avanço no
desenvolvimento híbrido móvel.
2.Referencial teórico
Mesmo tendo como foco as aplicações híbridas, também serão referidas
outras possibilidades existentes no processo de implementação, como: Plataformas
nativas e a Plataforma Web Apps, para que seja possível ter uma visão ampla da
diversidade e disparidades entre as mesmas e poder apontar as situações as quais
será de mais proveito o uso de cada tipo no processo de desenvolvimento.
2.1 Aplicações Nativas
São desenvolvidas para serem executadas em uma plataforma
específica, tendo sua instalação feita diretamente no sistema operacional da
plataforma em questão e funciona em sua maioria de forma off-line,
42
desobrigando a existência de conexão com a internet. Para dar vida a uma
aplicação nativa necessita-se implementação previa de uma aplicação na
linguem nativa de cada plataforma a qual se deseja construir a aplicação,
como por padrão Java e XML no caso do Android, Objective-C no caso do
iOS e no caso do Windows Phone C#, neste modelo o acesso à funções
previamente implantadas de fábrica do parelho, como acelerômetro,
geolocalização, contatos, câmera entre outros podem ser explorados em sua
totalidade. [TOLEDO; DEUS, s.d.]
Esta categoria de aplicação, requer mais conhecimento por parte do
desenvolvedor, que tem por obrigação precisa conhecer cada uma das
linguagens das plataformas que pretende desenvolver, e isso pode ser
considerado uma dificuldade, pois demanda determinado tempo de
aprendizado das linguagens, maior tempo de desenvolvimento, pois para a
efetiva implementação de um aplicativo para as três plataformas citadas é
necessário escrever três códigos em três linguagens de programação
diferentes.[TOLEDO; DEUS, s.d.]
As aplicações nativas para iOS são implementadas utilizando a
linguagem Objective-C.
“Objective-C é uma linguagem O.O
que adicionada ao ‘C’ a transmissão de
mensagens em estilo Smalltalk. A linguagem
é um superconjunto da linguagem C,
fornecendo estruturas que lhe permitem
definir classes e objetos”. [ALLAN, 2013,
p.70]
Observa-se na Tabela 1 uma mostra das tecnologias empregadas
entra aplicações nativas.
O Android de forma nativa faz uso da linguagem orientada O.O Java
e da linguagem de marcação XML para o desenvolvimento de aplicações
nativas. Java é uma linguagem O.O que se concentra não em tipos
primitivos, mas, sim, em objetos – combinações de dados e procedimentos
para operações nesses dados. Uma classe define campos ou dados e
procedimentos (métodos) que compreender a um objeto.
43
2.2 Aplicações Web
Este modelo de aplicação é dependente da conexão com a internet
para poder ser utilizada em sua totalidade, decorrente do fato de que esta
aplicação não é de fato instalada no aparelho, diferentemente da nativa,
sendo acessada através do navegador, semelhante ao acesso a site. Ponto
cabal para o funcionamento desse modelo é a conexão com a internet, que
interfere imediatamente na performance da aplicação em quesitos como
velocidade, disponibilidade e estabilidade. Outro aspecto deste tipo de
aplicações é que estas não têm acesso a boa parte das funcionalidades
presentes nos dispositivos, causada pela baixa possibilidade de integração
com as mesmas.
Os diferentes tamanhos de tela dos inúmeros dispositivos existentes,
assim como as versões de navegadores dos dispositivos que podem
interpretar de forma diferente o código da aplicação e apresentar erros, isso
pode ser considerado uma dificuldade na hora de se desenvolver uma
aplicação web. [TOLEDO; DEUS, s.d.]
2.3 Aplicações Híbridas Aplicações híbridas são desenvolvidas para rodar em
multiplataforma usando tecnologia web como CSS, HTML e JavaScript,
porém tal tipo de aplicação distingue-se das webs pois esta é “instalada”
diretamente na plataforma e funcionam em modo off-line também são
conhecidas como Progressive Web App’s. Essas aplicações unem
características das aplicações web e nativas, tendo deste modo acesso aos
recursos de hardware da plataforma através de API’s, funcionando em modo
off-line e online.
[FROZZA, s.d.]
Entre os frameworks mais utilizados para o desenvolvimento híbrido
podesse destacar o PhoneGap/Cordova, é caracterizado como ser o elo entre
as aplicações e os recursos de hardware dos dispositivos. (FROZZA, s.d.).
Estas aplicações são implementadas por meio de tecnologias web, como por
exemplo o HTML e um container que permite o acessar os recursos nativos
do aparelho. o PhoneGap que é uma distribuição do Cordova, oferece um
conjunto de serviços(API1s) que solucionam o problema anteriormente
vista nas aplicações web, que é a possibilidade de ter acesso aos recursos
dos pertinentes ao dispositivos por meio da aplicação, nesse tipo de
tecnologia a parte principal do código fonte é escrito em HTML, restando
apenas o fragmento que trata da interlocução com os recursos.
3. Definição das Tecnologias Utilizadas
44
3.1ReactJS
Diferentemente dos demais, React não é um framework, e sim uma
biblioteca que possibilita a criação e o desenvolvimento de interfaces de
utilizadores para projetos SinglePage e foi desenvolvido através da
colaboração entre o Facebook e o Instagram. No presente momento é
mantido por ambas empresas e por desenvolvedores à volta do mundo e tem
sido aplicada usada em projetos de outras aplicações criadas por outras
corporações. Segundo React Brasil (2018) empresas como Buscapé,
Americanas, Sony, Yahoo, Airbnb, utilizam esta biblioteca na
implementação de seus projetos.
Esta biblioteca tem como principal objetivo colaborar com os
desenvolvedores para a criação de componentes de interface que permitam
que a informação possa atualizar ao longo do tempo. Um dos maiores
conceitos desta biblioteca é o Virtual DOM, que pode ser visto como uma
página virtual que se consegue modificar e alterar a página real. No React
existe o one-way data binding. Este conceito é muito eficiente, pois a página
final só irá receber as alterações depois de um algoritmo ter verificado quais
iriam ser essas alterações. [ZOU 2014. P. 60-70]
3.2AngularJS
AngularJS é framework JavaScript de código aberto, mantido pelo
Google, que roda no lado do cliente e que funciona com servidores que
oferecem uma interface em REST e JSON. Este foi desenvolvido usando
essencialmente os padrões MVC e Injeção de dependencia. desenvolvido
em 2009 por Adam Abrons e Miško Hevery. O AngularJS foi inicialmente
utilizado como um software que funcionaria por trás de um serviço de
armazenamento JSON na Web.
Uma das mais importantes caraterísticas e vantagens desta
plataforma é o uso “dependency injection” como forma de adotar a Inversão
do Controlo. Tal permite, de uma forma fácil, interligar partes de código e
módulos, permitindo ao desenvolvedor manter um código com baixo
acoplamento.
Além disso o AngularJS permite ter acesso a API’s. Atualmente
conta com uma comunidade extensa.
3.4 WebView e Progressive Web Apps
As interfaces desenvolvidas com HTML, CSS e JavaScript, são
camada de interface que quando executadas são interpretadas por um
navegador web que ocupa 100% da largura e 100% da altura da tela do
dispositivo. A aplicação é desenvolvida para ocupar todo o espaço da tela
sem a decoração de um navegador comum, a visão web usada pelo
PhoneGap é a mesma usada pelo sistema operacional nativo, como a classe
WebView no caso do iOS e android.webkit.. [TRICE, 2012]
45
Já se tratando dos Progressive Web Apps, são considerados uma
metodologia de implementação hibrida, que proporciona o uso de página s
web vistas pelo celular com ambientação, usabilidade e aparência
equivalente à de um aplicativo convencional executado em outros
ambientes. Definindo-se assim, como uma mescla híbrida entre uma
aplicação e uma página web, possibilitando a criação de ícones, emulando
aplicações mobile em ambiente web com ajuda da WebView.
3.5PhoneGap e Cordova
O Cordova juntamente com o PhoneGap que se utiliza da tecnologia
Apache (Cordova) para ter acesso as funções dos aparelhos móveis, são
frameworks que permitem a criação de aplicações híbridas usando somente
as tecnologias JavaScript, HTML e CSS, sem necessidade do domínio de
diferentes conceitos/linguagens em separado para cada dispositivo ou
plataforma. Open sources gratuitos, foram criados pela empresa Nitobi.
que mais tarde viria se mantido até os dias atuais pelo Apache Cordova.
É conveniente entre os desenvolvedores dizer que ambos são o
mesmo framework, porém com nomenclaturas distintas. PhoneGap faz uso
de tecnologias advindas da web, estruturadas em padrões que asseguram
a conectividade dos aplicativos Web junto ao aparato móvel, dado que os
aplicativos PhoneGap são compatíveis com os padrões, deixando claro que
o para trabalho com navegadores no processo de desenvolvimento está se
mostrando eficiente e de grande valia, com grandes chances de firmamento
definitivo no mercado.
A PhoneGap dispõe de livrarias que oportunam uma facilidade para
a manipulação de componentes nativos, fazendo assim com que o
desenvolvendo de um único código privilegie outras plataformas ao mesmo
tempo, como IOS e Androide por exemplo, que segundo esta metodologia
podem ter aplicações geradas a partir do mesmo código. A aplicação híbrida
produzida é recomendada apenas para projetos de pequeno e médio porte,
devido a sua performance ser reduzida
4.O emprego do paradigma híbrido no desenvolvimento de aplicações
mobile
O custo com a implementação de projetos que empregam uma demanda elevada
durante o período de produção do software, acarretam em gastos irreparáveis junto ao
projeto, pois a implementação de varias frentes para atender a determinados tipos de
dispositivos e sistemas operacionais traz consigo uma leva de problemas, desde o
planejamento até implementação efetiva da aplicação.
Quando presentes em projetos de desenvolvimento móvel, as possibilidades
geradas pelo stack hibrido abre de forma abrangente uma vasta camada de opções tanto
para a economia quanto principalmente para o processo de desenvolvimento como um
todo.
46
O Reaproveitamento de código, antes somente visto em linguagens Orientadas a
objetos, é uma das características trazidas pelas metodologias hibridas, pois como
citado, com a utilização das metodologias hibridas traz consigo a possibilidade de
reaproveitamento de código existente para uma ou mais plataformas recorrentes em um
possível projeto.
A praticidade gerada pela utilização de linguagens recorrentes e com certo tempo
no mercado pouparam os programadores de se dedicarem a aprender em separado,
linguagens especificas para implementação isolada de uma aplicação dedicada a um.
sistema especifico apenas.
É notória a crescente gerada pela utilização destas mecânicas no processo
evolutivo de um determinado processo e certamente virá a se tornar tendência cada vez
mais no mercado mobile o emprego de tais técnicas que só tem a agregar a ambos lados.
5.Considerações Finais
Buscou-se demonstrar ao longo do desenvolvimento do presente trabalho, os
diferentes tipos de desenvolvimento possíveis que venham a ser aplicados no
desenvolvimento de aplicações mobile, introduzindo suscintamente as características
atribuições de cada tipo de modelo.
É de importante compreensão que não há uma opção pior ou melhor, e sim uma
que se adapte com mais comodidade a determinadas situações geradas pelas
problemáticas que aparecem durante o processo de desenvolvimento de software,
cabendo a equipe de desenvolvimento decidir qual melhor se adaptará ao projeto.
Pode-se perceber tendo como base o presente estudo, que aplicações híbridas,
através de um mesmo código fonte podem dar origem a aplicações amparando diferentes
plataformas presentes no mercado. Da mesma forma notou-se a viabilidade agregada as
aplicações híbridas que possibilitam acesso a todos recursos nativos do dispositivo,
diminuindo especialmente o custo do projeto, posto que somente uma aplicação
circunscreverá todas plataformas operantes no mercado.
6.Trabalhos futuros
A continuação do vigente trabalho terá como objetivo responder à questão
problemáticas definidas no atual trabalho, comprovando ou refutando as hipóteses
criadas. Serão comparados códigos de aplicações, desenvolvidos nativamente ou
segundo os modelos multiplataforma, encontrados em repositórios públicos como
Github, por exemplo. Em posse dos códigos, serão analisadas as métricas de qualidade
de implementação e juntamente com o embasamento teórico desse trabalho, será
desenvolvido um modelo de escolha para facilitar a tarefa dos desenvolvedores no
processo de seleção de qual se adaptará de fato ao projeto.
7. Referências bibliográficas.
47
ALLAN, Alasdair. Aprendendo Programação iOS: Do Xcode à App Store. 1º ed.
São Paulo: Novatec, 2013.
EATI, ano, v. 4, p. 72-79, 2014.
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<https://ionicframework.com/docs/v1/guide/preface.html.> Acesso em: 25 de
fevereiro. 2019.
PONTOCODE. O que é Desenvolvimento Híbrido? Disponível em:
<https://pontocode.com.br/novidades/voce-sabe-o-que-e-
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48
Núcleo de Desenvolvimento de Software - NDS
Robson Almeida Borges de Freitas1, Daniel Leite Viana Costa2, Francisca
Marcinete Rodrigues de Sá3 Djalma Pereira da Cruz Neto 4 Fábio Luiz Almeida
Rolim5
12345 Departamento de Informática - Instituto Federal do Piauí de Informática – Campus
Oeiras (IFPI)
Rua Projetada S/N Bairro Uberaba II, CEP 64500-000 – Oeiras – PI – Brasil
{daniel.leite, fabiorolim, robson.freitas}@ifpi,edu.br
Abstract. This document presents an initiative to be implemented and
maintained at the Oeiras Campus of the Federal Institute of Piauí. In this, it is
proposed the creation, implementation and maintenance of a Software
Development Center (NDS) to encourage technological production and its
dissemination in the region. On campus there is a growing demand for
building applications to solve local and regional problems in the various
areas that the institution operates. This need arises from the implementation of
an entrepreneurial culture that is under construction and supported by the
presence of a technological institute inserted in the reality of Oeiras and
nearby cities. To meet the increasing demands of areas that need to add
informational value, it is necessary the presence of professionals trained in
software development. This work will be carried out by the professionals of the
Informatics that the campus enables, instituting the NDS as a professional
internship for the students. The project will be executed with students of the
computer course who are able to develop initial software, under the
supervision of the teachers in charge of the projects in execution. Whenever
necessary, the project team, students and professionals from other campus
courses will be integrated. In the execution of the project will be held meetings
with weekly frequency, seeking to monitor and meet needs diagnosed
throughout the project. With the Software Development Center, it will promote
a better training of qualified professionals, seeking to expand the market, the
economic variety, as well as modify the commercial environment of the region.
Resumo. O presente documento traz uma iniciativa para ser implementada e
mantida no Campus Oeiras do Instituto Federal do Piauí. Neste, é proposta a
criação, implementação e manutenção de um Núcleo de Desenvolvimento de
Software (NDS) para incentivar a produção tecnológica e sua divulgação na
região. No campus há uma crescente demanda pela construção de aplicativos
para resolverem problemas locais e regionais, nas diversas áreas que a
instituição atua. Essa necessidade surge da implementação de uma cultura
empreendedora que está em construção e amparada pela presença de um
instituto tecnológico inserido na realidade de Oeiras e de cidades próximas.
Para atender as demandas crescentes de áreas que necessitam agregar valor
informacional, é necessário a presença de profissionais capacitados em
desenvolvimento de software. Esse trabalho será exercido pelos profissionais
da Informática que o campus capacita, instituindo o NDS como um estágio
49
profissional para os alunos. O projeto será executado com os alunos do curso
de informática que estiverem aptos para o desenvolvimento de software
inicial, sob a supervisão dos professores encarregados pelos projetos em
execução. Sempre que necessário, será integrado a equipe dos projetos,
alunos e profissionais dos demais cursos do campus. Na execução do projeto
serão realizadas reuniões com frequência semanal, buscando acompanhar e
atender necessidades diagnosticadas no decorrer do projeto. Com o Núcleo de
Desenvolvimento de Software, permitirá promover uma melhor formação de
profissionais capacitados, buscando ampliar o mercado, a variedade
econômica, assim como modificar o ambiente comercial da região.
1. Introdução
A informática aplicada possui papel importante para dar suporte a solução de problemas
em diversas esferas da sociedade. Somente no ano de 2017, foram movimentados na
área de Tecnologia da Informação (TI) o montante de US$ 38 bilhões, como informa a
Associação Brasileira das Empresas de Software[1].
A Tecnologia da Informação engloba um conjunto das atividades com a finalidade de
facilitar o acesso/análise de informações por meio de hardware, software, banco de
dados e redes de telemática.
O desenvolvimento de programas e/ou da infraestrutura como ferramentas para estas
demandas estão como atribuições dos discentes do curso de Técnico em Informática
ofertado pelo Instituto Federal do Piauí.
A construção destas soluções passam por várias etapas e processos, que vão desde o
entendimento do problema, desenvolvimento do projeto, implementação, realização da
etapa de testes, entrega da versão final do projeto e a manutenção da ferramenta.
Na cidade de Oeiras - PI, há carência na área de criação de facilidades em TI. A falta
desse tipo de empresas impedem que alunos obtenham experiência técnica em um
ambiente real, com demandas externas. Isto é um fator crítico para que os discentes, ao
final do curso, vivenciem várias situações reais, desenvolvam múltiplas habilidades e
saiam, ao final do curso, preparados para atenderem as demandas e atuarem no mercado
de trabalho.
O campus conta também com cursos nos eixos de Ciências Agrárias e de Gestão
e Negócios. Em reuniões com os diferentes cursos, foram evidenciadas a existência de
crescente demanda para o desenvolvimento de aplicativos, a fim de resolverem
problemas locais e regionais, nas diversas áreas que o campus atua. Essa necessidade
surge da implementação de uma cultura empreendedora que está em construção e
amparada pela presença do Instituto Federal inserido na realidade de Oeiras e região.
O município atende a diversas cidades situadas no entorno, e possui relevância
na região. Porém carece de desenvolvimento tecnológico, principalmente na área para a
criação de software. Visto que não há empresas de desenvolvimento de software que
sejam da região, ou de iniciativas públicas para fomentar a criação dessa oportunidade.
Como solução para estas demandas, é importante fomentar incubadoras para o
desenvolvimento de software, com a finalidade de desenvolver um ambiente propício
para o expandir as habilidades dos discentes e interação com as demandas reais.
O Instituto Federal do Piauí, campus Oeiras, propicia um ambiente ideal para a
implantação de um Núcleo de Desenvolvimento de Software, que permitirá incubar para
50
desenvolvimento de software, e com os seus preceitos e valores no desenvolvimento
social e humano, uma vez que promovem a interação prática e teórica.
2. Justificativa
A justificativa do projeto assenta-se na necessidade crescente pelo empreendedorismo
voltado para criação e desenvolvimento de softwares, e posterior divulgação em
eventos. Essa criação altera o fluxo e a forma com que as pessoas e empresas trabalham
com a informação. O Instituto Federal do Piauí - Campus Oeiras, qual será a sede do
Núcleo de Desenvolvimento, possui demandas geradas pelos próprios cursos que
possui, e que carecem de integração entre as áreas para promover o desenvolvimento
tecnológico voltado para software.
Além do exposto, a região de Oeiras precisa de profissionais capacitados no
desenvolvimento de softwares para que possam dar suporte às áreas afins que
necessitam agregar valor informacional em seu cotidiano. Esse trabalho pode ser
exercido pelos profissionais da Informática que o campus capacita, estabelecendo o
NDS como um estágio profissional para os alunos, com acompanhamento e suporte
dado pelos professores.
3. Fundamentação Teórica O Brasil se encontra na nona posição dos países consumidores de tecnologia
informacional, da Associação Brasileira das Empresas de Software - Abes (EBC, 2018).
No contexto brasileiro, o Nordeste se encontra em penúltimo lugar, ficando a frente
apenas da região Norte (ABES, 2018). O mercado de tecnologia de informação e
comunicação fatura R$467,8 bilhões, o que corresponde a 7,1% do PIB (IBGE, 2017). O
estado do Piauí, possui a menor participação dentre os estados do nordeste, ficando com
0,22% do mercado nacional (ABES, 2018).
