revista tecnológica e cientí˜ca -...

Vol. II - Ago./Dez. 2015

AUTOMAÇÃO | DESIGN | ELETRÔNICAINFORMÁTICA | MECÂNICA | TECNOLOGIA

N. 2

ISSN 2358-1026

Revista Tecnológica e Cientí�ca

DESIGN &

TECNOLOGIARevista Tecnológica e Científica

R e v . D e s . e T e c n o l . , F r a n c a , v . 2 , n . 2 , p . 1 - 1 4 5 a g o . / d e z . 2 0 1 5

DESIGN &

TECNOLOGIARevista Tecnológica e Científica


v. 2 n. 2 agosto/dezembro 2015

© Copyright 2014 Design & Tecnologia – Revista Tecnológica e Científica é um periódico semestral que publica artigos nas áreas de automação, design, eletrônica, informática, mecânica e tecnologia aplicada a diversas áreas. Qualquer parte desta publicação pode ser reproduzida, desde que citada a fonte.

Reitoria: Prof. Dr. Ester Regina VitaleChancelaria: Dr. Clovis Eduardo Pinto LudovicePró-Reitoria de Pesquisa: Prof. Dr.ª Kátia Jorge CiuffiPró-Reitoria de Ensino: Prof. M.e Arnaldo Nicolella FilhoPró-Reitoria de Extensão: Prof. M.ª Elisabete Ferro de Sousa Touso

Revisão

Marilurdes Cruz Borges

Projeto Gráfico e DiagramaçãoNúcleo de Projetos e Pesquisas de Design

Coordenação:Ana Márcia Zago

Supervisão:Rodrigo Aparecido de Souza

Execução:Letícia Meirelles Junqueira

Catalogação na fonte - Biblioteca Central da Universidade de Franca

DESIGN & TECNOLOGIA: revista tecnológica e científica / Fabiana

Parpinelli Gonçalves Fernandes, organizadora.

v.2, n.2, 2015. Franca, SP: Universidade de Franca, 2015

145 p. ; online

ISSN: 2358-1026

1. Design. 2. Tecnologia. I. Universidade de Franca

CDU - 74:62

Universidade de Franca Av. Dr. Armando Salles de Oliveira, 201Parque Universitário CEP 14.404-600 Franca - SP

PABX (16) 3711-8888/FAX (16) [email protected]


EDITORAFabiana Parpinelli Gonçalves Fernandes

CONSELHO EDITORIALAna Márcia Zago

Antônio Carlos Marangoni

Carlos Alberto Cordeiro de Sá Filho

Fernando Ferreira Del Monte

Henrique José da Silva

Mamoru Carlos Yamada

Maurício Garcia Chiarello

Raimundo Nonato da Rocha Filho

Ricardo David

Vivian Karina Bianchini

Rev. Des. e Tecnol., Franca, v. 2, n. 2, p. 1 - 145, ago./dez. 2015

APRESENTAÇÃO

Design & Tecnologia - Revista Tecnológica e Científica é uma revista online da Universidade de Franca que publica artigos nas áreas de automação, design, eletrônica, informática, mecânica e tecnologia aplicada a diversas áreas de autores brasileiros ou estrangeiros com artigos escritos em Língua Portuguesa ou Língua Inglesa. O periódico é semestral e dedica-se à publicação de artigos resultantes de trabalhos de pesquisa científica ou de artigos técnicos que sejam de real interesse às áreas de publicação desta revista. Os trabalhos enviados para a publicação devem ser inéditos, não sendo permitida a sua apresentação simultânea em outros periódicos. O conteúdo dos trabalhos é de total responsabilidade do(s) autor(es).



PREFÁCIO

A TRÍADE HOMEM-PESQUISA-ENSINO

NA EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA.

Antônio Carlos MARANGONI

A Revista Design & Tecnologia, em seu último prefácio, chamava atenção para um novo design tecnológico: breve nota crítica sobre o progresso tecnológico são inegáveis e não serão aqui discutidos os argumentos sobre a importância da pesquisa, dos conhecimentos gerados e do pessoal formado nas Universidades para o desenvolvimento científico, tecnológico e cultural do País.