Em paralelo, Região nordeste é a que apresenta o maior índice de pobreza, onde
44,8% da população se enquadra nessa situação (IBGE, 2018). E por meio de iniciativas
empreendedoras, voltadas para o desenvolvimento de tecnologias, podem ser utilizadas
como motor de criação de inovação para uma mudança econômica.
Dois fatores se destacam na busca por novas oportunidades e novos meios de
gerar renda, o empreender e o inovar. Empreender é uma forma de alavancar novos
métodos e incentivar o desenvolvimento (CHIAVENATO, 2014). A Inovação envolve
foco, planejamento e dedicação, tendo como fomentadores as duas principais missões
para estímulo ao desenvolvimento da coletividade, fornecendo meios para a realização
de dinâmicas envolvendo coletivos locais (DRUCKER, 2016) e (ANPROTEC, 2012).
Para a criação de softwares é importante empreender e inovar, desta maneira
núcleos de desenvolvimento tornam-se alavancadores do empreendedorismo,
especialmente no ramo da informática (Thurner, 2015).
Em regiões que em se deseja implementar uma cultura de criação de software ou
que lidam com tecnologias inovadoras, empregam-se meios para fomentar incubadoras e
startups (BEUREN; RAUPP, 2010; HACKETT; DILTS, 2004). Essa iniciativa
51
empreendedora pode ser fomentada com o apoio das instituições de ensino e possuem
múltipla relevância, além de desenvolver tecnicamente o discente, permite em seu
desdobramento realizar transformação social e econômica (ENDEAVOR, 2017).
Segundo a Associação Nacional de Entidades Promotoras de Empreendimentos
Inovadores - ANPROTEC (2015), os principais ambientes para o desenvolvimento de
empreendimentos inovadores, como as startups, são promovidos por Incubadoras e
Parques Tecnológicos.
Startups são definidas pela Associação Brasileira de Startups (ABS, 2014) como
sendo empresas que desenvolvem tecnologias, com modelos de negócios replicável em
escala, que promova inovação e permita trabalhar no contexto de incerteza.
A educação para levar aluno a empreender é de extrema importância e se
enquadra a todos os níveis educacionais, para prover oportunidades e desenvolver no
aluno formas de aprender, pensar e agir de maneira empreendedora. Utilizando
contextos reais para proporcionar aprendizagens que englobam atividades de
experimentação, de reflexão e de trabalhos colaborativos (FERREIRA e FRANCISCO,
2006, LOPES, 2010).
No estado de Pernambuco, existe o parque tecnológico Porto Digital, que é um
caso de êxito no desenvolvimento de software onde incubadoras e startups estão
localizadas, e se encontram organizações como a CITi (Centro Integrado de Tecnologia
da Informação) e o CESAR (Centro de Estudos e Sistemas Avançados do Recife).
Essas, fomentam a inovação e empreendedorismo por meio da criação de softwares
entre outras soluções tecnológicas. E contribuem para que sejam faturados mais de
1,7bilhão por ano no parque tecnológico do Porto Digital (Folha, 2018).
Ávila (2017) relata a importância da implantação de um núcleo de
desenvolvimento de software para aplicativos móveis em um estudo de caso realizado
em uma empresa do Rio Grande do Sul. O autor aborda sobre como um núcleo de
desenvolvimento pode gerar ganhos para a empresa com a integração com os trabalhos
já realizados.
4. Objetivo Geral
O projeto tem como objetivo a criação, implementação e manutenção de um Núcleo de
Desenvolvimento de Software (NDS) para incentivar a produção tecnológica e
empreendedorismo na região com a capacitação de profissionais e produção de
pesquisas de software na instituição sede. Abrange não somente a criação de um projeto
de software, mas sim, abrange os projetos de inovação que a região demanda.
5. Metas
1 - CAPACITAR ACADÊMICOS E PARTICIPANTES NOS MÉTODOS DE
DESENVOLVIMENTO DO NÚCLEO;
2 - REALIZAR O PLANEJAMENTO PARA CRIAÇÃO DE ETAPAS DE SELEÇÃO
DE PROJETOS; REALIZAR A INCUBAÇÃO DE PROJETOS DE
DESENVOLVIMENTO;
52
3 - REALIZAR ATENDIMENTO DAS DEMANDAS DOS PROJETOS;
4 - APROXIMAR PARCEIROS QUE APOIAM OS EMPREENDIMENTOS;
5 - REALIZAR PUBLICAÇÕES SOBRE OS PROJETOS; FOMENTAR
DISCUSSÕES QUE PENSE E REPENSE A EXISTÊNCIA DO NÚCLEO.
6. Metodologia da Execução do Projeto
O projeto será executado com os alunos do curso de informática, com a supervisão dos
professores encarregados pelos projetos em execução. O projeto de pesquisa buscará a
divulgação dos resultados alcançados. Sempre que necessário, será integrado a equipe
dos projetos, alunos e profissionais dos demais cursos do campus. Os projetos serão
conduzidos pelas técnicas disponibilizadas na literatura de Engenharia de Software,
utilizando métodos ágeis e atuais para dar fluxo contínuo na criação dos protótipos de
softwares.
Os alunos terão suporte dado pelos professores de Informática do campus, assim
como pelos professores de Administração que possuem conhecimentos sobre Inovação e
Empreendedorismo. Caso tenha projetos de áreas diversas, o gerente do projeto
integrará a equipe, profissionais específicos com capacidade de fornecer as informações
para andamento dos projetos.
O Núcleo terá um espaço físico definido no campus, assim como computadores e
softwares específicos para realização das tarefas de desenvolvimento.
7. Resultados Parciais
Como resultado parcial do trabalho aqui apresentado, temos: Criação de um espaço
físico no IFPI-Oeiras com computadores e os equipamentos iniciais para o
desenvolvimento de soluções de software. O projeto do Núcleo foi aprovado no edital
PIBIC do IFPI-Oeiras e hoje contamos com 2(dois) bolsistas inseridos no trabalho de
desenvolvimento e divulgação das ferramentas desenvolvidas. Atualmente estamos com
2(dois) projetos em andamento.
Com o NDS, pode-se promover a formação de profissionais capacitados a modificar o
ambiente comercial da região, assim como ampliar o mercado e variedade econômica.
Espera-se inserir uma cultura empreendedora focada na inovação e agilidade dos
processos com o uso de softwares, promovendo uma melhoria na experiência do nativo
da região e dos visitantes que fazem uso dos serviços e da cidade em si. Assim como
incentivar a divulgação dos resultados em eventos.
Como resultado acadêmico, busca-se integrar o desenvolvimento de software com as
diversas áreas que o campus atua. De forma a promover processos e novas maneiras de
trabalhar com o uso de softwares.
53
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55
O Algoritmo Genetico Classico Aplicado a Busca PelasMenores Rotas Para Distribuicao de Produtos
Hortifrutigranjeiros de Tiangua-CE Para Demais Municıpiosda Chapada da Ibiapaba e Regiao Norte do CearaJanaide Nogueira de Sousa Ximenes1, Rhyan Ximenes de Brito 2,
Juliana Machado Gomes Magalhaes 3, Evandro de Lima Rodrigues 4
1Faculdade IEducare (FIED) – Rua Conselheiro Joao Lourenco,406 - CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
2Instituto Federal de Educacao, Ciencia e Tecnologia do Ceara (IFCE)CE-187, s/n - Estadio, – CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
3Instituto Federal de Educacao, Ciencia e Tecnologia do Ceara (IFCE)CE-187, s/n - Estadio, – CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
4Instituto Federal de Educacao, Ciencia e Tecnologia do Ceara (IFCE)CE-187, s/n - Estadio, – CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
{nogueirajanaide, rxbrito, juliana.machado1005,evandrotiangua}@gmail.com
Abstract. Based on biological concepts, genetic algorithms generate optimal oralmost optimal solutions to complex problems. This paper presents a solutionto a route problem faced by many Brazilian producers in the delivery of theirproducts in the Chapada da Ibiapaba and in the northern region of Ceara withregard to transportation in a timely manner and fuel economy. In this way, it canbe observed that using genetic algorithms, it is possible to obtain a lower con-sumption of fuel together with the shorter delivery time. The presented resultswere promising, pointing out the smallest routes generated by the algorithm tobe covered during the product delivery process.
Resumo. Baseado em conceitos biologicos os algoritmos geneticos geramsolucoes otimas, ou quase otimas, de problemas complexos. Este trabalho apre-senta uma solucao para um problema de rotas enfrentado por muitos hortifru-tigranjeiros tianguaenses na entrega de seus produtos na Chapada da Ibiapabae regiao norte do Ceara no que se refere ao transporte em tempo habil e eco-nomia de combustıvel. Dessa forma observando-se que utilizando algoritmosgeneticos, pode-se obter um menor consumo de combustıvel aliado ao menortempo na entrega. Os resultados apresentados mostraram-se promissores, apon-tadas as menores rotas geradas pelo algoritmo a serem percorridas durante oprocesso de entrega dos produtos.
1. IntroducaoEm 1809 foi proposta pelo naturalista Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet, mais co-nhecido como Lamarck, a primeira teoria sobre a evolucao das especies, que ficou muitoconhecida pela ciencia como a “Lei do uso e desuso” [Darwin 2004].
56
Em seguida Charles Darwin publicou o seu livro A Origem das Especies, por voltade 1859 e sugeriu o princıpio da selecao natural, em que os menos aptos sao eliminados,de modo que, com o passar do tempo, os mais aptos procriem cada vez mais e transmitamsua aptidao a prole [Andreatta and Meglhioratti 2009].
Nessa perspectiva para [de Miranda 2007] os algoritmos geneticos difundiram-se bastante por baseiar-se na Teoria Darwinista, no princıpio da selecao natural e nareproducao genetica. Este possui aplicacoes com sucesso em areas como a otimizacaocombinatoria, Economia, Biologia e diversas outras areas [de Miranda 2007].
A pesquisa tem por objetivo demonstrar a solucao do problema do caixeiro via-jante aplicado a entrega de produtos hortifrutigranjeiros feitas por produtores tianguaen-ses da Chapada da Ibiapaba, na referida regiao em algumas cidades do norte do estado doCeara.
Este trabalho esta dividido em seis secoes, onde a secao a seguir apresenta algunstrabalhos relacionados, na secao 3 sao apresentadas algumas definicoes dos algoritmosgeneticos. Em seguida na Secao 4 e apresentado conceitos sobre problemas de rotea-mento. Na secao 5 e apresentada a metodologia utilizada no trabalho e os resultadosgerados na pesquisa. Finalmente, as consideracoes finais e trabalhos futuros sao descritosna Secao 6.
2. Trabalhos Relacionados
Esta secao apresenta uma revisao bibliografica sobre a utilizacao dos algoritmosgeneticos, como mecanismo de apoio a resolucao dos mais diferentes tipos de problemas.E apresentado um resumo das abordagens descritas com suas principais caracterısticas.
[Silveira and Barone 1998] propoem uma abordagem atraves da utilizacao de umjogo do Pinguim e da Abelha, onde eles movem-se automaticamente pelo ambiente con-trolado pelo algoritmo genetico definido. Nesse jogo o usuario pode construir um labirintoe um objeto (por exemplo, um robo), que percorrera o labirinto ate encontrar a saıda. Ocaminho que o robo deve percorrer e controlado por um algoritmo genetico, assim comoo controle do objeto, dessa forma identificando o caminho correto a ser seguido paraalcancar o ponto de chegada.
[Malaquias et al. 2006], propuseram o uso dos algoritmos geneticos para aotimizacao de rotas de distribuicao, atraves da avaliacao do processo logıstico de uma dis-tribuidora de medicamentos, dessa forma fez necessario o diagnostico e desenvolvimentode um nucleo de roteirizacao de veıculos basicos. Foi utilizado algoritmos geneticos,baseado no problema do caixeiro viajante, gerando solucoes de melhor qualidade compa-radas as solucoes geradas por metodos heurısticos convencionais.
[Ribeiro and Lorena 2005] analisaram a utilizacao de algoritmos geneticos noproblema de roteamento de veıculos dinamico com janelas de tempo, com o objetivode auxiliar no processo de decisao de forma a reduzir custos com logıstica durante areprogramacao das rotas percorridas.
[Campos et al. 2006], utilizaramcao metaheurısticas e computacao paralela para aresolucao de um problema real de roteirizacao de veıculos com frota heterogenea, janelasde tempo e entregas fracionadas. O problema consistia na determinacao de um conjunto
57
de rotas economicas para atender a necessidade de cada cliente. Assim implementou-seum algoritmo genetico paralelo com o auxılio de um cluster de computadores.
3. Algoritmos GeneticosA historia dos algoritmos geneticos se inicia na decada de 40, quando os cientistascomecam a tentar se inspirar na natureza para criar o ramo da inteligencia artificial. Apesquisa se desenvolveu mais nos campos cognitivos e na compreensao dos processos deraciocınios e aprendizado ate o final da decada de 50 [Linden 2006].
De acordo com [Santos 2009], com os Algoritmos Geneticos (AGs) pode-se mo-delar uma solucao para um problema especıfico em uma estrutura de dados como ade um cromossomo e aplicar operadores que recombinam estas estruturas preservandoinformacoes crıticas.
Dentro dessa tematica fica evidenciado que os algoritmos geneticos sao particular-mente aplicados na busca de solucoes de problemas complexos de otimizacao onde: diver-sos parametros ou caracterısticas precisam ser combinadas em busca da melhor solucao,em problemas com muitas restricoes ou condicoes que nao podem ser representadas ma-tematicamente, e problemas com grandes espacos de busca [Pacheco et al. 1999].
[Pacheco et al. 1999] afirma que em AGs a representacao das possıveis solucoesno espaco de busca de um problema define a sua estrutura cromossomica a ser manipuladapelo algoritmo. A Figura 1 a seguir mostra os principais tipos de representacao.
Figura 1. Tipos de representacao do algoritmo genetico
A representacao binaria e simples e de facil manipulacao cromossomica, feitaatraves dos operadores geneticos, mostrando-se acessıvel de ser transformada em inteiroou real, facilitando assim a prova de alguns teoremas. Por outro lado a representacaopor numeros reais oferece melhor desempenho [Pacheco et al. 1999]. Ja a representacaode permutacao de sımbolos e recomendada para ser utilizada em problemas baseados emordem [Teles and Gomes 2010].
3.1. Funcionamento do Algoritmo Genetico ClassicoOs Algoritmos Geneticos resolvem problemas de diversas areas, entre elas, se inserem asEngenharias, a Biologia e a Ciencia da Computacao [Holland et al. 1992]. O funciona-mento desses algoritmos apresenta as etapas de: inicializacao, avaliacao, selecao, cruza-mento, mutacao, atualizacao e finalizacao [Holland et al. 1992]. A Figura 2 apresenta aestrutura de funcionamento de um Algoritmo Genetico tradicional.
De acordo com [Michalewicz 2013] o processo e iniciado apos ser criada aleatori-amente a representacao da populacao de supostas solucoes para o problema. Nesta etapa,como na teoria da selecao natural, nao podera haver evolucao se nao existir a variedade.A determinacao do numero de indivıduos e um parametro que deve ser ajustado para cada
58
Figura 2. Estrutura de funcionamento de um Algoritmo Genetico tradicional
caso e nao existe um parametro otimo, entretanto ha como determinar uma faixa de tra-balho [Michalewicz 2013] . Logo apos a populacao ter sido iniciada e submetida a etapade avaliacao, onde cada indivıduo recebe um valor que e chamado de fitness. O fitness eo resultado de uma funcao que avalia os indivıduos separadamente refletindo a habilidadedo indivıduo em relacao a adaptacao a determinado ambiente.
Em seguida e iniciada a etapa de selecao onde os indivıduos com melhor fitnessserao selecionados para reproducao. Os indivıduos mais adaptados sao preservados, se-guindo assim o principio da selecao natural. Os indivıduos mais adaptados a solucaoserao mantidos e utilizados no processo de reproducao. No cruzamento genetico, oureproducao, sao gerados novos indivıduos atraves de recombinacao das solucoes que fo-ram preservadas na selecao. Assim, aumenta a tendencia de que estes indivıduos sejamcada vez mais aptos que os ja existentes [Michalewicz 2013].
A mutacao garante a contınua diversidade genetica na populacao, os indivıduosresultantes da etapa de cruzamento efetuam algum tipo de alteracao na estrutura dos mes-mos. A mutacao e importante pelo fato que, se o modo de atuacao for bem escolhido aamplitude na busca tera um nıvel menor. O desempenho dos AGs e influenciado princi-palmente nas etapas de cruzamento e a mutacao [Michalewicz 2013].
Na penultima etapa e avaliada a populacao resultante das etapas de mutacao ecruzamento e estes sao inseridos na populacao segundo o que foi designado pelo progra-mador. O ultimo processo e composto por uma verificacao onde e imposto, tambem peloprogramador criterios de finalizacao, que se a condicao for satisfeita e concluıdo todo oprocesso, senao serao repetidas todas as etapas a partir da avaliacao [Michalewicz 2013].
59
4. Problemas de Roteamento
[Belfiore and Yoshizaki 2006]enfatizam que uma das dificuldades de se modelar e resol-ver um problema de roteirizacao advem da grande quantidade de parametros que podeminfluenciar esse tipo de problema. Os problemas de rotas consistem em tracar roteirosque minimizem o custo total, cada um iniciando e terminando no mesmo ponto, de formaa assegurar que cada ponto seja visitado exatamente uma vez, e a demanda em qualquerrota nao exceda os requisitos que sao especıficos de cada problema [da Cunha 2000].
Para [da Cunha 2000], nos problemas de roteirizacao pura, o tempo nao e impor-tante para a definicao dos roteiros e das sequencias de atendimentos, seja nas coletas oumesmo entregas. Sendo, portanto as estrategias de solucao direcionadas aos aspectosespaciais da localizacao dos pontos a serem atendidos durante o percurso. A Figura 3abaixo descreve alguns problemas de rotas com relacao ao: (i) numero de roteiros; (ii)localizacao dos clientes e o (iii) limite de capacidade nos veıculos.
Figura 3. Classificacao dos problemas de rotas
Existem diversos tipos problemas de roteamento, dentre eles serao abordados oroteamento de veıculos, o carteiro chines e o problema que esta pesquisa visa enfatizar: ocaixeiro viajante.
4.1. Roteamento de Veıculos
O problema de roteamento de veıculos (PRV) e de grande estrategia, mas de difıcilsolucao computacional, sendo estudado ha varias decadas por pesquisadores do mundotodo. Podendo ser descrito da seguinte maneira: dado um armazem hortifrutigranjeiros deabastecimento e varios clientes cada um localizado e um determinado municıpio ligadosao armazem e entre si atraves de varios municıpios com distancias diferentes, descobrir amelhor rota a ser tomada por um veıculo, que saia do armazem, passe por todos os clientesem seus respectivos municıpios e retorne com o menor custo possıvel ao seu municıpiode origem [Heinen and Osorio 2006].
Visivelmente, e facil encontrar qual a melhor solucao, basta calcular o custode todas as possıveis combinacoes e selecionar a que apresentar o menor custo, paraum conjunto pequeno de locais a serem visitados, ou seja, nodos, isto e perfeita-mente viavel, porem, na proporcao que este conjunto cresce, a solucao vai se tor-nando cada vez mais complexa do ponto de vista computacional. Ocorrendo porconta do numero de combinacoes possıveis tornarem-se muito grande, fazendo com queo calculo possivelmente demore ate varios seculos dependendo do numero de nodos[Heinen and Osorio 2006].
60
4.2. Caixero viajante
O problema do caixeiro viajante (PCV) possui uma definicao bastante singela, repre-sentando ate hoje, um desafio na pesquisa operacional, com varios artigos publicados.Devendo-se ao fato de que, apesar da simplicidade da sua formulacao, e possıvel encon-trar a maioria das questoes que envolvem otimizacao combinatoria, o mesmo tem sidousado como benchmark para avaliacao de novos algoritmos e estrategias de solucao queenvolvam busca tabu, algoritmos geneticos, simulated annealing, redes neurais, entre tan-tos outros [da Cunha 2000].