A evolução dos conceitos da ciência e tecnologia tem origem nas necessidades e anseios de gerações de cientistas que, ao encontrarem os obstáculos a eles antepostos, vão, na medida em que tomam consciência, lapidando ideias e estruturando o conhecimento. Ajuntando-se a isto, as implicações sociais decorrentes de uma ciência que evolui e altera o comportamento do homem, e, sendo este, por sua vez, o único capaz de fazer história, faz-se necessário, no processo de ensino de qualquer ciência, considerar a tríade homem-pesquisa-ensino. Urge então ter presente a relação afim entre homem, ciência e história. Muitas vezes, por culpa de um ensino ultrapassado, vê-se uma ciência estática, ali, parada, como que concluída, e, portanto, falsa e irreal.

As observações telescópicas de Galileu entre 1609 e 1610 serviram para certificar a ruptura entre a ciência estática e a ciência dinâmica, sedenta por inovações de design e tecnologia, fato este que mudou a história da humanidade, assim como neste momento em que estou escrevendo este


prefácio o mundo recebe a notícia da constatação experimental das ondas gravitacionais que foram previstas por Einstein há quase um século em sua Teoria da Relatividade, por um grupo de cientistas do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO, na sigla em inglês).

Vale a pena ressaltar a criatividade dos cientistas quanto a simplicidade da tecnologia e design empregados para a construção do equipamento utilizado nesta pesquisa, que assim como a luneta de Galileo, há 500 anos revolucionou a maneira de olhar para o universo, o interferômetro desenvolvido pelos cientistas do LIGO irá revolucionar a maneira de ouvir o universo, comprovando mais uma vez que as grandes descobertas estão diretamente ligada à tríade homem-pesquisa-ensino.

SUMÁRIO

ARTIGOS ACADÊMICOS

DIRETRIZES PARA PROJETO DE MOBILIÁRIO URBANO – ABRIGO DE ÔNIBUS – FRANCA, SP | GUIDELINES FOR FURNITURE URBAN DESIGN - BUS STOP Franca – SP

Monique Dominique Silva Kumazawa; Linda Teresinha Saturi

O USO DE INSTRUÇÕES SIMD NEON PARA AUMENTO DE DESEMPENHO EM ALGORITMOS DE PROCESSAMENTO DE IMAGENS EM SISTEMAS EMBARCADOS MODERNOS | The use of NEON SIMD instructions to increase the performance of Image Processing algorithms in modern embedded systemsEvandro L. L. Rodrigues; André Márcio de Lima Curvello; Igor Borges Tavares; Thiago Félix da Silva Lima

SOLUÇÃO DE BUSINESS INTELLIGENCE UTILIZANDO A FERRAMENTA PENTAHO SOBRE A ESTAÇÃO METEOROLÓGICA DA UNIVERSIDADE DE FRANCA | BUSINESS INTELLIGENCE SOLUTION USING PENTAHO TOOL ON THE WEATHER STATION OF UNIVERSIDADE DE FRANCA

Guilherme Ribeiro Sousa; Marcelo Pupim Scavazza; Ely F. Prado; Guilherme Marques Silva

REALIDADE AUMENTADA EM ANDROID COM INTERAÇÃO DO USUÁRIO | AUGMENTED REALITY ON ANDROID WITH USER INTERACTION

Gustavo Siqueira Bordon; André Márcio de Lima Curvello

ALGORITMO GENÉTICO APLICADO AO PROBLEMA DE ROTEAMENTO DE VEÍCULOS | GENETIC ALGORITHM APPLIED TO VEHICLE ROUTING PROBLEM

Joel David Costa Junior; Alysson Alexandre Naves Silvao

ERA UMA VEZ O LIVRO INFANTIL | ONCE UPON A TIME THE CHILD BOOKLetícia Borges Pedrosa; Rodrigo Aparecido Sousa

ARTIGOS TÉCNICOS

ESTACICAR: SISTEMA AUXILIAR PARA ESTACIONAMENTO LATERAL E MACACO ELÉTRICO MONITORAMENTO INTERNET | ESTACICAR - AUXILIARY SYSTEM FOR PARALLEL PARKING AND ELECTRIC JACKHelder Henrique de Oliveira; Ricardo Davi

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EDITORIAL

Os sete artigos que compõem esta edição da Revista Design & Tecno-logia versam sobre temas referentes à tecnologia em diferentes áreas do saber.

O primeiro artigo, Diretrizes para projeto de mobiliário urbano – abrigo de ônibus – Franca, SP, de autoria de Monique Dominique Silva Kumazawa e Linda Teresinha Saturi aborda as dificuldades dos usuários francanos em rela-ção à locomoção e espera pelo transporte público, enfocando comunicação visual, conforto ambiental, fatores de segurança e acessibilidade.

Os autores, Evandro L. L. Rodrigues, André Márcio de Lima Curvello, Igor Borges Tavares e Thiago Félix da Silva Lima, demonstram, no artigo, O uso de Instruções SIMD NEON para aumento de desempenho em algoritmos de Processamento de Imagens em Sistemas Embarcados Modernos, a redução de tempo gasto provocada pelo uso dos coprocessadores NEON em uma single board computer BeagleBone Black.

O terceiro artigo intitulado, Solução de business intelligence utilizando a ferramenta Pentaho sobre a estação meteorológica da Universidade de Fran-ca, escrito por Guilherme Ribeiro Sousa, Marcelo Pupim Scavazza, Ely F. Prado e Guilherme Marques Silva, apresenta a aplicação das técnicas de Business Intelli-gence por meio da ferramenta Pentaho sobre os dados da Estação Meteoroló-gica da Universidade de Franca.

Gustavo Siqueira Bordon e André Márcio de Lima Curvello, no artigo, Realidade aumentada em Android com interação do usuário, oferecem uma nova experiência sobre o uso da realidade aumentada em situações cotidianas.

Algoritmo genético aplicado ao problema de roteamento de veícu-los, quinto artigo da revista, foi escrito por Joel David Costa Junior e Alysson Alexandre Naves Silva. Tem por objetivo desenvolver uma aplicação capaz de alcançar uma solução em tempo viável para o Problema do Caixeiro Viajante (PCV) utilizando Algoritmo Genético (AG).

O sexto artigo, Era uma vez o livro infantil, de Letícia Borges Pedrosa e Rodrigo Aparecido Sousa, investiga, por meio de uma revisão bibliográfica, a importância que os sentidos exercem em relação aos livros infantis.

Por fim, em um artigo técnico intitulado, Estacicar: sistema auxiliar para estacionamento lateral e macaco elétrico, os autores Helder Henrique de Oli-


veira e Ricardo David apresentam as técnicas utilizadas na construção de um protótipo desenvolvido na Universidade de Franca para estacionamento lateral de veículos de passeio.

Boa leitura!

Fabiana Parpinelli Gonçalves Fernandes


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DIRETRIZES PARA PROJETO DE MOBILIÁRIO URBANO – ABRIGO DE ÔNIBUS – Franca, SP

GUIDELINES FOR FURNITURE URBAN DESIGN - BUS STOP

Franca – SPMonique Dominique Silva KumazawaBacharelado em Design de Produto pela Universidade de Franca em 2015.

Linda Teresinha SaturiMestre em História Cultural pela Universidade Estadual Paulista - UNESP (1999); Es-pecialista em Metodologia do Ensino Superior pela Universidade de Franca em 1993; Graduada em Arquitetura e Urbanismo pela Pontifícia Universidade Católica de Campinas (1984) e graduada em Formação de Tecnológico em Construções pela Uni-versidade de Franca (1979). Docente da Universidade de Franca (UNIFRAN) nos Cursos de Arquitetura, Artes e Design, desde 1987.