Esse problema pode ser apresentado da seguinte maneira: dado um conjunto decidades e o custo da viagem entre cada par das mesmas, pretende-se encontrar a maneiramais barata de visitar todas as cidades e retornar ao seu ponto de origem, visitando cadacidade exatamente uma vez [Guedes et al. 2009].
Observa-se que nao so a questao do desempenho computacional tem atraıdo ointeresse pelo PCV, mas tambem o fato de que inumeros problemas reais sao modeladoscomo problemas do tipo caixeiro viajante ou suas variantes. Revelando a existencia deuma importante necessidade de novos algoritmos de solucao [da Cunha 2000].
Fica claro dentro dessa perspectiva que PCV e um problema classico da area deotimizacao combinatoria, cujo objetivo e encontrar o ciclo hamiltoniano de menor custoem um grafo ponderado, onde devido a sua complexidade computacional, tem sido am-plamente aplicado no desenvolvimento de algoritmos aproximativos e metaheurısticas[Guedes et al. 2009].
5. Metodologia
Para a solucao proposta, o algoritmo concebido seguiu as etapas que foram apresentadas,onde a populacao gerada e a associacao entre cada ponto da rota, ou seja, cidades. Emsequencia e avaliado o grau de aptidao de cada individuo que e a base para selecao dosreprodutores. Dessa forma os cruzamentos sao iniciados, resultando no surgimento denovos indivıduos para a populacao.
Para o calculo do fitness utilizou-se o somatorio de d dividido pelo de t, onde, d ea distancia do percurso e t o tempo utilizado para realizar todo o percurso, o menor valordo fitness sera o melhor. Para exemplificar melhor a abordagem pode-se observar a Figura4.
Para este exemplo a rota tracada por um dos indivıduos da populacao gerada, seraconsiderado os seguintes valores para o tempo a partir do ponto a, respectivamente e, 3,1 e 4. Para a distancia serao considerados os respectivos valores: 3, 2 e 1, o resultado dofitness a partir da situacao sera: 0,75.
O algoritmo da mutacao foi elaborada de maneira probabilıstica, para prevenir queacontecam dois aspectos na populacao gerada pelo AG. Esses dois aspectos sao: quandoos fitness dos indivıduos tende para um fenomeno definido como Convergencia Prema-tura, que ocorre quando os indivıduos nao apresentam uma variacao genetica, e se o fitnessde um indivıduo gerado for inferior ao dos indivıduos na geracao anterior.
A inicializacao da populacao foi formada por valores aleatorios. Na avaliacao dosindivıduos foi referenciado o fitness, adquirido pela formula da distancia euclidiana. A fim
61
Figura 4. Exemplo de rotas
de selecionar os indivıduos para a reproducao utilizamos uma selecao do tipo Torneio, emque sao selecionados os indivıduos com melhores fitness, ou seja, os mais aptos de umaquantidade de indivıduos pre-estabelecida.
No cruzamento, os indivıduos selecionados transformam-se em pais, para ageracao dos novos indivıduos, que ocorreu com um criterio chamado Elitismo, isto e,ele seleciona os indivıduos mais aptos da populacao, sendo que ha uma quantidade pre-estabelecida de indivıduos automaticamente.
Durante a mutacao os indivıduos que apresentaram uma menor adaptacao sofre-ram mutacao nos seus genes. Na etapa de atualizacao foram geradas sub populacoes comos novos indivıduos e foram substituıdos os indivıduos com menor adaptacao pelos maisaptos. O algoritmo e iniciado com 20 indivıduos, a parada para o algoritmo ocorre quandouma das condicoes e satisfeita: (i) a quantidade maxima de geracoes e alcancado, (ii) ovalor maximo do fitness e atingido.
Para a concretizacao da proposta apresentada nesse estudo, fez-se necessario otracado de uma rota entre as cidades de Tiangua e Ipu. Considerando a cidade de Tianguao ponto inicial e a cidade de Ipu o ponto final, dessa maneira fica evidente a existenciade varias possibilidades para o percurso. Para a resolucao desse problema foi utilizado oalgoritmo genetico classico como mecanismo de solucao, onde o indivıduo com o menorfitness e considerado a melhor rota a ser percorrida. O grafico possui a representacao de15(quinze) municıpios com suas respectivas distancias. A Figura 5 apresenta a distanciaentre todos os nodos do grafico.
O indivıduo gerador da solucao da Figura 6, pertence a primeira geracao dapopulacao, este gerou como rota os nodos: Tiangua (ponto inicial), Aprazıvel, Carire,Varjota, Reriutaba, Guaraciaba do Norte e Ipu. A rota definida pelo indivıduo resulta umadistancia de 196.9 Km e um tempo de 164 minutos, produzindo um fitness de: 1,20.
A Figura 7 demonstra o resultado gerado por um dos indivıduos da segundageracao da populacao. A rota projetada pelo indivıduo resulta em uma distancia de 162.2km e o tempo foi estimado em 121 minutos. Gerando um fitness de: 1,34. A rota geradapelo indivıduo foi: Tiangua (ponto inicial), aprazıvel, Carire, Varjota e Ipu.
62
Figura 5. Distancias entre cidades
Figura 6. Solucao encontrada
A Figura 8 apresenta o resultado produzido por um indivıduo da terceira geracaoda populacao, este possui o melhor fitness da geracao, sendo: 0,95. A rota gerada peloindivıduo foi: Tiangua, Aprazıvel, Sao Jose Do Torto (distrito da cidade de Sobral), RafaelArruda (distrito da cidade de Sobral), Mucambo, Ibiapina, Sao Benedito, Guaraciaba doNorte e chegando ao destino final, Ipu. A distancia da rota e de 192 km e o tempo estimadogasto para o trajeto e de: 201 minutos. Este indivıduo participou do cruzamento, gerandoassim, outros indivıduos.
O indivıduo de menor fitness gerou o resultado demonstrado na Figura 9 em quea distancia do percurso foi de: 92.7 Km e o tempo estimado em 119 minutos. A rotagerada pela AG foi: Tiangua, Ubajara, Ibiapina, Sao Benedito, Guaraciaba do Norte eIpu. Gerando um fitness de: 0,77. Pode-se perceber que o referido indivıduo possui omenor valor de fitness, sendo assim considerado o melhor indivıduo gerado pelo algoritmogenetico.
6. Consideracoes Finais
Esse estudo foi desenvolvido com o intuito de auxiliar produtores hortifrutigranjeiros dacidade de Tiangua na Chapada da Ibiapaba a tracarem as melhores rotas de forma a eco-nomizarem em tempo e consumo de combustıveis durante o processo de entrega de seusprodutos. Entretanto, pode ser validado com dados reais e adaptado para produzir resul-
63
Figura 7. Solucao encontrada por indivıduo da segunda geracao
Figura 8. Solucao encontrada por indivıduo da terceira geracao
tados mais confiaveis que poderao ser utilizados pelos produtores da regiao da Ibiapaba.
Os resultados apresentados mostraram-se bastante promissores na medida em queforam apontadas as menores rotas geradas pelo algoritmo, de forma a serem percorridasdurante o processo de entrega dos produtos aos clientes.
Como trabalhos futuros sugere-se a construcao de um aplicativo movel com usode AG’s a fim de ajudar produtores de diversos generos alimentıcios a selecionarem asmelhores rotas no cerne a entrega de seus produtos na regiao ibiapabana.
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Figura 9. Melhor solucao encontrada
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66
O uso da PBL como metodologia aplicada ao ensino
interdisciplinar de Programação para Web e Projetos em
banco de dados
Laiton Garcia dos Santos¹, Paulo de O. Gomes Filho¹, Anderson Freire dos Santos²
¹Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí (IFPI),
Nova Corrente, Corrente - PI, 64980-000 – Brasil
²Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí (IFPI),
Meladão, Floriano - PI, 64800-000 – Brasil
[email protected], [email protected],
Resumo. Este estudo busca investigar a implantação da metodologia PBL
(Problem Based Learning) como uma estratégia educacional no Projeto
Integrador entre as disciplinas de Programação para web e Projeto de Banco
de Dados do Curso Técnico em Informática. A pesquisa visa analisar o
impacto da PBL na construção de conhecimentos bem como sua contribuição
na promoção de atitudes relacionadas ao uso das tecnologias na formação
docente e à autonomia do aluno, no desenvolvimento do raciocínio e na
comunicação, habilidades essenciais para o sucesso em sua vida
profissional. Os dados coletados evidenciam que uma parcela
estatisticamente expressiva dos alunos tem uma visão positiva do uso dessa
metodologia, havendo também uma queda significativa nas faltas e
reprovações.
Abstract. This study aims to investigate the implementation of the Problem
Based Learning (PBL) methodology as an educational strategy in the PI -
Integrator Project between the Web Programming disciplines and the
Database Design of the Technical Course in Informatics in the concomitant /
subsequent form. The research aims to analyze the impact of the PBL in the
construction of knowledge as well as its contribution in the promotion of
attitudes related to the use of technologies in teacher training and student
autonomy, in the development of reasoning and communication, essential
skills for success in life professional. The collected data show that a
statistically expressive portion of the students has a positive view of the use
of this methodology and there is also a significant drop in absences and
disapprovals.
1. Introdução
Segundo o Instituto Prominas [apud Gil 2006] o método de ensino
tradicionalmente utilizado nas escolas e universidades, o qual é fundamentado na
transmissão e recepção de conhecimentos fixos e acabados não mais promove a
aprendizagem significativa de conhecimentos conceituais nem consegue encorajar o
desenvolvimento de outros tipos de conhecimento, como os procedimentais e de atitudes,
valorizados na vida profissional e social Zabala (2014). Dentre as várias alternativas
67
válidas ao ensino superior podemos destacar a PBL (Problem Based Learning, em
português, Aprendizagem Baseada em Problemas), que segundo Ribeiro (2008) ela
concilia a apresentação de um volume crescente de conhecimentos técnicos e científicos
à necessidade de trabalhar aptidões e caráteres, tais como capacidade de aprendizagem
independente, trabalho em grupo, respeito e ética.
O presente trabalho tem como foco estudar uma metodologia de ensino com a
finalidade de integrar diferentes disciplinas para uma formação eficaz, tanto de discentes
como docentes, no curso Técnico de Informática no IFPI (Instituto Federal de educação,
ciência e tecnologia do Piauí de Corrente).
Neste aspecto, os seguintes questionamentos norteiam este trabalho:
• O que levam os alunos a terem baixo rendimento e perderem o interesse pelo
curso?
• Qual o papel ou postura os docentes frente a este novo contexto?
• A PBL pode preencher essa lacuna entre os docentes e discentes desse curso?
Para alcançar os objetivos propostos, utilizou-se como recurso metodológico, a
pesquisa bibliográfica, realizada a partir da análise de materiais já publicados, e a pesquisa
exploratória. O texto foi fundamentado nas ideias e concepções de autores como:
McGetrick et al (2005), Bruce (2005), SIGCSE-members (2005), Almeida et al (2002),
Chen e Morris (2005), Gomes (2000), Freire (2011), Zabala (2014), Nuutila et al (2005).
Este trabalho se baseia em artigos científicos como: “Using Tablet PCs and
Problem-Based Learning to Teach Algorithms and Programming”, apoiado através da HP
Teaching Grant, cujo objetivo é investigar e aplicar metodologias de computação para o
ensino de um curso introdutório de Algoritmos e Programação; “Aprendizagem Baseada
em Problemas Aplicada à Formação Docente para o Uso das Tecnologias” vinculado à
linha de pesquisa “Formação de Professores e as Tecnologias de Informação e
Comunicação” do Programa de Pós-graduação em Educação da Faculdade de Ciências e
Tecnologia da Unesp de Presidente Prudente.
2. Desenvolvimento
As disciplinas de Programação sempre apresentam dificuldades para os cursos
de Computação, sendo considerada um dos grandes desafios do ensino da computação
McGettrick et al. (2013). Ensinar programação no ensino superior tem servido de tema
para muitas discussões entre professores da disciplina Astrachan et al. (2014), Bruce
(2005) e SIGCSEmembers (2005), não obstante, afetando em igual valor os cursos
técnicos em informática. Já resultou, inclusive, em recomendações curriculares feitas pela
ACM (American Association for the Computing Machinery) e pelo IEEE (Institute of
Electrical and Electronics Engineers, Inc).
A literatura apresenta diversas justificativas para as dificuldades inerentes ao
processo de ensino-aprendizado de programação. Dijkstra (2012) argumenta que este tipo
de aprendizagem é um processo lento e gradual. Almeida et al. (2015) observam que,
neste tipo de disciplina, falta interesse por parte dos alunos e que esta falta de motivação
está associada a uma forte carga de conceitos abstratos, que intervêm em todo o
conhecimento envolvido na atividade de programação, onde as características próprias
das linguagens e ambientes de programação, cada vez mais sofisticados, e da máquina em
si, tendem a dificultar a programação. Motil e Epstein (2010) afirmam que a maioria das
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linguagens de programação utilizadas apresentam uma sintaxe grande e complexa, mais
adequada para ambientes de desenvolvimento industrial.
Vale ressaltar que o aprendizado de programação tem dois componentes básicos
importantes. Primeiro o aluno deve adquirir um raciocínio algorítmico, que consiste em
transformar problemas em uma sequência de passos a serem executados pelo computador
a fim de resolver o problema. Isto exige dos alunos grande capacidade de abstração.
Porém, a natureza abstrata da tarefa de programar, que implica em noções como variáveis,
tipos de dados, memória dinâmica, entre outros, não têm correspondência no dia-a-dia, e
compreender estes conceitos fundamentais de programação não é simples.
O segundo, é aprender a programar usando uma linguagem de programação, onde
o aluno deve conhecer a fundo as estruturas de programação, assim como a sintaxe da
linguagem. No entanto, as exigências rígidas em termos de sintaxe quando comparada
com a natureza inexata e livre da língua escrita/falada faz com que muitos alunos não
sejam capazes de escrever programas compiláveis bem-sucedidos.
Assim, os alunos devem desenvolver habilidades e conhecimento nestas duas áreas
de forma concomitante, já que para obter sucesso na programação, o aluno deve dominar
bem-estes dois aspectos. Infelizmente, os alunos ingressantes apresentam baixo nível de
abstração e falta de competências na resolução de problemas Jenkins (2009), que
associados à complexidade das linguagens de programação levam ao fracasso dos alunos.
No método tradicional de ensino de computação, os professores ministram aulas
teóricas, onde são apresentados os conceitos e descritos exemplos de aplicação destes
conceitos. No entanto, os alunos ingressantes nos cursos de Computação, ou técnicos,
encontram grandes dificuldades na aprendizagem Rocha (2013), Chen e Morris (2005), e
isto pode ser explicado, em parte, pelo fato de que justamente no momento quando vão
aplicar o conhecimento, durante a resolução de problemas extraclasse, não terem o
suporte necessário para guia-los rumo à solução.
Além disto, esta metodologia de ensino é geralmente pouco estimulante, e
trabalha com resolução de problemas pouco atrativos Chen e Morris (2005). Por isso, os
alunos dificilmente se sentem entusiasmados, pois têm que se concentrar em problemas
de codificação e compilação gerados pela rigidez das linguagens de programação
profissionais, além da resolução algorítmica do problema. Isto leva a um alto grau de
desistência e reprovação.
Também, por ser uma disciplina que envolve muito o professor, que precisa
acompanhar de perto o trabalho dos alunos, alguns alunos acabam ficando para trás já
que, em turmas grandes, o professor não consegue dar atendimento individualizado. Isto
gera desânimo, evasão e reprovação [Gomes 2000].
O baixo desempenho dos alunos do curso Técnico em Informática na forma
concomitante/subsequente do IFPI nas disciplinas de programação motivou a pesquisa de
novas metodologias e estratégias que pudessem contribuir para minimizar/resolver estes
problemas, escolhendo assim integrar disciplinas aliadas a metodologia de PBL
(Aprendizagem Baseada em Problemas).
A princípio foi criado um PI (Projeto Integrador) com a finalidade de alinhar os
conhecimentos adquiridos, por parte dos discentes.
69
Portanto, para que o ensino e aprendizagem aconteçam de forma efetiva, Zabala
(2014), afirma que teoria e prática precisam naturalmente ser conduzidas
concomitantemente, esta é uma necessidade indispensável para a emancipação e
realização humana corroborando perfeitamente com a metodologia PBL (Problem-Based
Learning).
A metodologia PBL enfatiza o aprendizado através da resolução de problemas.
Nesse método o aluno é o ator principal do seu aprendizado, pois ao se deparar com um
problema apresentado pelo professor ele deve procurar ativamente a solução. O papel do
professor passa a ser o de um instrutor, indicando fontes para pesquisar a solução do
problema, podendo direcioná-lo caso fuja do objetivo, mas fica a cargo do aluno
pesquisar, desenvolver e apresentar uma solução. Nessa metodologia são empregados
conceitos de trabalho colaborativo, pois os alunos são separados em grupos, onde
discutem e analisam em conjunto, as soluções para os problemas.
Esta abordagem, inverte o processo, a leitura e estudo dos conceitos passam a
ser de responsabilidade dos alunos. A resolução dos problemas é feita de forma
cooperativa e colaborativa, com o apoio do tutor/professor, em sala de aula. Neste
momento, o aluno aplica o conhecimento adquirido em seu estudo individual, verificando
se os conceitos foram bem compreendidos e internalizados, a fim de permitir sua
aplicação na solução de problemas propostos.
O PBL foi utilizado como estratégia educacional no PI, integrando as disciplinas
de Programação para web e Projetos de Banco de Dados do curso Técnico em informática
na forma concomitante/subsequente do IFPI, no segundo semestre de 2018, para a turma
do III módulo. Como o curso recebe 40 alunos por ano em uma turma que ingressa no
segundo semestre, foi possível aplicar a metodologia a uma única turma. Os resultados
apresentados se referem a esta turma.
3. Métodos utilizados na condução do projeto
A base da metodologia PBL usada neste projeto foi proposta por Nuutila et al.
(2005), já uma adaptação para o ensino de computação da proposta feita em Schmidt
(1983) e composta de sete passos: 1) Exame do caso: familiarizar com a descrição do
problema; 2) Identifica e listar o problema; 3) Brainstorming entre os alunos; 4) Definição
e estruturação da discussão; 5) Definição dos objetivos de aprendizado; 6) Estudo
O PI promove o diálogo entre currículos das diferentes disciplinas e os saberes
já constituídos, buscando analisar e conhecer diferentes fenômenos de maneira mais
assertiva do que inferida. O projeto contribui de maneira ímpar para um processo de
ensino-aprendizado mais significativo, focado na produção de conhecimento holística e
sistêmica, pelo qual os diferentes saberes e visão de mundo são associados ao
conhecimento científico (este representado pelo conteúdo das diferentes disciplinas).
Assim, a prática foi estimulada por meio de aulas que incentivaram o raciocínio e a
discussão, do mesmo modo que permitiu a aplicação prática dos conhecimentos
adquiridos por meio da pesquisa, provocando o estreitamento da relação teoria e prática.
Freire afirma que:
É preciso que fique claro que, por isso mesmo que estamos
defendendo a práxis, a teoria do fazer, não estamos propondo nenhuma
dicotomia de que resultasse que este fazer se dividisse em uma etapa de
reflexão e outra, distante de ação. (FREIRE, 2011, p.125).
70
independente de cada aluno 7) Elaboração da solução. Neste momento é feita a
apresentação, discussão e reflexão a respeito das soluções propostas individualmente
pelos membros do grupo.
A Turma, de 16 alunos, foi separada em grupos, com no máximo quatro alunos,
de forma que cada aluno dispunha de um computador durante as aulas. O conteúdo da
disciplina foi abordado através de problemas reais da área de computação. Ao receber a
descrição dos problemas, os alunos discutem entre si as possíveis formas de resolver o
problema, associando-o ao conhecimento que já possuem e identificando tópicos com os
quais ainda não estavam familiarizados (brainstorming). As ideias são então filtradas,
obtendo os objetivos de aprendizagem, que devem ser pesquisados/estudados de forma
individual. Em um terceiro momento os alunos se reúnem novamente para propor uma
solução conjunta, obtida a partir das pesquisas e soluções individuais de cada aluno.
O sistema é implementado utilizando as tecnologias ministradas em sala. Este
processo pode levar uma ou várias semanas, dependendo do grau de complexidade do
problema. Eventualmente é ministrada uma aula expositiva abordando temas que foram
mal compreendidos pelos alunos ou para complementar os objetivos de aprendizagem
propostos por eles.
O laboratório utilizado para ministrar as disciplinas acomodando perfeitamente
24 alunos da qual com um computador. A turma em questão, inicialmente com 40 alunos,
devido as desistências, estava com somente 16.
O projeto foi dividido em duas partes: a primeira aprofundando nos conteúdos
disciplinares e no acompanhamento dos estudos de caso no levantamento de requisitos
mínimos para o desenvolvimento das soluções propostas, e a segunda, focou-se nos
processos necessários para a implementação das soluções com os conteúdos ministrados.
A primeira parte estendeu-se por aproximadamente 30 dias, enquanto a segunda parte
durou aproximadamente 90 dias. Nos dois momentos foi utilizada a metodologia PBL.
A metodologia adotada sofreu modificações, pois a metodologia PBL clássica,
composta dos sete passos, sofreu uma simplificação. Verificou-se que ao exigir rigor no
cumprimento dos sete passos, os alunos ficavam mais preocupados em se organizar a
metodologia PBL e menos com a solução do problema. Assim, os cinco passos iniciais
foram reduzidos a um passo mais geral, seguida por uma discussão em grupo, culminando
nos assuntos que o grupo terá que estudar para resolver o problema.
Outra modificação foi a introdução de mini tutoriais que tiveram como objetivo
abordar temas teóricos que foram mal compreendidos pelos alunos. Estes temas foram
identificados pelos tutores ao acompanhar o andamento dos grupos.
4. Resultados do projeto
Os alunos foram avaliados e monitorados durante as aulas através de
questionários e avaliação constantes durante a implementação de suas soluções
culminando na apresentação das soluções. Os resultados obtidos foram satisfatórios. Os
questionários mostraram que os alunos tiveram uma boa compreensão dos conceitos.
Além disso, o aprendizado se tornou uma tarefa mais fácil, segundo os próprios alunos.
O questionário inicial sobre a avaliação das práticas do PBL foi disponibilizado
aos 16 alunos, sendo que 71% destes alunos avaliaram de forma positiva a sequência dos
passos do método PBL, assim como o grau de interesse dos problemas propostos.
71
Quando questionados individualmente sobre cada passo (Tabela 1) os alunos
responderam:
Tabela 1. Avaliação individual dos alunos sobre os passos PBL (2018)
Passo 1 Mín.
(Mín.)
2 3 4 5 Máx.
(Máx.) Passo 1 -Leitura e Compreensão do Problema 3% 5% 22% 24% 35%
Passo 2 -Identificar título e temas 3% 11% 22% 24% 30%
Passo 3 -Brainstorming 3% 5% 38% 22% 24%
Passo 4 -Gerar esquema 3% 11% 22% 46% 11%
Passo 5 - Identificar Objetivos Aprendizagem 0% 5% 32% 30% 24%
Passo 6 - Estudo extraclasse 3% 11% 16% 19% 38%
Passo 7 - Obter a solução do problema 5% 19% 11% 35% 22%
FONTE: Elaborada pelo autor.
Quando questionados a respeito do trabalho em grupo, 65% afirmaram que esta
abordagem facilitou no aprendizado, sendo que 60% dos alunos acreditam que a
integração dos grupos na resolução de problemas foi boa (4 ou 5). 76% afirmaram que o
método PBL promoveu a dinamização do trabalho em grupo e 79% acredita que o
trabalho em grupo de forma colaborativa é adequado para o Aprendizado Baseado em
Problemas.
De maneira geral os alunos acreditam que a metodologia PBL contribuiu para o
desenvolvimento do aprendizado (87%). Em questões abertas afirmaram que “estudar
com PBL facilita bastante o aprendizado, pois o estudo passa a ter uma organização mais
clara”; “o trabalho possibilitou a chance de aprendizado em grupo, isso fez com que
muitas ideias surgissem, e fez com que o aprendizado fosse melhorado”; “o método PBL
é muito eficiente, pois nos ensina a buscar conhecimento”.
Ao final do período letivo 64% dos alunos avaliaram de forma positiva a
contribuição do método PBL para o aprendizado.
Apesar de terem respondido de forma positiva aos questionários, no grupo,
WhatsApp, apareceu descontentamentos com a metodologia. Alunos afirmaram que
“muitos tiveram a impressão de que não aprendemos nada em sala, que seria bem mais
simples e prático passar os problemas, para nós o resolvermos em casa”. Reclamaram a
falta de livro básico, “definido como padrão para que começássemos nossas pesquisas”.
Apesar dos problemas encontrados na forma como a metodologia foi utilizada,
e do equívoco no sentimento dos alunos com relação ao PBL, verificou-se que os esforços
para melhorar a disciplina tiveram sucesso no que se refere à motivação da turma. Os
alunos se mostraram interessados na disciplina, raramente faltando às aulas. Acredita-se
também que a metodologia contribuiu para aumentar a pró-atividade dos alunos, assim
como sua capacidade de trabalhar em grupo.
Analisando a comparação (Gráfico 1), número de alunos na vertical, que
descreve as reprovações (por falta e nota), as aprovações e a nota média das turmas,
anterior ao PBL (Turma 2017 com 20 alunos) e depois, com a aplicação do método PBL
72
(Turma 2018 com 16 alunos), percebe-se que o projeto, como um todo, trouxe resultados
positivos: o índice de aprovação cresceu em 53%; houve uma queda nos índices de
reprovação, por falta e nota, em pelo menos 54%. Quando analisado as reprovações
somente por falta, relativos ao total de alunos por turma, a queda foi de 50%.
Gráfico 1. Quantidade de alunos aprovados/reprovados nos anos de 2017-2018
FONTE: Elaborado pelo autor.
5. Conclusão
Este artigo apresenta um projeto desenvolvido no IFPI que utilizou a
metodologia PBL para minimizar problemas existentes no processo de ensino
aprendizado nas disciplinas de Programação para web e Projeto em Banco de Dados.
Embora esse problema seja exaustivamente debatido pela academia, ele ainda permanece
em aberto.
Na metodologia adotada, cada grupo foi constituído de no máximo quatro alunos,
que trabalharam de forma colaborativa buscando uma solução informatizada para
problemas de áreas distintas, como por exemplo o registro de ocorrências no setor de
disciplina, sistema de vendas de uma ótica, controle de estoque de uma farmácia, controle
de empréstimo de chaves da portaria, todos relacionados ao cotidiano dos alunos.
Inicialmente foi adotada a metodologia proposta por Nuutila et al., composta por
sete passos, que posteriormente foi simplificada e adaptada às necessidades encontradas
a partir da aplicação prática em sala de aula. A metodologia foi avaliada através de
observação e questionários aplicados somente durante o módulo III.
O uso do método PBL para o ensino de programação web e banco de dados foi
inicialmente vista de forma negativa pelos alunos, que se viram obrigados a adquirirem
conhecimento de forma autônoma. No entanto, a metodologia contribuiu de forma
significativa para torná-los pró-ativos e independentes, trabalhando de forma colaborativa
e em grupos.
Os resultados preliminares mostram que além de repensar a abordagem geral do
curso, para que a metodologia PBL obtenha sucesso, é necessário dar suporte aos alunos
também fora da sala de aula. Este suporte não precisa necessariamente ser dado pelo
professor, podendo incluir outros alunos. Isto implica em oferecer aos alunos um
ambiente onde eles possam trabalhar de forma colaborativa e cooperativa mesmo fora da
sala de aula. Outro aspecto importante é oferecer a estes alunos acesso a material pré-
selecionado pelos professores evitando os problemas de análise e escolha de material
adequado por parte dos alunos.
73
Neste ambiente, já está em andamento o planejamento de um portal para as
disciplinas do PI que poderá ser utilizado pelos alunos como fonte de pesquisa em seus
estudos, e posteriormente continuar acompanhando o desempenho desta turma em outras
disciplinas no próximo semestre. Do mesmo modo estender a metodologia a outras turmas
como a do 3º Ano do Curso Técnico Integrado em Informática integralizando as
disciplinas de Tópicos Especiais em Desenvolvimento e de Programação para web.
Referências
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tradução: Ernani F. da F. Rosa. Porto Alegre: Penso, 2014.
75
Práticas docentes mediadas por recursos tecnológicos no
Centro Estadual de Ensino Profissional Dionísio Rodrigues
Nogueira em Corrente – PI.
Paulo de Oliveira Gomes Filho1, Gustavo Rodrigues Guerra Nogueira1,
1Curso de Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas – Instituto Federal de
Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí – Campus Corrente (IFPI) – 64.980-000 –
Corrente-PI
[email protected], [email protected]
Abstract. This papper had as a research theme the teaching practice mediated
by the use of technological resources in the high school of the Centro Estadual
de Ensino Profissional Dionísio Rodrigues Nogueira, in the city of Corrente -
PI, with the main objective to analyze the guiding assumptions of the resource
- secondary education of this educational institution. A semi-structured
questionnaire was applied, consisting of 18 open and closed questions about
the pedagogical practice mediated by the ICT’s and the difficulties faced by
the investigated ones regarding the use and handling of such resources. In
view of the obtained results, it was verified that the integration of ICT’s and
ICDT’s in the educational context has its effectiveness based on stages that
precede it as: a strategy to sensitize professionals, training and respect their
difficulties and limitations in order to promote an effective implementation ,
taking into account, mainly, the needs and interests of the students, being these
reproducers and builders of knowledge, preparing them, with responsibility,
for the world of work.
Resumo. Esta pesquisa teve como tema de investigação a prática docente
mediada pelo uso de recursos tecnológicos no ensino médio do Centro Estadual
de Ensino Profissional Dionísio Rodrigues Nogueira, na cidade de Corrente – PI,
tendo como objetivo principal analisar os pressupostos orientadores da prática
docente mediada por recursos tecnológicos no ensino médio da referida
instituição educacional. Foi aplicado um questionário semiestruturado, de
questões abertas e fechadas sobre a prática pedagógica mediada pelas TIC’s e as
dificuldades enfrentadas pelos investigados quanto ao uso e manuseio de tais
recursos. Diante dos resultados obtidos constatou-se que a integração das TIC’s
e TDIC’s no contexto educacional tem sua efetividade pautada em etapas que a
precedem como: uma estratégia de sensibilização dos profissionais, capacitação
e respeito às suas dificuldades e limitações a fim de promover uma implantação
efetiva, levando em consideração, principalmente, as necessidades e interesses
dos alunos, sendo estes reprodutores e construtores do conhecimento,
preparando-os, com responsabilidade, para o mundo do trabalho.
76
1. Introdução
A utilização das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC’s) nos contextos
sociais e educacionais constitui um fenômeno incontestável e cada vez mais presente na
sociedade contemporânea.
A revolução científica nas últimas décadas proporcionou um desenvolvimento
significativo nas novas formas de uso das TIC’s para a produção e disseminação de
informações, como também para a comunicação em tempo real, ou seja, no momento
em que o fato é produzido. Nesse sentido, sendo a educação constituída como prática
social precípua, não pode ficar alheia a essas novas possibilidades, tendo em vista que,
tanto os sistemas privados quanto os públicos, ao incorporarem recursos tecnológicos,
devem buscar contribuir com o processo de ensino e aprendizagem de seus educandos,
desenvolvendo uma gestão educacional em sintonia com as transformações do mundo.
Com base nessas considerações, esta pesquisa apresentou como tema de
investigação “O uso das tecnologias no ensino”, o qual foi delimitado da seguinte
forma: a prática docente mediada pelo uso de recursos tecnológicos no ensino médio do
Centro Estadual de Ensino Profissional Dionísio Rodrigues Nogueira em Corrente – PI.
Esse trabalho tem como objetivo analisar a utilização destes recursos no âmbito
da escola pública e sua influência na prática pedagógica dos profissionais da instituição
investigada, sendo ela o Centro Estadual de Ensino Profissional Dionísio Rodrigues
Nogueira, localizado no município de Corrente, no Estado do Piauí, enfatizando os
docentes do ensino médio.
2. Referencial Teórico
Com o advento da era tecnológica, tornou-se cada vez mais constante a presença dos
recursos tecnológicos no âmbito educacional. No entanto, ainda é discreto o aumento da
utilização destes recursos nas escolas, uma vez que se faz necessária a realização de
estratégias que auxiliam o professor orientando-o à adoção e manuseio das TIC’s como
instrumento de melhoria da qualidade de sua prática pedagógica.
Nesse contexto, é inevitável a inserção de inovações tecnológicas no ensino,
considerando que a escola pública também compartilha da necessidade desse avanço a
fim de preparar todos os agentes envolvidos nesse processo, bem como sua realidade
para promover o ensino do uso produtivo das ferramentas digitais aos seus alunos
contribuindo, assim, para formar cidadãos integrados ao desenvolvimento da sociedade
na qual se encontram imersos.
Tendo em vista a mudança de comportamento da sociedade após a utilização das
TIC’s, mesmo em contextos fora do ambiente escolar, é óbvio que as mesmas devem ser
incorporadas na prática pedagógica, visto que a educação tem o papel de acompanhar as
transformações sociais, culturais e político-econômicas, destinando à escola pública a
função de tornar seus alunos sujeitos críticos e preparados para atuarem inseridos numa
dinâmica sociocultural da atualidade desafiadora do uso das TIC’s como cidadãos
[Borges e Santos, 2013].
Considerando os aspectos levantados, este estudo volta-se para a análise de
fatores necessários para promover novas discussões em torno dessa problemática,
enfatizando os seguintes tópicos: a importância da formação continuada no âmbito dos
77
recursos tecnológicos, os recursos tecnológicos no contexto educacional, o uso das
novas tecnologias no processo de ensino-aprendizagem no Brasil e a influência do uso
das novas tecnologias na prática docente quanto a sua metodologia.
2.1. A importância da formação continuada no âmbito dos recursos tecnológicos
É inegável a importância e necessidade do desenvolvimento de políticas públicas
voltadas para a formação inicial e continuada dos professores, tendo em vista a
emergência da inovação dos recursos pedagógicos no intuito de proporcionar uma
educação de qualidade para os alunos da escola pública. Aproximá-los dessa realidade é
incluí-los num mundo de novas possibilidades, tornando os instrumentos de
comunicação tecnológicos, à sua volta, um meio de aprender de forma prazerosa,
acompanhando os avanços da sociedade atual.
Inserir as novas tecnologias na formação inicial e perpetuar esse processo na
formação continuada possibilita um crescimento considerável da qualidade do ensino,
onde os professores se aproximam do universo do aluno, visto que estamos diante de
uma geração que passa a maior parte do seu tempo conectada.
A preocupação com a formação inicial dos profissionais da educação vem desde
o século XIX e ganhou mais destaque no século XX, devido às exigências
socioeconômicas, onde a partir dos anos de 1930 disciplinas da área da educação foram
implantadas no sistema de formação para promover o título de licenciatura aos
profissionais, fazendo com que a formação docente passasse por várias etapas, dentre
elas, a instituição de escolas normais, denominadas posteriormente de Magistério,
licenciaturas em nível superior, no intuito de atender às demandas das séries finais dos
Ensinos Fundamental e Médio. No entanto, foi a partir da criação da Lei das Diretrizes e
Bases da Educação Nacional (LDBEN), Lei nº 9.394/96, que foi possível editar novas
configurações no processo de formação docente, onde estipula nos artigos 62 e 63 a
exigência da formação superior para os docentes da educação básica, dentre um prazo de
dez anos a fim de adequar-se à legislação vigente. Porém, esta meta infelizmente não foi
atingida na prática [Spagnolo 2013].
Nesse sentido, é necessário e urgente o desenvolvimento de estratégias que
facilitem a formação continuada e inicial dos professores no âmbito das novas
tecnologias, permitindo uma maior conexão e interatividade entre professor e aluno,
transformando a sala de aula num universo atrativo e motivador.
2.2. O uso das novas tecnologias no processo de ensino-aprendizagem no Brasil
Diante das transformações sociais provocadas pelas mudanças na maneira de se
comunicar, interagir, no comportamento e nas relações mediadas pelo mundo virtual e
suas influências, a escola passou a ser um ambiente promotor da inclusão digital,
cedendo espaço às novas tecnologias, o que provoca muitas discussões em torno desta
realidade.
Não há mais condições de se pensar na educação sem que esta proporcione
oportunidades de inovações em seu cenário trazendo a realidade de seus alunos para
dentro da escola, bem como das salas de aula. Porém, para que isto aconteça é
necessário que os agentes envolvidos no processo de ensino aprendizagem estejam
preparados para assumir novas responsabilidades.
78
É notório que com a adoção e implantação das TIC’s no âmbito educacional um
mundo de possibilidades pode se abrir para o ensino e a aprendizagem, viabilizando,
assim, o desenvolvimento de aulas mais dinâmicas e contextualizadas, o que torna o
aluno o centro do processo. “[...] Contudo, para que o computador e os recursos
tecnológicos realizem o seu devido papel no ensino, certos cuidados devem ser tomados,
principalmente para evitar que sejam cometidos os mesmos erros do ensino tradicional”
[Miquelino e Resende 2013].
Faz-se necessário neste momento uma abordagem mais aprofundada sobre as
políticas públicas voltadas para a implantação das TIC’s no contexto educacional,
enfatizando o PROINFO (Programa Nacional de Informática na Educação) a fim de
embasar as futuras discussões em torno da formação docente para o manuseio das novas
tecnologias.
2.2.1. O PROINFO no contexto educacional
O PROINFO (Programa Nacional de Tecnologia Educacional) consiste num programa
educacional desenvolvido e implantado pelo governo federal nas escolas públicas. Tem
por finalidade a disseminação do uso das tecnologias de informática e telecomunicações
como um recurso pedagógico nas escolas públicas estaduais e municipais nas
modalidades de ensino fundamental e médio [Zandavalli e Pedrosa 2014].
O programa visa a equidade e a promoção da inclusão digital na rede pública
igualando as condições e proporcionando oportunidades de um desenvolvimento
intelectual e social de maneira democratizada, oferecendo um suporte necessário para a
melhoria da qualidade do processo de ensino aprendizagem, atendendo às necessidades
tanto dos professores quanto dos alunos.
É importante ressaltar que este não deve ser encarado como um mero programa
social que tem por finalidade disponibilizar computadores para a escola, mas sim como
um programa que sirva de aliado para o desenvolvimento de uma prática pedagógica
responsável, com profissionais comprometidos com a qualidade do ensino, onde o
professor deve assumir um papel de mediador apoiado num planejamento elaborado de
forma consciente e que tenha como principal objetivo o pleno desenvolvimento do
aluno, visando o preparo dos alunos para atuarem no mercado de trabalho tendo as
mesmas condições e oportunidades de seus pares.
Nesse sentido, cabe ressaltar a influência do uso das novas TIC’s na prática
docente no que se refere à sua metodologia e prática pedagógica, abordando as
dificuldades enfrentadas, bem como os benefícios promovidos pelas inovações
tecnológicas.
2.3. A influência do uso das novas tecnologias na prática docente
É notório que todo processo de transformação provoca sentimento de insegurança e até
mesmo resistência ao novo, principalmente por parte de quem sofre tal processo.
No cenário educacional inúmeras transformações ocorreram ao longo dos anos,
onde o professor foi desocupando o seu lugar central como único detentor do
conhecimento e o aluno passou para esta posição, sendo o sujeito central do processo de
79
ensino aprendizagem, em que todas as ações estão voltadas para o desenvolvimento
global do educando.
Schuchter; Almeida Junior e Candian (2017) acreditam que o professor é um
profissional carente de formação, sendo que esta deve ser assegurada pelas políticas
públicas e que o fato de as tecnologias estarem presentes na sociedade devem também
ser inseridas no contexto educacional, o que consequentemente necessita de novas
demandas na formação docente.