RESUMOEstudo sobre as dificuldades dos usuários em relação à locomoção e espera pelo transporte público, enfocando comunicação visual, conforto ambiental, além de fatores de segurança como iluminação e acessibilidade. Visa apontar diretrizes para projeto de ponto de ônibus, enquanto mobiliário urbano adequado às necessidades dos usuários em um dos itinerários que atende área de maior densidade demográfica em Franca, estado de SP.Palavras-chave: transporte público; ponto de ônibus; mobiliário urbano; Franca.

ABSTRACTStudy on the difficulties of users in relation to movement and waiting for public transport, focusing on visual communication, environmental comfort as well as safety factors as lighting and accessibility, aims to point out guidelines for bus stop design, as appropriate street furniture to user needs on one of the routes serving the most densely populated area in Franca - SP.Keywords: public transportation; bus stop; furniture design urban; Franca.

INTRODUÇÃOOs centros urbanos de médio porte hoje sofrem com problemas e di-

ficuldades, causados principalmente pelo intenso fluxo no transporte devido à expansão urbana, crescimento populacional, avanço demográfico desor-denado, que afetam diretamente a sustentabilidade e o futuro das cidades. Fatores estes que interferem drasticamente nas cidades, caracterizadas como

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organismo vivo, que promove à necessidade de constantes interferências de forma a solucionar as dificuldades atuais no que tange nível social, econômico e ambiental com intuito de manter o crescimento sustentável.

O planejamento de transporte tem se tornado uma discussão impor-tante nas cidades de médio porte, como resposta provocada pelo crescimen-to migratório desordenado das cidades, pelo uso irregular do solo urbano e constante crescimento no número de veículos utilitários de uso individual, são algumas das principais causas de problemas na qualidade de vida da população.

O planejamento urbano, tanto em nível operacional como conceitu-al, deveria enfatizar além de questões técnicas relacionadas diretamente ao ônibus, também deveria se ater à demanda das necessidades de mobilidade centrada nas pessoas que necessitam transitar pelo espaço público, no entorno que envolve estes espaços, como, segurança, iluminação, conforto, tempo de espera, acessibilidade, localização entre outros meios de locomoção. Faz-se ne-cessário promover equilíbrio entre o uso do automóvel particular e tornar o transporte público mais atrativo e eficiente.

Utilizando-se como fonte de estudo a cidade de Franca, de médio porte do interior paulista, o artigo tem o objetivo de analisar os principais problemas enfrentados na região de maior densidade populacional. Foi efetuado um le-vantamento bibliográfico e do histórico da cidade além de pesquisas de campo na região estudada.

Com todos os dados captados fez-se uma análise das principais neces-sidades relacionada à mobilidade urbana considerando a influência dos trans-portes mais utilizados pela população, as vias de acesso, o entorno dos locais de parada de ônibus, fluxo, a fim de apontar diretrizes para projeto que visa melhorias e eficiência na locomoção e no bem-estar social.

Figura 1– Mapa- Área do município de FrancaFonte: Google Maps, 2015, n.p.

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ASPECTOS HISTÓRICOSA Cidade de Franca situa-se em uma região de planalto à nordeste

do Estado de São Paulo. É a quarta cidade mais elevada do estado, com 1040 metros acima do nível do mar, o que resulta em um clima tropical de altitude, com invernos secos, verões chuvosos e temperaturas moderadas durante o ano. A temperatura média anual é de cerca de 20°C. de acordo com a classifica-ção climática deKöppen-Geiger 1.

A cidade de Franca teve grande crescimento horizontal, possuía, até a década passada, poucos prédios altos espalhados por algumas regiões. No momento uma intensa verticalização altera a ocupação do solo.

Figura 2– Cidade Franca; Vista do Edifício José Alves; Próximo nova UNESPFonte: Arquivo pessoal

A cidade tida como “capital do calçado” tem experimentado nos últimos anos intensa diversificação em sua economia, aprimorando e investindo em indústrias de confecções, metalúrgicas, alimentícia, de serviços, comércio e moveleira. A população do município de Franca, de acordo com estimativas re-alizadas pelo IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, divulgadas em 1º de julho de 2010, apresenta população do município de 321.012 habitantes.