Nessa perspectiva, vale lembrar que o aprender sobre o manuseio das TIC’s não
resulta no desenvolvimento de uma prática docente efetiva e inovadora, mas sim, a
forma como estas inovações tecnológicas podem ser utilizadas pelo professor, sem
permitir que a aula caia na rotina e resulte na banalização destes recursos, sem um
planejamento adequado e a produção de objetos de aprendizagem capazes de promover
uma prática pedagógica motivadora e transformadora.
Sendo assim, o professor deve assumir o seu papel de mediador, incentivando os
alunos à produção do próprio conhecimento, atuando em parceria com eles, numa
relação horizontalizada.
3. Metodologia
Esta pesquisa pretende quantificar os dados coletados e apresentá-los mediante o
instrumento de coleta que é constituído de questões abertas e fechadas, configurando-se,
assim um estudo qualiquantitativo. Sendo assim, este pretende traduzir em números
opiniões e informações para classificá-las e analisá-las.
Com o intuito de formar o grupo de partícipes, foram determinados,
previamente, quatro critérios, conforme exige a natureza do estudo: ser docente efetivo
da rede estadual de ensino; possuir graduação em sua respectiva área; estar no pleno
exercício da docência há pelo menos um ano; e aderir voluntariamente à pesquisa.
A amostra populacional foi, então, constituída por 10 professores, sendo que
apenas 01 se recusou a colaborar com a pesquisa, constituindo uma amostra de 09
partícipes. O critério adotado para a seleção desse campo empírico foi embasado na
amostragem intencional, uma vez que se pretendeu pesquisar o Centro Estadual de
Ensino Profissional Dionísio Rodrigues Nogueira no qual é ofertado o ensino médio
profissionalizante. Este se localiza na Avenida Manoel Lourenço Cavalcante, S/N, Nova
Corrente, CEP: 64980-000, no município de Corrente – Piauí, que fica a 864 km da
capital Teresina.
A escola possui um Laboratório de Informática constituído por 20 computadores
com acesso à internet, onde, além destes recursos tecnológicos, possui ainda: 04
projetores de imagem e 01 lousa digital.
O questionário e a observação simples foram aplicados na trajetória desse
trabalho. Por meio deste instrumento, pretendeu-se obter informações que permitiram
caracterizar o perfil dos professores sujeitos desta pesquisa, contemplando aspectos
relacionados a dados pessoais, escolares e profissionais.
O questionário, constituído de questões abertas e fechadas, possuía 18 questões
que versavam sobre: a formação inicial e continuada no âmbito do uso das TIC’s, as
80
dificuldades enfrentadas pelo professor frente aos recursos tecnológicos, a experiência
quanto ao uso destes recursos e sua utilização na prática docente e a concepção em torno
dos efeitos destas inovações no desenvolvimento das atividades pedagógicas.
A observação simples, cuja escolha se justificou em razão do objetivo de se criar
espaços no sentido de que pesquisador e professor possam refletir criticamente sobre a
prática docente, numa perspectiva em que o trabalho de observação auxilia os
participantes a refletirem sobre a atividade pedagógica, o que propicia o aprendizado das
relações desenvolvidas no processo de ensino e aprendizagem, fazendo com que sejam
analisados e compreendidos os interesses que subjazem as ações e a possibilidade ou
não de reestruturação do trabalho docente.
4. Resultados
Antes de iniciar a apresentação dos resultados e sua posterior discussão, para facilitar a
identificação dos participantes, preservando sua identidade, utilizamos o termo
Professor acompanhado por letras do alfabeto, como por exemplo: Professor A,
Professor B, Professor C e assim sucessivamente.
Considerando o foco desta pesquisa que se refere ao uso das novas tecnologias,
ao serem questionados se acreditavam que as novas tecnologias são ferramentas que
facilitam o processo de ensino aprendizagem, os dados coletados demonstraram que
todos os participantes creem no poder de viabilização do processo educativo, pois 100%
responderam que sim, o que demonstra, de certa forma, um aspecto positivo.
A formação dos professores deve ser colocada em primeiro lugar, indo além do
simples manuseio dos recursos tecnológicos e seus objetos de aprendizagem [Cerny;
Burigo e Tossat 2016]. Dessa forma, deve-se levar em consideração os anseios e
dificuldades dos docentes quanto ao uso das novas tecnologias, uma vez que uma
parcela considerável se encontra em processo de encerramento da carreia docente
Ao serem questionados sobre o domínio quanto ao uso do computador, 88,8%
dos investigados afirmaram que sim e, apenas 11,1% relatou não ter domínio no uso
desta ferramenta. Tais resultados podem ser visualizados no gráfico a seguir:
Gráfico 01. Domínio quanto ao uso do computador (Fonte: Dados da pesquisa)
Quando questionados sobre quais recursos tecnológicos existiam disponíveis na
escola, os partícipes foram unânimes quanto ao Datashow (100%), enquanto 44,4%
respondeu haver ainda a lousa digital e apenas 11,1% relatou a existência de tablets. Sendo
assim, podemos visualizar os resultados no gráfico abaixo:
81
Gráfico 02. Recursos tecnológicos presentes na escola (Fonte: Dados da
pesquisa)
Ao questionarmos sobre a frequência de funcionamento do laboratório de
informática, houve unanimidade nas opiniões, visto que todos afirmaram que o mesmo se
encontra sempre em pleno funcionamento.
Seguindo a mesma linha de raciocínio, ao serem questionados com que frequência
utilizavam o laboratório de informática, a maior parte dos entrevistados respondeu que
raramente usa (77,8%), como segue representado no gráfico abaixo. gráfico abaixo:
Gráfico 03. Frequência quanto ao uso Laboratório de Informática pelos
docentes (Fonte: Dados da pesquisa)
Quanto à capacitação dos professores no uso de recursos tecnológicos no ensino,
questionou-se com que frequência a escola promove, onde foi possível observar, através dos
dados obtidos, que a grande maioria dos professores relataram nunca ter havido uma formação
continuada no âmbito dos recursos tecnológicos, promovida pela escola, representando 66,7%
dos entrevistados.Por outro lado, uma pequena parcela, em torno de 33,3% afirmou que a
escola raramente promove, visto que nenhum dos entrevistados afirmou que esta capacitação é
promovida pela escola.
No que se refere ao tipo de recursos utilizados pelos professores em suas aulas, a
maioria dos docentes (88,9%) afirmou que utiliza aparatos tecnológicos como material de apoio
às suas metodologias, frente a 11,1% dos professores que relataram não utilizar qualquer tipo
de aparato tecnológico em suas aulas.
Ainda ressaltando a questão sobre os tipos de recursos utilizados pelos professores,
ao perguntar sobre a frequência de usos destes recursos em suas aulas, obtiveram-se os
seguintes resultados: 22,2% dos entrevistados disseram que sempre usam, enquanto que
66,7% afirmaram que raramente usam e 11,1% relataram que nunca usaram.
82
Gráfico 04. Frequência da utilização dos recursos nas aulas pelos professores
(Fonte: Dados da pesquisa)
Os partícipes da pesquisa também foram questionados se utilizavam alguma
ferramenta de comunicação para comunicar-se fora da sala de aula com os alunos e os
dados obtidos revelaram que: 77,8% afirmaram que sim e 22,2% disseram que não utilizam
nenhum tipo de ferramenta de comunicação extraclasse com seus alunos.
Ao serem questionados sobre quais as dificuldades que enfrentam em relação ao uso
dos recursos tecnológicos no processo de ensino aprendizagem, os professores demonstraram
insegurança a respeito do manuseio, bem como relataram falta de condições no que se refere à
infraestrutura do ambiente escolar e dos elementos necessários para o desenvolvimento das
atividades mediadas através das tecnologias. As respostas podem ser visualizadas no quadro a
seguir.
Quadro 1. Dificuldades enfrentadas pelos docentes quanto ao uso dos recursos
tecnológicos (Fonte: Dados da pesquisa)
Foi questionado também aos doentes sobre suas concepções em torno das vantagens
oferecidas pelos recursos tecnológicos, inseridos na sua área, para o processo de ensino
aprendizagem. Os dados obtidos foram apresentados no quadro abaixo.
83
Quadro 2. Concepção dos docentes quanto às vantagens dos recursos
tecnológicos para o processo de ensino aprendizagem em sua área (Fonte:
Dados da pesquisa)
Em estudos realizados sobre esta temática, constatou-se que alunos que vivenciam
aulas apoiadas neste tipo de recurso, ou seja, nas tecnologias digitais, apresentam um maior
interesse em aprender de maneira diferenciada através das TDICs e games, comumente
utilizados no seu cotidiano, dando um maior significado ao conteúdo lecionado [Viana et
al, 2015].
Considerando todos os aspectos discutidos até o momento podemos afirmar que o
processo de inserção das tecnologias no contexto educacional deve vir precedido de uma
estratégia de sensibilização dos profissionais, capacitação e respeito às suas dificuldades e
limitações a fim de promover uma implantação efetiva, levando em consideração,
principalmente, as necessidades e interesses do alunado.
5. Conclusão
O cenário educacional acompanha as transformações sociais na medida em que se
constitui como um espaço de representação da sociedade refletindo, em seu contexto, a
cultura vivenciada e expressa pelos sujeitos tanto de maneira passiva quanto ativa.
No decorrer deste estudo foi possível perceber que, embora uma parcela
considerável dos partícipes da pesquisa relatarem ter cursado disciplinas voltadas para
as TIC’s em sua formação inicial, os resultados demonstraram que a grande maioria não
utiliza os recursos tecnológicos em sua prática pedagógica, o que provavelmente tenha
relação com a insegurança quanto ao manuseio e operacionalização destes aparatos.
Diante dos pressupostos teóricos apresentados neste estudo, concluiu-se que a
integração das TIC’s e TDIC’s no contexto educacional tem sua efetividade pautada em
etapas que a precedem como: uma estratégia de sensibilização dos profissionais,
capacitação e respeito às suas dificuldades e limitações a fim de promover uma
84
implantação efetiva, levando em consideração, principalmente, as necessidades e
interesses dos alunos, sendo estes reprodutores e construtores do conhecimento,
preparando-os, com responsabilidade, para o mundo do trabalho.
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85
PublicPharm: Uma Solucao Simples e Pratica Para oGerenciamento da Farmacia Publica Municipal de Tiangua-
CE.
Ademar Lima de Albuquerque1, Glauber Araujo de Almeida2,Janaide Nogueira de Sousa Ximenes3, Rhyan Ximenes de Brito4
1Faculdade IEducare (FIED) – Rua Conselheiro Joao Lourenco,406 - CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
2Faculdade IEducare (FIED) – Rua Conselheiro Joao Lourenco,406 - CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
3Faculdade IEducare (FIED) – Rua Conselheiro Joao Lourenco,406 - CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
4Instituto Federal de Educacao, Ciencia e Tecnologia do Ceara (IFCE)CE-187, s/n - Estadio, – CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
{adeademar351,glauberseu,nogueirajanaide,rxbrito}@gmail.com
Abstract. Medical informatics combines technologies and information of vari-ous natures that can improve the quality in health care. In these terms, drugcontrol systems facilitate distribution by health professionals, and access to me-dicines by patients. This paper aims to show how a simple solution can bringgreat benefits to patients. The methodology adopted is based on bibliographicresearch and the construction of a web software through PHP and other tools.The results were very promising in relation to the purpose of the software. Thiswork shows that the use of simple software can facilitate the distribution andmanagement of medicines in public pharmacies.
Resumo. A informatica medica combina tecnologias e informacoes de diver-sas naturezas que podem melhorar a qualidade no cuidado da saude. Nessestermos, sistemas de controle de medicamentos facilitam a distribuicao por pro-fissionais da saude, e o acesso a medicamentos por pacientes. Este trabalhoobjetiva mostrar como uma solucao simples pode trazer grandes benefıcios apacientes. A metodologia adotada baseia-se em pesquisas bibliograficas e naconstrucao de um software web atraves do PHP e demais ferramentas.Os resul-tados mostraram-se bastante promissores com relacao a finalidade do software.Este trabalho evidencia que a utilizacao de softwares simples podem facilitar adistribuicao e o gerenciamento de medicamentos nas farmacias publicas.
1. IntroducaoPode-se dizer que a fronteira em um sistema de saude e representada pelos profissio-nais medicos, farmaceuticos e pacientes alvos dos cuidados de saude. E durante o con-tato com o medico que o paciente recebe (ou nao) a prescricao de medicamentos. En-tretanto, o uso adequado dos medicamentos nao depende apenas de uma prescricao de
86
qualidade, mas e tambem fruto de uma dispensacao responsavel. A interacao entre paci-ente/medico/farmaceutico possibilita a emergencia de expectativas, demandas e troca deinformacoes que terao consequencia direta no resultado terapeutico [Gonzalez 2007].
A partir desse pensamento, tomou-se a iniciativa de fazer uma analise com basena observacao da farmacia publica da cidade de Tiangua-CE, notando-se a necessidade deautomatizar o atendimento e a entrega de medicamentos. Foi entao pensado no desenvol-vimento de um sistema web chamado de PublicPharm para o auxılio no atendimento e nadistribuicao de medicamentos a populacao, pois como observado nao possuia um sistemade gerenciamento para controle e entrega de medicamentos de forma eficiente.
Dessa forma foi identificado que as farmacias publicas na Serra da Ibiapaba - CEde modo geral, nao possuem sistemas implantados, todas elas realizando as operacoesmanualmente, como registrados em formularios impressos e escrito a mao, com isso ge-rando lentidao no atendimento a populacao. Um sistema de gerenciamento pode reduziro tempo gasto nas entregas dos medicamentos, nas tarefas e processos exercidos naquelelocal de trabalho, evitando retrabalho, reduzindo totalmente o trabalho manual e a proba-bilidade de erros.
Nesse sentido este trabalho tem como objetivo mostrar como uma solucao simplespode trazer benefıcios a pacientes, assim como a importancia da automatizacao comomecanismo facilitador do gerenciamento dos servicos prestados por farmacias publicasmunicipais.
Este trabalho esta organizado da seguinte forma: Secao 2 apresenta alguns traba-lhos relacionados, Secao 3 apresenta a metodologia, a Secao 4, resultados e discussoes, aSecao 5 as consideracoes finais e trabalhos futuros.
2. Trabalhos RelacionadosEsta secao apresenta uma revisao bibliografica sobre a utilizacao de sistemas web, comdiferentes abordagens e perspectivas como mescanismos de apoio ao gerenciamento deatividades.
A abordagem de [ELIAS 2007], apresenta um sistema de gerenciamento defarmacia publicas que foi elaborado para plataforma web seguindo os requisitos levan-tados pela a empresa SWFactory. O projeto veio pela necessidade da informatizacao dasfarmacias publicas fator importante para o acolhimento social nos municıpios. Servindoa populacao no tocante a distribuicao de medicamentos, receitados pelos medicos do SUS(Sistema Unico de Saude) naquele municıpio. O projeto tem como principal funcionali-dade facilitar e agilizar a distribuicao de remedios em particoes publicas como farmaciase postos de saude de medio e pequeno porte que necessitam de um sistema integrado comalmoxarifado da prefeitura e hospitais publicos.
[ZANDONADI 2014], desenvolvou um software exclusivamente para farmaciasde pequenos portes que tem como finalidade proporcionar uma experiencia mais completaaos usuarios, melhorando nas tarefas. O sistema foi desenvolvido em C sharp, o bancode dados empregado neste sistema foi o Microsoft SQL Server 2008. O software possuiuma interface simples e intuitiva objetivando a facilidade de acesso pelos colaboradores.Assim, otimizando a interacao entre usuario e maquina. O sistema e especificamente paraa area da saude, facilitando a venda de medicamentos e produtos.
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[SILVA 2010], desenvolvou um software pela empresa SOS chamado de SysDoc-tor que possui a finalidade de gerenciar centros municipais de saude em varios estados dopaıs. Este software esta auxiliando administradores municipais de saude na aquisicao econtrole de dados daquelas dependencias tais como agendamento de consultas, cadastrode pacientes, controle de farmacia e atendimento de pacientes de PSF (Programa de Saudeda Famılia) assim como o fornecimentos de medicamentos. Foram tomados como baseos conceitos fundamentais da Engenharia de Software como o ciclo de vida de desenvol-vimento como as etapas alcancadas durante o estudo e o desenvolvimento do software.Onde tambem foi utilizado um SGBD (Sistema de Gerenciamento de banco de DAdos)como o Mysql, facilitando assim a aquisicao de novos clientes e produtos, esta ferramentaproporciona o gerenciamento de unidade municipais de saude.
O PublicPharm traz como diferencial a possibilidade do envio de e-mail ou men-sagens de textos SMS (Short message service) a pacientes cadastrados, informando sobrea chegada de medicamentos que foram cadastrados para os mesmos. Dessa forma contri-buindo para a agilidade na entrega.
3. Metodologia
O PublicPharm e um Sistema para plataforma web desenvolvido nas linguagens PHP(um acronimo recursivo para PHP: Hypertext Preprocessor [Niederauer 2004]), Javas-cript, CSS(Cascading Style Sheets [Sklar 2001]), HTML(abreviacao para a expressaoinglesa HyperText Markup Language, que significa Linguagem de Marcacao de Hiper-texto [Graham 1995]) e por fim com a utilizacao da IDE (ambiente de desenvolvimento[Vieira et al. 2010]) Netbeans [NetBeans 2008]. As ferramentas utilizadas neste projetoforam todas de codigo aberto, inclusive o SGBD(Sistema de Gerenciamento de Banco deDados) Mysql.
Deve ser salientado que o Mysql e muito conhecido, por ele ser seguro e robusto[MySQL 2001], no mesmo projeto foi utilizado tambem o bootstrap um framework CSSfront-end. Outra ferramenta utilizada foi o Materialize que roduz codigos predefinidosem CSS e em Jquery.
O sistema PublicPharm torna-se necessario pois de acordo com[Alves et al. 2014] o controle de qualidade e vida util de cada produto monitoradoe importante por conta de existirem medicamentos que perdem a estabilidade, prejudi-cando o paciente. Nesses termos o software desenvolvido pode ajudar na distribuicaodesses produtos evitando que fiquem com as datas de validades vencidas ocasionandoperdas.
Para [Sadzinski et al. 2010] a Informatica em Saude e uma area que otimiza osrecursos, dispositivos, metodos para o armazenamento, recuperacao e administracao deinformacoes. Porem quando se pensa em Registros Eletronicos em Saude (RES), nao sepode deixar de pensar em padronizacao, por propiciarem uma linguagem comum parafacilitar a troca das informacoes, evitando redundancias e incorrecoes nos dados dos pa-cientes.
Nao se pode esquecer que os medicamentos constituem ferramentas poderosaspara mitigar o sofrimento humano. Produzem curas, prolongam a vida e retardam o sur-gimento de complicacoes associadas as doencas, facilitando o convıvio entre o indivıduo
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e sua enfermidade. Por outro lado seu emprego inadequado pode provocar reacoes adver-sas a drogas, conhecidos como advent drug event (ADE) [Gonzalez 2007]. A seguir saoapresentadas algumas das telas do software com suas respectivas funcionalidades.
Na Figura 1, observa-se que ao abrir o sistema e apresentada uma tela de login,onde sao solicitadas as credencias do usuario como seu login de acesso e sua senha, nelaexiste o botao ‘Entrar’ onde o usuario apos a sua autenticacao passa a ser redirecionadopara a tela principal do sistema. Vale salientar que no sistema e possıvel o cadastro devarios usuarios divididos em categorias de acesso.
Figura 1. Tela de login
Na figura 2 e ilustrada a tela de cadastro de pacientes, com informacoes pesso-ais sobre o paciente, assim como um menu com opcoes de podem ser acessados paraconsultas em banco de dados sobre, pacientes, medicamentos cadastrados e entrega demedicamentos realizadas.
Figura 2. Tela Cadastro de Pacientes
A Figura 3, mostra a tela relativa a uma consulta sobre medicamentos entreguesa pacientes. Dessa forma tendo maior controle sobre determinados medicamentos, bemcomo quantidades, datas de validades entre outras situacoes.
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Figura 3. Tela Entrega de Medicamentos
Como pode ser percebido, o sitema possui um interface simples, porem auxilia demodo satisfatorio uma farmacia municipal de forma a melhor servir a populacao evitandopossivelmente duplicacao na entrega dos medicamentos, desperdıcios ou mesmo entre-gas equivocadas. Dando total controle ao funcionario no tocante ao gerenciamento dosmedicamentos.
4. Resultados e DiscussoesO sistema encontra-se em fase de implantacao, contudo nos resultados obtidos atraves dostestes, funcional e de integracao, observou-se que a aplicacao obteve bons resultados, comas funcionalidades de um ou mais componentes combinados funcionando corretamente,e por fim o teste de usabilidade onde o foco foi o usario, layout, interface e acesso, asfuncionalidades mostraram-se eficientes, faceis de usar e intuitivas. Em todos os testesrealizadas com o prototipo pode-se perceber que o software funciona de maneira satis-fatoria atendendo as necessidades propostas.
Por outro lado os testes relacionados a avaliacao do IHC (Interface Humano Com-putador), buscaram avaliar a qualidade da interface do aplicativo no tocante a interfacee interacao nas dimensoes fısicas e perceptiva, onde englobaram elementos em que osusarios pudiam manipula-lo e aqueles em que ele poderia perceber para que serveriam ositens expostos nas telas.
5. Consideracoes FinaisPode-se dizer que uma farmacia publica automatizada traz benefıcios para seus fun-cionarios e pacientes, podendo ter o controle nas entregas dos medicamentos evitandogastos inadequados. Com a implantacao do sistema podera ser evitado a duplicidade deentregas ou outros tipos de fraudes, pelo fato de se manter um registro, com o dia e ahora em que o paciente recebeu o medicamento. Com o sistema gerenciando os medica-mentos, prefeituras podem evitar desperdıcios de dinheiro que poderao ser aplicados emnovos projetos.
O sistema tem capacidade de ser atualizado com novos modulos de maneira quepossa atender todos os postos de saude de modo integrado pela web, onde o paciente podeverificar se existe o remedio que ele procura nos postos de saude mais proximos de suaresidencia.
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Como sugestao para trabalhos futuros, torna-se importante um estudo que ve-rifique a eficiencia do sistema atraves da coleta de impressoes de usuarios e paci-entes utilitarios do sistema, coletando dados para possıveis melhorias, assim como aimplementacao de novos modos de forma a funcionar de forma integrada com postosde saude.
ReferenciasAlves, E., Morim, D., Souza, M., and Rosario, F. (2014). Estudo de caso: Sistema para
monitoramento de temperatura e umidade em farmacias e almoxarifados. In CongressoBrasileiro de Engenharia Biomedica, pages 1208–1211.
ELIAS, M. N. (2007). Informatizacao de farmacias publicas utilizando software.
Gonzalez, M. (2007). Sistema de prescricoes medicas web.
Graham, I. S. (1995). The HTML sourcebook. John Wiley & Sons, Inc.
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NetBeans, I. (2008). Disponıvel em¡ http://www. netbeans. org¿. Acesso em 11 de feve-reiro de 2018, 11.
Niederauer, J. (2004). Desenvolvendo websites com php. Sao Paulo: Novatec.
Sadzinski, O. J., Duarte, F., Garcia, D., de Azevedo Simoes, P. W. T., Becker, I. R. T., Ros-sato, A. E., and da Rosa, M. I. (2010). Informatica em saude-gestao de uma farmaciasolidaria a partir de um aplicativo pautado em normas, padroes e requisitos preconiza-dos pela sociedade brasileira de informatica em saude. Anais SULCOMP, 5.
SILVA, A. (2010). Desenvolvimento e integracao de um sistema web a um aplicativodesktop como desenvovimento no gerenciamento municipal de centro de saude.
Sklar, J. (2001). Cascading Style Sheets. Course Technology Press.
Vieira, P. V., Raabe, A. L. A., and Zeferino, C. A. (2010). Bipide–ambiente de desen-volvimento integrado para a arquitetura dos processadores bip. Brazilian Journal ofComputers in Education, 18(01):32.
ZANDONADI, F. H. M. (2014). Sistema para gerenciamento de farmacias publicas utili-zando software.
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Telefonia digital de baixo custo com VoIP e Raspberry: um
estudo de caso no IFPI campus Angical do Piauí
Francisco Alysson da S. Sousa1, Matheus Lopes Pereira
2
1Coordenação de Tecnologia da Informação – Instituto Federal do Piauí(IFPI) Campus
Angical
Caixa Postal 64.410-000 – Angical do Piauí – PI – Brazil
2Licenciatura Plena em Física – Instituto Federal do Piauí(IFPI) Campus Angical
[email protected], [email protected]
Abstract. This study aimed to analyze the benefits of VoIP technology as a low
cost alternative to an institutional telephony service managed by Raspberry
minicomputers and ATA adapters, the case study was based on the Angical
campus of the Federal Institute of Piauí. The exploratory method described
the technical scenario, the current operating model and its costs. In order to
obtain data, the analysis of current contracts complements the justification
and the conclusions show the technical feasibility, the prognosis of the
reduction of costs in relation to conventional telephony besides the low
investment necessary for the conversion of the modes of operation when using
the network infrastructure existing data.
Resumo. Este trabalho teve o objetivo de analisar os benefícios da tecnologia
VoIP como alternativa de baixo custo a um serviço de telefonia institucional
gerenciado por minicomputadores Raspberry e adaptadores ATA, o estudo de
caso teve como cenário o campus Angical do Instituto Federal do Piauí. Por
meio do método exploratório foram descritos o cenário técnico, o modelo de
operação atual e seus custos. Na obtenção de dados, a análise de contratos
vigentes complementa a justificativa e as conclusões evidenciam a viabilidade
técnica, o prognóstico da redução de custos em relação à telefonia
convencional além do baixo investimento necessário á conversão dos modos
de operação ao se utilizar a infraestrutura da rede de dados já existente.
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1. Introdução
A necessidade de comunicação pode ser considerada uma característica natural do ser
humano, as formas de expressão, independente do meio, sempre carregam a
intencionalidade de transmitir algo, quase sempre uma busca de um retorno. Para Feil
(2013), a comunicação pode ser definida como uma condição humana, pois para o autor,
teríamos nessa habilidade um fator determinante para alcançarmos os atuais níveis de
desenvolvimento social e tecnológico. Em dias atuais, podemos destacar a interatividade
como característica indispensável ao êxito de um processo comunicacional sendo
reforçado, como destaca Primo (1999), pela perspectiva interacionista da cognição
humana ao afirmar que grande parcela da capacidade de percepção de novos
conhecimentos é proveniente de seu potencial de compartilhamento de ideias.
Com as emergentes tecnologias, as formas de comunicação também passaram
por importantes mudanças. Forouzan (2006), nos ajuda a entender o processo que, em
tempos remotos, se limitara ao simples envio ou recebimento da mensagem em sentido
onidirecional (simplex), ou envio e recebimento, não ao mesmo tempo (half-duplex) e o
atual fluxo simultâneo (full-duplex) no qual, emissão e recepção, acontecem
bidireccionalmente. Com a evolução das técnicas de conectividade, a transmissão da
informação tornou-se instantânea e sem limitações geográficas, para Tanenbaum (2003)
isso se torna possível através de um conjunto de dispositivos interconectados que
formam as redes de computadores, permitindo interações em texto, áudio e vídeo e
diversas outras mídias.
O presente trabalho, dentro desse contexto da interação instantânea, delimita-se a
apresentar uma alternativa ao processo de comunicação institucional utilizando-se do
meio telefônico tendo como referência o modo atual de funcionamento do ambiente em
estudo e sua transformação em um cenário digital com o tráfego de voz sobre a rede de
dados em operação no local.
O objetivo geral é apresentar uma alternativa considerada de baixo custo para a
modernização de uma estrutura de telefonia analógica migrando-a para o sistema de
transmissão da voz em pacotes de dados sobre a rede local minicomputadores Rasberry
PI atuando como pequenos servidores de central telefônica e adaptadores ATA para
conexão dos aparelhos telefônicos convencionais à rede. Destacando a viabilidade
financeira, a ideia é demonstrar ser possível a digitalização de uma rede de ramais
analógicos sem a necessidade de grandes investimentos utilizando a própria
conectividade já operacional no prédio.
Esta proposta justifica-se por enquadrar-se na constante busca por iniciativas no
âmbito da administração pública que resultem na redução de custos e na otimização da
aplicação dos recursos financeiros de forma que sejam sempre possíveis as inovações
tecnológicas sem a necessidade de aumento do custeio para melhoria da prestação de
serviços à comunidade atendida. Vista a importância da comunicação, a alternativa
apresentada visa facilitar o cotidiano administrativo da instituição considerando a grande
demanda de contatos telefônicos internos e externos e o elevado custo mensal do
serviço. Pretende-se demonstrar que é possível realizar chamadas com a mesma
facilidade do plano de discagem do modo convencional incrementando a este modelo
93
alguns importantes benefícios como prescindir dos serviços da operadora para realizar
ligações internas além do pequeno custo por minuto em ligações externas. Ainda como
justificativa, é válido destacar a limitação decorrente dos poucos pontos fixos disponíveis
para se estabelecer a comunicação nas dependências internas, situação essa motivadora
da constante realização de chamadas com destino a dispositivos móveis que, mesmo
fisicamente próximos, a ligação acontece através do serviço de conectividade externo da
operadora, esse tipo de comunicação corresponde a uma fatia considerável no valor total
da fatura mensal. Nesse ponto em específico, verificamos que é possível configurar
aplicativos para dispositivos móveis que se conectam ao servidor através da rede sem fio,
são os chamados softphones, softwares gratuitos para telefonia VoIP.
A metodologia aplicada pode ser caracterizada como exploratória baseada em um
ambiente educacional onde há em funcionamento o modelo analógico de telefonia
convencional dispondo de apenas 4 linhas fixas para atender pelo menos 10 setores.
Inicialmente foi mapeado o ambiente administrativo para definição da localização e
quantidade de aparelhos, verificaram-se as condições do cabeamento e a conexão destes
até a central telefônica interna, conhecida tecnicamente como Private Branch Exchange
– PBX, a pesquisa de orçamento foi então realizada para fundamentar a etapa
comparativa de investimentos. A coleta de dados teve como base o estudo técnico
realizado seguido pela a análise de contratos vigentes referentes aos custos mensais, os
investimentos necessários à implantação da proposta assim como o comparativo
orçamentário entre os dois modelos, o analógico e o digital.
2. Tecnologia VoIP
A referida técnica de codificar, transmitir e decodificar a voz sobre redes IP –
Voice Over Internet Protocol ou Voz sobre Protocolo de Internet – VoIP, representa um
novo tempo no serviço de telefonia ao permitir o transporte do áudio em formato de
dados paralelamente às demais informações trafegadas em uma rede, Moraes e
Fernandes (2010) ressaltam que essa característica técnica e operacional significa uma
alternativa de baixo custo para a comunicação remota. Reforçando essa tendência
mundial no mercado de telefonia, um relatório disponibilizado por pesquisadores da
JuniperResearch1 ainda em 2014, destaca uma importante mudança nas estratégias de
negócios entre as operadoras de redes móveis onde, segundo o documento, o serviço de
voz na internet movimentou aproximadamente $ 20 bilhões em investimentos de
infraestrutura até o final de 2018, isso demonstra o quanto a telefonia digital tem
conquistado seu espaço no marcado. Ainda sobre os benefícios, Abreu (2017) destaca a
vantagem da realização de chamadas diretamente entre pontos, bastando para isso, uma
conexão local (ramais internos) ou a conexão à internet para que ligações externas (longa
distância) sejam completadas, dispensando assim, o uso da complexa infraestrutura que
envolve uma rede de telefonia convencional. Keller (2011) explica o protocolo e a
padronização mundial de suas respectivas regras que, ao serem corretamente
implementadas, permitem a captura, organização em pacotes, o tráfego e a decodificação
1 https://www.juniperresearch.com/press-release/mobile-voice-pr1
94
para que a voz seja reproduzida no destino. Veras e Júnior (2015) abordam também o
funcionamento da tecnologia considerando o fluxo de comunicação em camadas
preconizado pelo modelo de referência OSI2 no qual, a nível da camada de sessão, o
serviço executa o Session Initiation Protocol – SIP, responsável por gerenciar a
sinalização na troca de mensagens entre os pontos durante uma comunicação e o Real-
Time Transport Protocol – RTP, que atua na camada de transporte e através do qual
acontece o empacotamento e a transmissão da voz sobre uma rede IP.
Podemos então realizar uma comparação, em detalhes técnicos, entre o modo
convencional e o digital assegurando a propensão e vantagens condizentes a esta última.
O serviço de telefonia convencional ou telefonia fixa analógica tem como base de
funcionamento a técnica de transmissão denominada comutação por circuitos, Rocha
(2005) explica que esse tipo de conexão representa a alocação de recursos através de
uma interligação física permitindo o tráfego da voz até o receptor, esse modelo de
comunicação é internacionalmente definido como Rede de Telefonia Pública Comutada -
Public Switched Telephone Network – PSTN. O referido autor esclarece que o fluxo
nesse sistema analógico acontece a partir de centrais telefônicas locais, como nas
dependências de um prédio, estas se conectam as centrais de trânsito, que possuem uma
hierarquia superior na estruturação da rede, e estas por sua vez se comunicam com as
centrais locais de destino, possibilitando o estabelecimento da comunicação através de
um caminho físico dedicado. Assim, “[...] o tráfego de voz pode fluir entre as centrais
possibilitando o estabelecimento de chamadas entre usuários atendidos por centrais
distintas, mediante um plano de encaminhamento adequado.” (ROCHA, 2005. p. 63).
Embora as referidas redes PSTN tenham sua estabilidade e o domínio da
comunicação por voz perdurados durante muitas décadas, a tendência no campo
tecnológico das telecomunicações é o surgimento das chamadas redes convergentes, ou
seja, as operadoras perceberam a nova demanda emergente dos serviços de voz pela
internet e passaram a realizar altos investimentos nas tecnologias que viabilizam a
unificação dos meios de transmissão nos quais pode ocorrer o tráfego de voz e dados em
uma mesma infraestrutura de conexões. Esse modo de operação alavancou, em
contraponto ao analógico, a telefonia digital ou telefonia IP que Vetter (2015) define
como sendo a nomenclatura ideal para se referir a aplicação da tecnologia de voz sobre o
protocolo de internet, esse tipo de comunicação é realizada sobre processo descrito
como comutação por pacotes, onde o alocação do espaço necessário à transmissão é
realizada sob demanda, o que otimiza o uso do meio. Na explanação de Vetter (2015, p.
25) destaca-se de forma clara o dois principais protocolos utilizados em uma
comunicação VoIP, sendo o mais utilizado para etapa de sinalização, o SIP3,
estabelecendo e gerenciando a chamada (sessão) desde o seu estabelecimento inicial até
a finalização e durante essa conexão a voz digitalizada é transmitida em pequenos blocos
denominados pacotes de dados RTP4, via camada de transporte. No dispositivo do
usuário final a voz é capturada, digitalizada e reproduzida pelos codificadores de
decodificadores de áudio - CODECs. Esse componentes realizam a conversão da voz
2 Open System Interconnection – https://www.iso.org/ics/35.100/x/ 3 Session Initiation Protocol – Protocolo de Inicialização de Sessão 4 Real-time Transport Protocol - Protocolo de Transporte em Tempo Real
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analógica (emissor) em sequência de bits digitais e esses dados, após chegarem ao
destinatário (receptor), passam pelo processo inverso de decodificação e reprodução.
3. Estudo de caso
O Instituto Federal do Piauí – IFPI, uma instituição pública de ensino com mais de 100
anos de existência, teve seu ápice de expansão registrado a partir do ano de 2008 (MEC,
2016). Nesse período, houve a descentralização das unidades de ensino passando de 03
para os atuais 21 presentes em 19 cidades. Esse processo de interiorização ao tempo que
significava um contributo para desenvolvimento educacional da região apresentava um
enorme desafio técnico relacionado ao processo de comunicação e conectividade. A
prestação do serviço de telefonia e internet foi por um longo período operacionalizado
pelo grupo surgido a partir das privatizações no setor, essa exclusividade de operação no
mercado local representavam um alto custo ao usuário final.
Diante dessa onerosa realidade, em meados de 2013 a Diretoria de Tecnologia da
Informação – DTI, deu início ao projeto de modernização da telefonia, o objetivo inicial
seria a interconexão das unidades por meio da tecnologia VoIP utilizando a
infraestrutura da rede de dados existente para realização de chamadas entre campi para,
em seguida, permitir chamadas externas por meio do serviço de encaminhamento de
chamadas VoIP da Rede Nacional de Ensino e Pesquisa – fone@RNP.
Os maiores desafios estavam na situação dos insuficientes links de internet e na
necessidade de aquisição de equipamentos, o projeto inicial contemplou os campi com
aparelhos digitais (telefone IP), porém em quantidade inferior à demanda. Nesse cenário,
a existência de aparelhos de telefonia fixa nos campi despertou a motivação para esse
projeto pela possibilidade de utilizá-los como ramais VoIP por meio de adaptadores
ATA, Abreu (2017), enfatiza que isso potencializa a infraestrutura atual a um custo
muito baixo dispensando a aquisição dos terminais. Propomos aqui o uso de
minicomputadores modelo Raspbery PI, pois nessas simples placas constatamos ser
possível dispor um serviço em rede como um provedor SIP5 através do sistema RasPBX
- uma versão adaptada especificamente para este hardware.
Para o teste funcional foi instalado no Raspberry o sistema RasPBX6, esta
aplicação disponibiliza, via rede, uma central telefônica digital – PBX IP – na qual o
ramais virtuais são configurados. Para permitir o uso de aparelhos convencionais, foi
usado um adaptador ATA modelo Linksys 2102, esses possuem conector RJ 11 – liga-se
ao telefone - e o conector RJ 45 para conectá-lo à rede de dados. A configuração do
servidor pode ser realizada via protocolo SSH ou pela interface web através do endereço
IP do servidor, onde, nos testes foram configurados dois ramais com os números 1021 e
1022 e finalmente realizou-se uma chamada de voz entre estes, o objetivo foi mostrar a
facilidade de discagem e qualidade do áudio nas ligações.