1 Classificação climática de Köppen-Geiger é o sistema de classificação global dos tipos climáticos mais utilizada em geografia, climatologia e ecologia. A classificação foi proposta em 1900 pelo climatologista alemão Wladimir Köppen, tendo sido por ele aperfeiçoada em 1918, 1927, 1936 com a publicação de novas versões, preparadas em colaboração com Rudolf Geiger (daí o nome Köppen-Geiger). (WIKIPEDIA, s.d, n.p).

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Segundo dados do CAGED (Cadastro Geral de Empregados e Desem-pregados), fornecidos pela Prefeitura de Franca, é apontada como a terceira cidade do Brasil, em geração de empregos em janeiro deste ano de 2015. Fatores que provocam grande imigração permanente e temporária de cidadãos e carros. Como conseqüência, surge aumento crescente na necessidade de deslocamentos e constante alteração na cidade para suprir as necessidades de bem-estar social e eficiência dos sistemas públicos.

Acioly e Davidson (1998, p.16), caracterizam a densidade como um dos mais importantes indicadores e parâmetros a serem utilizado no processo de planejamento e gestão dos assentamentos humanos.

Desta forma, a densidade molda a característica do espaço urbano e influencia diretamente na necessidade das infraestruturas que ali devem ser revisadas e implantadas. Ainda segundo Acioly e Davidson (1998, p.16) a densidade afeta diretamente no processo de desenvolvimento urbano tanto ao nível da cidade quanto dos bairros, como, por exemplo, o congestionamen-to, a falta de espaço de lazer, a baixa qualidade ambiental, interferem na pro-dutividade das cidades. Por isto, foi escolhido o bairro com maior densidade populacional da cidade para análise e proposta de intervenção.

BAIRRO VICENTE LEPORACEInicialmente, a expansão demográfica de Franca foi desenvolvida

apenas nas proximidades da Antiga Estação Ferroviária e centro urbano e assim se manteve por longos anos. Paulatinamente esta expansão demográfica atingiu bairros próximos ao centro da cidade, respeitando padrões geométri-cos estabelecidos pelos Códigos de Posturas do Município.

Foi a partir dos anos 60 que a cidade elabora seu Plano Diretor de De-senvolvimento Integrado. No final dos anos 1970 houve projeto de Conjunto Habitacional de Interesse Social com proposta de implantação em solo de Franca que se deu por meio do desenvolvimento de projetos não convencionais na cidade, diferenciados em relação à tipologia de outros bairros e demonstra transformações que passou a política urbana. Projeto finalizado no final da década de 1990, visou atender grande demanda habitacional crescente, em convênio com Governo Estadual.

O projeto urbanístico inicialmente previa a construção, na região noroeste da cidade, de aproximadamente 3.000 unidades habitacionais, atendendo cerca de 15.000 habitantes, o que correspondia à época a mais de 10%

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da população de Franca. A execução do projeto ficou a cargo da CECAP – Companhia Estadual de Casas Populares. [...]. As diretrizes do projeto urba-nístico do Conjunto Habitacional “Parque Vicente Leporace” tinham como força motriz a convicção dos arquitetos envolvidos, muitos deles recém-for-mados, de que não estavam projetando um bairro simplesmente, e sim uma cidade nova, respeitando as particularidades socioculturais e topográficas do ambiente. [...] O eixo viário principal, a Avenida Abrahão Brickman, atravessa o bairro e permite a interligação com outros bairros do entorno (NOGUEIRA; 2012, p. 15).

Atualmente, dos 321.012 habitantes, cerca de 100.000 moram na região do Parque Vicente Leporace, o que o torna o bairro mais populoso de Franca e tem forçado atitudes governamentais de revitalização e reestruturação do Bairro. Dentre os projetos urbanísticos estão a requalificação dos prédios do condomínio Parque Vicente Leporace de forma a minimizar a ocupação de-sordenada. Todo o prolongamento do canteiro central da Avenida Abrahão Brickman, passando pela Avenida Professor Moacir Vieira Coelho até o centro da cidade, foram implantadas faixas de ciclovia para evitar o transito dos ciclistas entre os veículos, porém, mudança de gestão política interrompeu a execução do projeto que, por sua vez interrompe o caminho do ciclista bruscamente.

Figura 3 – A implementação de ciclovias no canteiro central, trecho Av. Moacir Vieira CoelhoFonte: Arquivo Pessoal

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1.MOBILIDADE URBANAOs problemas e dificuldades, relacionados à mobilidade urbana do

mundo industrializado tem como influência direta o tipo de transporte mais utilizado pela população. Motivo este que faz com que projetos, investi-mento, tecnologia e pesquisa sejam constantes para atenuar o tempo gasto pelos cidadãos em seus trajetos. O transporte público é considerado o meio mais eficaz para suprir a demanda crescente de cidadãos que necessitam se locomover dentro dos centros urbanos, tanto quanto para diminuir o tempo despendido parado no transito intenso dos horários de maior fluxo, problema causado principalmente pelo espaço utilizado pelos veículos de passeio que costumam transportar apenas uma pessoa, congestionando as vias de circu-lação.

O simbolismo do automóvel mudou radicalmente nas últimas décadas. O sonho da estrada a perder de vista deu lugar à realidade da escravidão do congestionamento de trânsito e ao massacrante transporte pendular de cada dia. [...] O transporte público mais uma vez passou a ser considerado uma opção para o transporte urbano que possa ser confortável, agradável e eficiente (WALL; WATERMAN, 2012, p. 56).

O ônibus é o meio de transporte público de fácil aplicação, pois não necessita de grandes infraestruturas e modificações urbanas, como os metrôs, bondes, teleféricos, entre outros. As ciclovias também são meios eficientes para minimizar o problema de mobilidade urbana, embora necessite de esforço físico, boas condições de saúde e investimento particular nos meios de trans-porte, bicicleta. Sendo assim, acaba por não englobar toda a sociedade de forma conclusiva, porém, pode ser usada como forma auxiliar de redução do tráfego.

Um aspecto muito relevante nas cidades brasileiras de médio porte é a configuração do transporte público por ônibus, e consequentemente, na lo-calização dos pontos de parada. Aspectos que também são empregados em Franca.

Geralmente, o sistema de linha coletivas classificam-se em:

I.Circular: linha com itinerário perimetral, operada em um único sentido, com um único ponto terminal para controle da oferta e da demanda;

II.Diametral: linha que liga um ou mais bairros com passagem pelo centro da cidade, com dois pontos terminais distintos para controle da oferta e da demanda;

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III.Periférica: linha que liga um ou mais bairros sem passagem pelo centro da cidade, com dois pontos terminais distintos para controle da oferta e da demanda;

IV.Radial: linha que liga um ou mais bairros ao centro da cidade, com dois pontos terminais distintos para controle da oferta e da demanda.

Parágrafo Único - As linhas constantes dos incisos II, III, e IV podem apresentar um único ponto terminal para controle da oferta e da demanda, caso em que são classificadas respectivamente como:

I.Diametral-Circular;

II.Periférica-Circular;

III.Radial-Circular. (TRANSPORTE COLETIVO ESTRELA, s.d, n.p)

Dentre as configurações apresentadas nas cidades de médio porte brasileiras, a cidade de Franca apresenta predominantemente a configuração Diametral, trajeto em que o ônibus sai do bairro passa pelo terminal do centro, e então, o usuário espera e troca de ônibus para ir para outro bairro escolhido.

No itinerário estudado que atende o bairro Vicente Leporace, os ônibus fazem um percurso confuso e pouco eficiente, pois, assim que percorrem a Avenida Abrahão Brickman sentido bairro-centro, estes interrompem o percurso atendendo ruas secundárias do bairro para passar por mais dois pontos e então retornam novamente na Avenida Abrahão Brickman com di-ficuldades, atravessando um acesso sem semáforos, de grande transito de carros, motos, pedestres e ciclistas, ficando atravessados muitas vezes na via, em horário de pico.