5 Session Initiation Protocol – Protocolo de inicialização de sessão 6 http://www.raspberry-asterisk.org/
96
3.1 Metodologia
Com a característica exploratória, o método aplicado para elaboração deste trabalho tem
como fundamento a execução de uma proposta com a finalidade de aproveitar a atual
rede de dados e os existentes aparelhos de telefonia fixa para conversão operacional
destes em ramais digitais e assim tornar possível a migração do analógico tráfego de voz
para a transmissão em formato de pacote de dados sobre redes IP, conforme explica
[ABREU, 2017]. O procedimento inicial foi realizar o levantamento técnico da
infraestrutura de equipamentos existentes que garantem o funcionamento do sistema de
telefonia assim como a conexão local e à internet provida por este mesmo meio através
da utilização de circuito de dados e fibra óptica. Visto o material, a pesquisa de
orçamento foi realizada para fundamentar a etapa comparativa de investimentos a fim de
justificar a opção pela alternativa. Para obtenção das informações de valores foram
analisados os contratos vigentes relativos à prestação dos serviços existentes, verificou-
se o documento nº 02/2012 referente telefonia fixa e o de nº 03/2012 referente ao serviço
de conectividade dos quais foram extraídos os seguintes dados contidos na Tabela 1:
Tabela 1: Serviços com contratos vigentes
INTERNET
MEIO LINK OPERADORA CUSTO MENSAL
Circuito de Dados 2 Mbps Oi R$ 5.000,00
Fibra óptica 100Mbps RNP R$ 00,00*
TELEFONIA
MODO QUANTIDADE DEMANDA CUSTO MENSAL
Analógico 4 10 R$ 1.500,00
Os dados obtidos através dos levantamentos realizados possibilitaram construir a
visualização de detalhes a respeito dos investimentos necessários à implantação da
alternativa no ambiente local em estudo. Uma informação importante que pode ser
extraída dos contratos analisados, diz respeito ao custo mensal com telefonia fixa para o
campus, aproximadamente R$ 1.500,00 como pode ser visualizado na tabela 1, nesse
item de faturamento, o documento verificado cobra por uma quantidade previamente
97
estipulada de minutos/mês quando raramente esse consumo é atingido. Diante das
informações expostas, temos como alternativa de baixo custo de aquisição a
argumentada proposta em foco neste projeto. Esta opção, além da viabilidade de
implantação, tem como outra vantagem possuir como base a estrutura existente da rede
analógica na qual o aproveitamento dos aparelhos telefônicos já disponíveis seria
possível com a aquisição mínima conforme a tabela 2 a seguir:
Tabela 2: Proposta de baixo custo
ITEM DESCRIÇÃO DEMANDA DISPONÍVEL V.UNITÁRIO TOTAL
01 Telefone fixo
analógico
10 10 30,00 00,00
02 Adaptador ATA 10 0 150,00 1.500,00
03 Minicomputador
Raspbery
1 0 240,00 240,00
04 Gateway FXS 1 0 1.000,00 1.000,00
TOTAL 3.740,00
3.2 Análise e discussão dos resultados
Considerando o ambiente completo da instituição com os atuais 21 campi em
funcionamento, teríamos a necessidade de disponibilização orçamentária em torno dos
R$ 126.000,00 para implantação de uma solução comercial baseada em valores atuais de
mercado, considerando o cenário de contenção de gastos recomendado pelo Governo
Federal através do Ministério de Educação – MEC (mantenedor da instituição em
análise) na portaria nº 28 de 16 de fevereiro de 2017 (BRASIL, 2017), a execução de
uma solução coorporativa se tornaria uma opção inviável, essa afirmação tem como
base o registro de indeferimentos recentes relacionados ao custeio de projetos. Já em
relação à proposta objetivo deste trabalho a redução de custos ainda na etapa de
aquisição e implantação é bastante significativa e os detalhes podem ser observados no
gráfico 1:
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Gráfico 1: Investimentos
Uma vez viabilizada e com a homologação técnica do serviço proposto
concluída, tem-se como meta inicial o foco nos custos originados pelas chamadas
internas, conforme mencionado entre as problemáticas citadas, para as quais se projeta
uma redução de aproximadamente 100% nesse tipo de tarifação, considerando para
alcançar esse resultado que o fluxo de comunicação interna entre ramais digitais fará uso
somente do serviço de rede local, ou seja, no espaço interno do campus teremos ramais
fixos e móveis conectados. Outro fator técnico que pode ser destacado ao se verificar as
informações analisadas durante a realização desta pesquisa é a possibilidade de
implantação da referida alternativa tecnológica nas demais unidades que compõem a
instituição, essa expansão permitiria a conexão direta entre os outros campi via link de
internet e consequentemente permitiria a realização de chamadas sem custos, pois nesse
cenário a conexão entre ramais, mesmo pertencentes a centrais diferentes teria como
condição funcional a dependência exclusiva da internet operando como meio de
transmissão. Esse modelo operacional fundamenta a proposta de benefícios resultante da
convergência de redes abordada como tendência no projeto.
4. Considerações finais
Diante da argumentação exposta neste trabalho foi possível concluir que o objetivo de
modernizar e ampliar o sistema de telefonia local é uma alternativa técnica e
financeiramente viável optando-se pela telefonia digital a partir de aparelhos analógicos.
As placas de minicomputadores modelo Raspbery PI, mesmo em dimensões compactas
(13x10cm), possuem a configuração de hardware suficiente para gerenciar o serviço de
central telefônica digital provido pelo sistema RasPBX tendo em vista que essa aplicação
foi desenvolvida especialmente para o minicomputador, essa versão incorpora os
software Asterik como núcleo e o Freepbx como interface web de gerenciamento. Com
esses serviços em execução observamos um consumo de memória inferior a 50% (490
MB) da capacidade original da placa (1 GB). Constatou-se também que a existente
99
infraestrutura da rede de dados local permite a conexão dos dispositivos de forma a
atender a demanda da localização dos ramais e a interligação destes a central e nesse
aspecto técnico há uma considerável economia e consequentemente uma importante
contribuição para a viabilidade da proposta diante da não necessidade de investimentos
em cabeamento de uma nova rede.
Identificamos ainda que o baixo custo de aquisição e implantação da proposta
apresenta-se com uma oportuna solução diante das políticas governamentais de
limitações orçamentárias tornando viável, dentro deste cenário administrativo, a
migração do atual e custoso sistema de telefonia para a tecnologia que propõe,
inicialmente, a realização de chamadas internas através da própria rede local ao tempo
em que se abre a possibilidade de chamadas externas através do serviço visto que a
unidade de ensino já custeia o link de internet necessário como redundância (em caso de
indisponibilidade do principal) enquanto o link de maior capacidade disponível
(100Mbps) torna perfeitamente operacional o tráfego adicional de pacotes de dados
resultantes da digitalização e transmissão da voz.
Como implementação futura pretendemos realizar os testes de conectividade
entre a solução de telefonia digital interna, apresentada como proposta inicial desse
trabalho, integrando-se com o recurso de conectividade externa por meio do serviço
VoIP (fone@RNP), um projeto desenvolvido com o objetivo de prover comunicação
telefônica digital e se apresenta como uma alternativa acadêmica colaborativa gerenciada
pela Rede Nacional de Ensino e Pesquisa - RNP disponibilizada às instituições vinculadas
como o Instituto Federal do Piauí. Com essa expansão a ser executada como passo
seguinte, será tecnicamente possível completar chamadas externas de longa distância por
um custo mínimo por minuto nas ligações realizadas para os demais destinos que
possuem instituições atendidas pelo serviço.
Referências
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Julho.
101
Sistema de Analise de Dados Atraves de Uma Rede NeuralArtificial MLP na Predicao de Doenca CardıacaRhyan Ximenes de Brito1, Janaide Nogueira de Sousa Ximenes 2,Paulo Henrique Araujo da Silva 3, Ronieri Nogueira de Sousa 4
1Instituto Federal de Educacao, Ciencia e Tecnologia do Ceara (IFCE)CE-187, s/n - Estadio, – CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
2 Faculdade IEducare (FIED) – Rua Conselheiro Joao Lourenco,406 - CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
3 Faculdade IEducare (FIED) – Rua Conselheiro Joao Lourenco,406 - CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
4 Faculdade IEducare (FIED) – Rua Conselheiro Joao Lourenco,406 - CEP 62320-000 – Tiangua – CE – Brasil
{rxbrito,nogueirajanaide,paulohenriq91,nsronieri}@gmail.com
Abstract. Artificial Neural Networks has been outstanding in solving severalproblems. In this perspective a study was carried out through the implemen-tation of MLP (Multilayer Perceptron) network, aiming to use it as an aid inthe identification of people with or without cardiac problems, with emphasis onthe training and test to classify these individuals. The methodology was imple-mented based on 270 samples and 14 attributes, using the Matlab R2015a tool.There were 10 training sessions with balanced and normalized data. The resultswere statistically analyzed based on the percentages of correctness and errorsof the implemented network, obtaining a measure of quality reached.
Resumo. As Redes Neurais Artificiais tem-se destacado na resolucao dediversos problemas. Nessa perspectiva realizou-se um estudo atraves daimplementacao da rede MLP (Multilayer Perceptron), objetivando usa-la comoauxılio na identificacao de pessoas com ou sem problemas cardıacos, comenfase no treinamento e teste para classificacao desses indivıduos. A metodo-logia foi implementada com base em 270 amostras e 14 atributos, utilizando aferramenta Matlab R2015a. Foram feitos 10 treinamentos com os dados balan-ceados e normalizados. Os resultados foram analisados estatısticamente combase nos percentuais de acertos e erros da rede implementada, obtendo-se umamedida da qualidade atingida.
1. IntroducaoAs doencas cardiovasculares apresentam as mais altas taxas de morbimortalidade emtodo o mundo, desde a decada de 1960, representando uma das principais causas depermanencia hospitalar prolongada e de gastos publicos com hospitalizacoes, um onuseconomico que tem apresentado um crescimento exponencial nas ultimas decadas. NoBrasil, as doencas cardiovasculares respondem por aproximadamente 70,0% dos gastosassistenciais com a saude e de acordo com as projecoes para o ano 2020, permanecerao
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como causa principal de mortalidade e de incapacitacao. Apesar dos elevados investi-mentos para o controle dessas doencas, as taxas de morbimortalidade tem sofrido poucasalteracoes nas ultimas decada [de Oliveira Castro et al. 2016].
Por outro a lado a busca por diagnostico e estritamente clınica, dessa forma, ainvestigacao sobre a identificacao precoce de problemas cardıacos representam uma prio-ridade na saude publica. Alem disso, um diagnostico e tratamento precoce podem ter umimpacto economico positivo, tornando possıvel a reducao de custos com tratamentos depessoas cardıacas[Souza 2016].
As doencas cardıacas encontram-se entre as mais comuns afeccoes do mundo mo-derno e, geralmente, causam grande impacto emocional nos pacientes, incluindo o es-tresse [de Resende and Teixeira 2017].
O diagnostico de uma cardiopatia fundamenta-se na historia clınica, associado aidentificacao de sinais e sintomas, sendo o cateterismo cardıaco o exame padrao-ouro parao diagnostico da doenca arterial coronariana [de Oliveira Castro et al. 2016].
Nesses termos o uso de tecnicas computacionais que auxiliem no processo de di-agnostico de problemas cardıacos tornam-se importantes, pois a partir da analise de dadoscomo: tipo de dor no peito; pressao arterial em repouso; soro colestoral em mg/dl; acucarno sangue em jejum maior que 120 mg/dl; resultados eletrocardiograficos em repouso;frequencia cardıaca maxima atingida; angina induzida pelo exercıcio, entre outros, o es-pecialista pode ser acessorado para o fechamento do diagnostico [Dua and Graff 2017].
Este estudo busca implementar e analisar uma rede neural MLP (Multilayer Per-ceptron), objetivando usa-la como auxılio na identificacao de pessoas com ou sem pro-blemas cardıacos, com enfase no treinamento e teste, de forma a auxiliar na classificacaodesses indivıduos. A metodologia foi implementada com base em um grupo de indivıduosdo banco de dados publico intitulado ”Statlog (Heart) Data Set ”obtido atraves do site,http://archive.ics.uci.edu/ml/index.php composto por 270 amostras e 14 atributos, utili-zando a ferramenta Matlab R2015a. Foram feitos 10 treinamentos com os dados balan-ceados e normalizados. Os resultados foram analisados estatısticamente com base nospercentuais de acertos e erros da rede implementada, obtendo-se uma medida da quali-dade atingida dos resultados obtidos.
A motivacao para este trabalho esta relacionada a importancia da aplicacao detecnicas de Inteligencia Artificial e mineracao de dados em situacoes que possam trazerrespostas do ponto de vista qualitativo no cerne a saude ou bem-estar de pessoas comproblemas cardıacos.
Este trabalho esta dividido em seis secoes. A secao 3 descreve os sintomas rela-cionados a problemas cardıacos. A secao 4 descreve a metodologia utilizada. A secao 5apresenta os resultados e discussoes. Por fim, a secao 5 apresenta as conclusoes.
2. Trabalhos Relacionados
Esta secao apresenta uma revisao bibliografica sobre a utilizacao de tecnicas de Inte-ligencia Artificial em especial as redes neurais, como mecanismo de apoio a resolucaodos mais diferentes tipos de diagnosticos, com diferentes abordagens e perspectivas. Aanalise dos trabalhos relacionados cobre algumas abordagens na Informatica Medica.
103
[Raut and Dudul 2008] classificaram arritmias cardıacas utilizando redes neuraisartificiais (RNA) com algoritmo de propagacao retrograda. Para a classificacao multiclasse, utilizaram um metodo contra repouso para classificar 16 arritmias diferentes queincluem ritmo sinusal normal, alteracoes isquemicas, infarto mio, bradicardia sinusal, ta-quicardia sinusal, contracao ventricular prematura, contracao prematura supraventricular,bloqueio de ramo, fibrilacao atrial, flutter, hipertrofia ventricular esquerda e bloqueio atri-oventricular. O classificador MLP proposto garantiu uma estimativa verdadeira dos limi-tes de decisao complexos, capacidade de discriminacao notavel superando o desempenhoestatıstico.
[Santos et al. 2005] propuseram um sistema com uma base de dados desenvolvidae utilizada para prover um modelo neural para o diagnostico de hepatite A. Fornecendoa classificacao do indivıduo (soropositivo ou soronegativo) e a probabilidade de o in-divıduo ser soropositivo, permitindo uma melhor identificacao da condicao especıfica doindivıduo.
[Cunha et al. 2010] coletaram dados no site do Ministerio da Saude, SIVEP -Malaria entre 2003 e 2009. Estruturaram uma rede neural artificial com tres neuroniosna camada de entrada, duas camadas intermediarias e uma camada de saıda com umneuronio. No treinamento, utilizaram o metodo backpropagation, com taxa de aprendi-zado de 0,05 e momentum 0,01. O criterio de parada foi atingir 20.000 ciclos. Os dadosde 2003 a 2008 foram utilizados para treinamento e validacao. Os resultados para todosos perıodos previstos mostraram que as redes neurais artificiais obtiveram um menor erroquadratico medio e erro absoluto quando comparado com o modelo de regressao para oano de 2009.
3. Sintomas Relacionados a Problemas Cardıacos
De acordo com [Rique et al. 2002] as doencas cardiovasculares constituem a principalcausa de mortalidade no mundo e o seu crescimento significativo nos paıses em desen-volvimento alerta para o potencial impacto nas classes menos favorecidas. Influenciadaspor um conjunto de fatores de risco, mediante alteracoes no estilo de vida, como a dietaadequada e o exercıcio regular.
Para [Siqueira et al. 2017] os problemas cardıacos sao as maiores causas deinternacoes hospitalares no Brasil e dados recentes do IBGE mostram que o Brasil estamudando muito rapidamente a sua estrutura etaria, aumentando a proporcao de idosos e aexpectativa de vida do brasileiro. Assim o envelhecimento tende a aumentar a incidenciade (Doencas Cardiovasculares) e consequentemente os seus custos de forma exponencial.
De acordo com [Lima 2018], alguns fatores podem contribui para que indivıduospossuam maiores chances de sofrer com doencas do coracao, como por exemplo: aque-les que tem antecedentes familiares com problemas de coracao, os que estao acima dopeso ideal, fumam e possuem outras doencas associadas, como diabetes, hipertensao eaterosclerose.
3.1. 12 Sinais que Podem Indicar Problemas no Coracao
Para [Lima 2018] os itens abaixo devem ser observados e acompanhado com cuidado poispodem esta associados a problemas cardıacos:
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1. Ansiedade: Um ataque cardıaco pode causar muita ansiedade e medo da morte,momentos antes de ocorrer;
2. Desconforto no peito: Sintoma classico de um ataque cardıaco;3. Tosse persistente: Pode ser o resultado do acumulo de lıquidos nos pulmoes,
devido a insuficiencia cardıaca;4. Tontura: Sentir-se tonto e chegar a desmaiar pode ocorrer momentos antes de
um ataque cardıaco ou em casos como arritmia ou hipotensao;5. Fadiga: Sentir-se muito cansado o tempo todo pode indicar insuficiencia cardıaca,
no entanto este sintoma e comum em outras doencas como depressao e anemia.6. Nausea ou falta de apetite: Pode estar relacionada com o inchaco abdominal
causado pela retencao de lıquidos ou associada a dor do infarto;7. Dor em outras partes do corpo: A dor pode comecar no peito espalhando-se
para os ombros, bracos, cotovelos, costas, pescoco, mandıbula ou abdomen ouestar relacionada a um ataque cardıaco;
8. Pulso rapido e irregular: Quando acompanhado de fraqueza, tonturas ou dificul-dade em respirar pode ser evidencia de um ataque cardıaco, insuficiencia cardıacaou uma arritmia.
9. Falta de ar: Pode indicar o inıcio de um ataque cardıaco;10. Suor frio repentino: Pode indicar um infarto, hipotensao, hipertensao ou arrit-
mia;11. Inchaco: Inchaco das pernas e dos pes pode ser sinal de insuficiencia cardıaca,
pois esta doenca pode causar retencao de lıquidos;12. Fraqueza extrema: Pode ocorrer nos dias que antecedem um ataque cardıaco ou
associada a insuficiencia cardıaca ou hipotensao;
[Lima 2018] enfatiza que quanto maior o numero de sintomas que sentir, maio-res sao as chances de apresentar um quadro de insuficiencia cardıaca, ou mesmo ataquecardıaco. Salientando a importancia de uma avaliacao minuciosa e consequente trata-mento com o cardiologista. E importante lembrar que mulheres morrem mais de infartodo que os homens.
4. MetodologiaPara o estudo proposto utilizou-se a seguinte abordagem: Prepracao da base de dados edescricao da ferramenta utilizada, treinamento e teste utilizando a rede neural artificialMLP.
4.1. Preparacao da Base de Dados e Descricao da Ferramenta UtilizadaPara a implementacao do projeto foi utilizada a ferramenta Matlab R2015ausando o banco de dados publico ”Statlog (Heart) Data Set” encontrado nosite, https://archive.ics.uci.edu/ml/datasets/Statlog+%28Heart%29, criada por[Dua and Graff 2017], com 270 amostras compostas de 14 atributos. Na base utili-zada existem 120 amostras de indivıduos com problemas cardıacos, representando cercade 44,44% do total de amostras e 150 de indıviduos nao cardıacos o que equivale a55,56%.
Os dados da camada de entrada foram normalizados e para o treino da redeutilizou-se 85% da base de dados e para o teste 15%, com 10 treinamentos sucessivos.Os dados utilizados para o teste foram balanceados de modo que possuissem indivıduos
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cardıacos e nao cardıacos proporcionalmente. Para cada treino realizado foi criada umamatriz de confusao, que representa os valores reais e valores preditos pelo classificadorutilizado.
4.2. Redes Neurais Artificiais Multilayer Perceptron(MLP)
A pesquisa em redes neurais artificiais sofreram um grande decrescimo em virtude decrıticas de nomes importantes, como Minsky e Papert (1969), sobre as limitacoes do per-ceptron para problemas mais complexos. Entretanto, na decada de 1980, alguns gruposde pesquisadores redescobriram o algoritmo de retropropagacao de erros de Bryson e Ho(1969), o que permitiu o treinamento de redes perceptron multicamadas ou MLP (Multi-Layer Perceptron) [Backes and Sa Junior ].
Sabe-se que para uma rede neural ter sucesso na resolucao de problemas praticos,e necessario que consiga representar funcoes lineares e nao-lineares, assim como oalgoritmo de treinamento deve ser suficientemente robusto e generico, nao restrin-gindo a eficacia na resolucao de problemas. As redes neurais de multiplas camadas,com o algoritmo para treinamento back-propagation, contemplam essas caracterısticas[Vieira et al. 2016].
Para [Backes and Sa Junior ] as redes MLP podem ser dividida em tres partes:camada de entrada, camadas ocultas e camada de saıda. A camada de entrada serve sim-plesmente para receber os valores dos vetores de caracterısticas; as camadas ocultas fazemum processamento nao linear dos vetores de caracterısticas, fornecendo dados elaboradospara a camada de saıda; e a camada de saıda, como o proprio nome sugere, faz o processa-mento final dos dados e fornece as saıdas da rede neural. A Figura 1 mostra um exemplode rede MLP com uma camada oculta .
Figura 1. Topologia Rede Neural MLP
As redes MLP tem sido aplicadas com sucesso para resolver diversos problemasdifıceis, atraves do seu treinamento de forma supervisionada com um algoritmo muitopopular conhecido como algoritmo de retropropagacao de erro (error back-propagation).Este algoritmo e baseado na regra de aprendizagem por correcao de erro [Haykin 2007].
106
4.3. Treimento e Teste com a Base de Dados Utilizando a Rede MLP
A Figura 2 mostra a arquitetura da rede MLP utilizada, com 13 neuronios de entrada, 2camadas ocultas com 10 neuronios cada e uma camada de saıda com 2 neuronios. Para otreinamento da rede MLP utilizou-se 15.000 epochs. Salienta-se que outras configuracoesforam utilizadas para treinamentos e testes, porem a que obteve os melhores resultadosfoi a configuracao acima descrita.
Figura 2. Arquitetura Rede Neural MLP Utilizada
5. Resultados e DiscussoesOs resultados foram obtidos com base no treinamento e teste da rede neural artificial MLP,obtendo porcentuais de acuracia significativos, com base no data set utilizado.
A tabela 1 mostra os resultados obtidos atraves de 10 treinamentos realizadoscom a arquitetura de rede neural MLP, onde o pior resultado apresentou um percentual deacertos em torno de 77,4% e taxa de erros de 22,6%. Ja o melhor resultado foi em tornode 84,4% de acertos e 15,6% de erros, por fim o resultado medio ficou em torno de 81,7%para a taxa de acertos e 18,3% para a taxa de erros.
Tabela 1. Tabela com resultados dos treinamentos (MLP)
A Figura 3 mostra o resultado obtido no melhor caso com 84,4% de acertos e15,6% de erros. Esse foi o melhor resultado obtido, mesmo com os dados normalizadose balanceados de forma proporcional com relacao ao numero de indivıduos cardıacos enao cardıacos, onde a linha 1 representa os indıviduos nao cardıaco (150) e a linha 2 oscardıacos (120).
A Figura 4 mostra o resultado obtido no treinamento onde caracterizou-se como opior caso com 77,4% de acertos e 22,6% de erros. Esse resultado foi obtido entre tantos
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Figura 3. Melhor caso (MLP)
outros realizados, de um total de 10 treinamentos, a linha 1 representa os indıviduos naocardıaco (150) e a linha 2 os cardıacos (120).
Figura 4. Pior caso (MLP)
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6. Conclusoes
Este artigo relatou a utilizacao da rede neural artificial MLP como ferramenta de aprendi-zagem de maquina abordando a possibilidade de auxılio na identificacao de pessoas quepossam vir a sofrer de problemas cardıacos com base em dados clınicos. A classificacaofoi realizada com base em um data set composto por 270 amostras de indıviduos comou sem problemas cardıacos. Sendo analisado criticamente os resultados com base naimplementacao da rede, com dados normalizados e balanceados. Forma feitos 10 trei-namentos, comprovando-se que a utilizacao de aprendizagem de maquina e um impor-tante instrumento na triagem clınica de varias doencas como a identificacao de proble-mas cardıacos. Os resultados mostraram-se significativos na medida em que conseguiramidentifcar os indivıduos com base nos dados informados na base de dados.
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110
Sistema de Apoio a Tomada de Decisao e Gestao doConhecimento: Uma Proposta para Auxiliar Alunos e
Orientadores dos Trabalhos de Conclusao de Curso do IFPI
Aureo V. S. Moura1, Jose Roberto M. Q. Junior1, Roberto B. S. Junior1,Andre F. C. Castro1, Willamys Rangel N. de Sousa1
1Curso de Tecnologia em Analise e Desenvolvimento de SistemasInstituto Federal Do Piauı (IFPI) - Floriano, PI - Brasil
{aureovitor,quadrosjunioradits,rbsjr98}@gmail.com.br,
{rangelnunes,andrecastro}@ifpi.edu.br
Abstract. This paper presents the development of a software tool to assist seniorstudents when choosing a topic to addres in theyr bachelor dissertation. Thiskinds of works are developed periodically and they represent a good amountof the knowledge produced in high learning institutions. The Management ofthis asset although, focuses on the final versions overlooking the knowledgeproduced in such early stages like the choosing of topics. It was executed abibliographical survey in topics such as Decision Suport Systems based in Kno-wledge Management. It was opted for the development of a Case Base Reaso-ning, which was tested with satisfactory results, pointing out potential for futuredevelopments.
Resumo. Este artigo apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta para au-xiliar alunos concludentes na escolha de temas de Trabalho de conclusao decurso. Periodicamente estes trabalhos sao produzidos nas universidades repre-sentando boa parte do conhecimento produzido nestas. A gestao deste elementofoca, contudo, nos trabalhos concluıdos desconsiderando etapas iniciais quantoa escolha do tema. Durante o desenvolvimento foi realizado levantamento bi-bliografico a respeito de Sistema de Apoio a Tomada de Decisao baseado emGestao do Conhecimento. Optou-se pelo desenvolvimento de um sistema deavaliacao baseado em casos, que foi testado com resultados parcialmente satis-fatorio, apresentando potencial para futuros desenvolvimentos.
1. IntroducaoNa sociedade do conhecimento as universidades ocupam posicao de destaque. Torna-senecessario entao conceber a informacao e o conhecimento como recursos organizacionaispara melhor atender as missoes de preservar e gerar conhecimento. Nesse contexto, fazsentido observar as praticas e ferramentas da gestao do conhecimento aplicadas ao mundoacademico como meios para potencializar a inovacao e auxiliar os grupos de pesquisa,alunos e professores [Junior et al. 2017, De Carvalho 2000, Silva and Belluzzo 2017].
Parte consideravel da criacao de conhecimento acontece durante as disciplinas detrabalho de conclusao de curso - TCC, os processos de elaboracao, divulgacao, analise
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e critica desses trabalhos cria um ciclo de expansao e reformulacao do conhecimentocientıfico que se retroalimenta (Lopes, 1993 apud CARBONI e NOGUEIRA, 2004).
No processo de elaboracao dos trabalhos de conclusao, os discentes enfrentamalguns obstaculos. Dentre estas podemos identificar dificuldade na escolha e delimitacaode um tema [Carboni and Nogueira 2008]. Esta escolha e uma opcao individual, e se porum lado traz a possibilidade de se trabalhar um tema de escolha propria, tambem trazdificuldades e gera ansiedade.
Considerado o contexto e o problema, este trabalho surge baseado em duaspercepcoes sobre processo decisorio que leva a escolha do tema. A primeira e que asituacao se assemelha a definicao de um problema nao-estruturado fornecida por Gorry eScott Morton (1971) ao argumentarem a necessidade de um termo especıfico para definiros Sistemas de Apoio a tomada de decisao, portanto passıvel de ser abordado por taissistemas. A segunda e que durante este processo alunos e orientadores fazem conexoes,analisam e comparam opcoes e consequencias com base nas fontes de informacao dis-ponıveis a respeito de temas anteriores ou outras fontes de informacao externas, processosque geram conhecimento na definicao de [Davenport et al. 1998] e que no entanto nao ecodificado e utilizado pela instituicao ou por outros alunos.
O presente artigo ira apresentar o desenvolvimento de uma aplicacao voltada paradesktop, que visa a criacao de um sistema de apoio a tomada de decisao capaz de auxiliaros alunos concludentes no processo de escolha do tema para o seu TCC.
2. Fundamentacao Teorica
2.1. Sistemas de Apoio a Tomada de Decisao - SAD
Os Sistemas de Apoio a tomada de Decisao foram definidos originalmente como sistemasinterativos que apoiavam os processos decisorios em problemas cujo processo de solucaonao permitia estruturacao [Gorry and Morton 1989].
O termo aparece pela primeira vez em 1971 na no artigo “Framework for Informa-tion Systems” dos autores Gorry & Scott Morton [Heinzle et al. 2017]. Os autores propu-nham a necessidade de uma nova categoria de sistemas para lidar com problemas diferentedos abordados pelos Sistemas de Informacao Gerencial [Gorry and Morton 1989].
Em outra definicao classica Sprague e Watson (1989) definem os Sistemas deApoio a tomada de Decisao como ferramentas que auxiliam os responsaveis por proces-sos decisorios a enfrentar problemas nao estruturados por meio da interacao entre da-dos, usuario e modelos de visualizacao e analise esquematizados na arquitetura DDM -Dialogos, Dados e Modelos (Figura 1) (Apud HEINZLE, GAUTHIER e FIALHO, 2010).
Considerando o estado da arte no campo pode-se destacar a expansao para ou-tros domınios do conhecimento. Heinze, Gauthier e Fialho (2010) tambem ressaltam aincorporacao dos desenvolvimentos tecnologicos nas areas de Sistemas de Gerenciamentode Bancos de Dados, armazens de dados, Inteligencia Artificial e mineracao de dados. Osautores tambem destacam a importancia das capacidades semanticas para tais sistemas ea crescente incorporacao de ontologias como ferramenta para representar o conhecimentoe permitir inferencias.
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Figura 1. Arquitetura DDMFonte: (SPRAGUE E WATSON, 1989 apud HEINZLE, GAUTHIER e FIALHO,
2010)
2.2. Sistemas de Gestao do Conhecimento – KMS
Informacao e conhecimento sao termos que despertam o interesse de diversos autores bemantes da popularizacao dos computadores. A gestao da informacao tem sua origem nagestao de documentos e e uma disciplina consolidada a mais tempo no mundo academico.Ja a gestao do conhecimento passa a despertar o interesse de diversos autores a partir dadecada de 1980 com destaque para as contribuicoes de pesquisadores de campos comoadministracao e da ciencia da computacao [Barbosa 2008].
Ao longo de seu desenvolvimento os conceitos de Gestao da Informacao e Gestaodo Conhecimento tem apresentado diversos pontos de sobreposicao [Barbosa 2008]. Da-venport e Prusak (1998) ressaltam que embora termos como dado, informacao e conhe-cimento estejam intimamente relacionados eles nao sao similares. E Baroni de Carvalho(2000) ressalta que a forma como estes conceitos sao definidos tem impactado a formacomo o tema e abordado nas ferramentas de gestao.
Essa proximidade conceitual faz com alguns autores definam os sistemas de gestaodo conhecimento como uma camada extra sobre os sistemas de gestao da informacao,sem a qual a primeira nao seria possıvel [De Carvalho 2000]. Nesse sentido se destacaa definicao dada por Murray (1999, apud de Carvalho, 2000) onde a primeira camadacomporta os sistemas de informacao tradicionais, a segunda os atributos do contexto douso da informacao, e a gestao do conhecimento se da pela distribuicao e direcionamentodessas informacoes operados com base nos atributos de contexto.
Seguindo a ideia de distribuicao e direcionamento O’Dell & Grayson (1998, apudGirard e Girard, 2015) definem os sistemas de gestao do conhecimento como as es-trategias para levar informacao e conhecimento as pessoas adequadas e no tempo ade-quado.
Na busca de estabelecer uma sıntese aplicavel Girard e Girard (2015) exploramas definicoes que o conceito tem recebido ao longo dos ultimos 30 anos em diversasareas como recursos humanos, ciencia da informacao, educacao dentre outras. Os autoresdestacam a recorrencia notavel das palavras chave: conhecimento, organizacao, processo,informacao, usar, compartilhar, criar e gestao.
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Com base nesse estudo os autores propoem as seguintes definicoes:
• “Gestao do conhecimento e o processo de criar, compartilhar, usar e gerir o co-nhecimento e informacao em uma organizacao” [Girard and Girard 2015].
• “Gestao do conhecimento e o processo de criar, compartilhar, usar e gerir o co-nhecimento e informacao organizacionais” [Girard and Girard 2015].
Considerando as tecnologias e ferramentas para a Gestao do Conhecimento, osmaiores desafios estao em como obter o conhecimento tacito disperso e representa-lo deforma clara e acessıvel [De Carvalho 2000].
Um dos esquemas conceituais mais simples para solucionar estes desafios e lar-gamente utilizado foi proposto por Nonaka and Takeuchi (1995). O modelo em questaoe baseado nas formas de transferencia de conhecimento tacito e explicito9 (Figura 2)[Sharif et al. 2004].
Figura 2. Modelo conceitual de gestao do conhecimentoFonte: (NONAKA AND TAKEUCHI, 1995 apud SHARIF, MOHAMAD, et al.,
2004)
Considerando o caso especıfico da gestao do conhecimento em instituicoes de en-sino superior Sharif, Mohamad et al. (2004) propoe a aplicacao do modelo de Nonakae Takeuchi (1995 apud SHARIF, MOHAMAD, et al., 2004) a uma variacao dos siste-mas de avaliacao baseado em casos proposta por Weber, R. et al (2001 apud SHARIF,MOHAMAD, et al., 2004). (Figura 3) onde alunos e outros membros nao especialistasparticipariam dos processo socializacao, internalizacao e disseminacao e o externalizacaoseria realizado por especialistas nas areas do conhecimento especıficas (2001 apud SHA-RIF, MOHAMAD, et al., 2004).
Figura 3. Abordagem de licoes aprendidas aplicada ao modelo de Nonaka e Ta-keuchi
Fonte: (SHARIF, MOHAMAD, et al., 2004)
Outra proposta tambem no campo da educacao e apresentada no trabalho de[Lucena et al. 2017] com o desenvolvimento de um sistema de Raciocınio Baseado em
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Casos, organizados segundo uma ontologia proposta para modelar o domınio da educacaoa distancia. A proposta apresenta o ciclo padrao de um RBC, com a retencao de casos,recuperacao de casos similares, reutilizacao e revisao de solucoes propostas.
3. MetodologiaDe acordo com de Carvalho (2000), Clericuzi e de Almeida e Costa (2006) aimplementacao bem sucedida de sistemas de gestao do conhecimento e de sistemas deapoio a tomada de decisao esta relacionada ao entendimento das necessidades especıficasda comunidade a qual se pretende atender.
Portanto, foi realizado um levantamento de dados exploratorio de carater majorita-riamente qualitativo por meio da aplicacao de dois questionarios. No primeiro, disponibi-lizado para os alunos no link (https://goo.gl/forms/KrqofIZUuxRzvE1V2),e o segundo aplicado presencialmente com professores que ministram a disciplina deTCC.
Na posse desses resultados e Com base no levantamento bibliografico e nas ca-racterısticas do problema optou-se por um sistema de apoio a tomada de decisao baseadoem casos passados com foco na identificacao, sugestao de trabalhos similares de conhe-cimento armazenado relativo a esses trabalhos.
Como conhecimento neste trabalho optou-se pela definicao dada por DAVEN-PORT e PRUSAK (1998) de informacao com contexto, experiencia e reflexao. Produtode dialogos e analises de comparacao, consequencias e conexoes.
A importancia das conexoes e a necessidade de conferir capacidade semantica aosistema e permitir inferencias, optou-se por utilizar um grafo de conhecimento como basepara as analises do sistema. Considerando o modelo proposto por Sprague e Watson (1998apud Heinz Fialho 2010) o sistema foi definido da seguinte forma (Figura 4).
Figura 4. Modelo de Sprague e Watson adaptado ao casoFonte: (Autoria Propria, 2018)
Para elaborar o modelo do grafo partiu-se da definicao do trabalho cientıfico comocomposto por de tema, hipotese ou problema, metodo, resultados, analise e conclusoes[Lakatos and de Andrade Marconi 2011]. Foi criado um modelo geral com foco nos ele-mentos que compoe o trabalho e nas categorias destes elementos (Figura 5).
A aplicacao foi desenvolvida usando a linguagem de programacao Java e o fra-mework de interface grafica JavaFX. Para o armazenamento foi construıda uma base dedados relacional com o PostgreSQL, o banco de dados em grafos Neo4J, utilizando alinguagem de graficos declarativos Cypher.
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Figura 5. Modelo do grafoFonte: (Autoria Propria, 2018)
4. Analises e Resultados
A aplicacao desenvolvida contou com 3 telas principais e 5 formularios de cadastro. Foifeito um esforco consciente para fornecer o maximo de informacao util de forma concisa.Na primeira tela estao as funcionalidades de cadastro e login que redirecionam o usuariopara uma tela personalizada onde o usuario verifica as propostas submetidas, as propostasavaliadas e as sugestoes.
Ao clicar em algum destes itens o usuario e redirecionado para uma tela comas informacoes do trabalho. Nesta tela os elementos que o compoe sao apresentadosde forma separada. Durante o desenvolvimento optou-se por nao fazer separacao entreproposta e trabalho identificando como proposta um trabalho no qual falte um elementode categoria resultados.
Os elementos sao armazenados como uma entidade generica e sao identificadosno grafo por meio de uma ligacao com uma categoria especıfica. Foram adicionadas 6categorias raız: justificativa, objetivo, metodologia, resultado, impacto e analise. Nao foidada a opcao de cadastrar categorias raiz mas e possıvel ao usuario cadastrar subcategoriase atribuir a seus elementos. Isto possibilita uma estrutura conforme demonstrado abaixo(Figura 6).
Figura 6. Modelo de Verificacao de SimilaridadeFonte: (Autoria Propria, 2018)
A Similaridade entre os trabalhos foi calculada dividindo-se a quantidade de nodoscategoria compartilhados entre dois nodos trabalho pela total de nodos categoria ligadosaos elementos do trabalho proposto.
Nas pesquisas realizadas com os concludentes do IFPI constatou-se que 70% dosalunos tiveram dificuldade na escolha do tema, contudo apenas 10% tiveram propostas
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rejeitadas. Os dois grupos consideraram como principal dificuldade encontrar referenciassobre e delimitar o tema.
Isto levou a criacao de um nodo especıfico para tema e area do conhecimento.Esta tambem informacao se traduziu na ferramenta na funcionalidade de cadastro e buscade um elemento de categoria fundamentacao pre-definido associado a todos os outroselementos.
Quando indagados sobre as fontes que os ajudaram na definicao do tema, expe-riencias extra academicas e trabalhos anteriores se destacam como fatores mais citados.Nao foi possıvel contudo, modelar uma solucao para tais demandas foi implementadauma relacao de interesse entre usuario e elementos, contudo nao se mostrou promissoradurante os testes.
Foram cadastrados 10 trabalhos nas areas de matematica e biologia e atribuıdasavaliacoes positivas e negativas aleatoriamente, foi selecionado um trabalho e recuperadoavaliacoes de trabalhos similares. O resultado extraıdo destes dados e a relacao estatısticasimples entre a quantidade de trabalhos com avaliacao positiva e negativa em relacao aototal. Durante os testes a ferramenta se mostrou promissora para avaliar similaridade entretrabalhos com elementos de categorias proximas ou que compartilhavam elementos chave,porem apresentou resultados inconsistentes quando os elementos eram mais distantes nografo.
5. Conclusao
A ferramenta atingiu parcialmente os resultados desejados. Foram identificadas duas ne-cessidades: A primeira e a existencia de um sistema de pesos, similar ao proposto porLucena (2017) no seu calculo de similaridade. A segunda e a necessidade de considerara distancia de forma inversamente proporcional entre o nodo compartilhado e o elementodo trabalho. Contudo, estes elementos foram encontrados na literatura sobre o assunto, eserao objeto de trabalho em versoes futuras deste estudo.
Enquanto ferramenta de gestao do conhecimento, uma das principais limitacoes ea plataforma exclusiva em desktop. O elemento de socializacao entre aluno e professor fi-cou prejudicado, representado apenas por meio da avaliacao. A necessidade da captura deconhecimento tacito, bem como do grande numero de usuarios interagindo e alimentandoo banco direciona a ferramenta inevitavelmente para um sistema web.
O trabalho fez uso de um grafo do conhecimento. Na literatura sobre o tema, esteelemento e normalmente tratado como resultado do processamento grafico das instanciasassociadas a uma ontologia. Optou-se por fornecer uma ferramenta mais generica, umavez que foge ao escopo do trabalho o desenvolvimento de uma ontologia. Concluiu-seporem que a fim de obter um resultado mais robusto este e um provavel caminho a seguirem trabalhos futuros.
Existe aı a possibilidade de usar ferramentas de inferencia mais especıficas adap-tadas ao processamento de arquivos OWL (Web Ontology Language) e RFD (ResourceDescription Framework). Este caminho tambem abre a possibilidade de integracao combases de dados construidas em ontologias ja desenvolvidas para o campo da area cientıficacomo a EXPO[Soldatova and King 2006].
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