Quando o objetivo do usuário é ir a outro bairro, como por exemplo, para o Distrito Industrial, a situação fica mais cansativa para o usuário. Este tem obrigatoriamente que passar pela região central, o que deixa o trânsito tumul-tuado com grande fluxo de ônibus, carros, motos, pedestres, em uma região de ruas estreitas e muito íngremes. Trânsito pesado acarretando eventuais atrasos no horário de chegada nos pontos de ônibus. Este trajeto sinuoso e com a passagem obrigatória do ônibus pelo terminal central, causa baixo de-sempenho, com tempos de viagem e espera maior do que o necessário para a distância viajada. Há de se considerar ainda a péssima condição dos veículos, insalubres do ponto de vista da higiene, da poluição sonora e do desconforto acarretado também pelas condições do asfalto das vias públicas.

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2.PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO DO TRANSPORTE PÚBLICOPara se propor algum projeto de planejamento de mobilidade urbana,

considera uma avaliação da cidade, por meio de análise do espaço urbano. Considera-se os aspectos sociais, econômicos, clima, região, microcultura, es-paço-físico. Apenas por meio dessas análises é que podemos caminhar para um planejamento urbano de transporte adequado a população, sem que se corra o risco de oferecer uma solução inapropriada ao contexto. Soluções utili-zadas em outra realidade, quando empregadas com foco em outro local, com clima diferente, sem observar o espaço oferecido, poderiam não ser eficiente para a região proposta. Assim, como algumas soluções de transporte público que foram eficientes para os problemas enfrentados pela cidade de Curitiba podem não ser adequados a realidade francana.

Dessa forma o planejamento de transporte não pode ser pensado sem considerar todos os sistemas contidos no espaço, e principalmente deixar de relacioná-los as características socioeconômicas, locais produtores de viagens (mercados, parques, escolas, universidades, hospitais, industrias, etc.), densidade demográfica, motivações das viagens (esporádicas ou cons-tantes), reservas naturais e características físicas, como topografia, barreiras físicas e planos urbanísticos, propondo assim a implantação de um sistema de transporte mais racional (ANDRADE, K. R, et al, 2004, n.p.).

Segundo Wall e Waterman (2012), uma cidade é vivenciada por meio do movimento, desta forma faz sentido que nossas ruas sejam, em parte, uma medida desses sistemas de movimento. A largura da rua especificada com 5,5 metros de distância exigida para que dois veículos quaisquer possam passar um pelo outro. As vagas de estacionamento têm no mínimo 1,8 metros de largura e as calçadas variam de largura conforme o número de transeuntes. Totalizando aproximadamente o mínimo de 7,5 metros de via motorizada, sem considerar os calçamentos para pedestres, as ciclofaixas e canteiros com arbo-rização que emprestam segurança ambiental. A demanda por velocidade de circulação acaba interferindo no conforto e bem-estar nos espaços públicos.

A rua é um espaço social na cidade que possibilita encontros e contato humano. [...] esses espaços amplos, não tão propícios ao contato social, começaram a separar os fluxos de pessoas por meio da implantação de faixas de rolamento, para veículos, e passeios para pedestres. Posteriormente au-tomóveis, trens e pessoas se tornaram completamente segregados uns dos outros, cada um se deslocando em diferentes velocidades e níveis dentro

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da cidade. Essas separações buscaram melhorar a eficiência da cidade, mas muitos críticos consideram que elas levaram à “morte da rua” (WALL & WATERMAN, 2012, p.57),

Franca não está à parte destas considerações. No presente estudo fizemos um recorte de apresentação de uma parte de um itinerário diametral para diagnosticar e futuramente apresentar propostas de intervenção que minimizem o desconforto do usuário do transporte coletivo.

Este recorte compreende o acesso do bairro mais populoso ao centro da cidade. O trajeto representado pelo mapa a seguir ilustra o caminho percor-rido pelo ônibus de ida e volta, C (centro) B (bairro). Pelo esquema é possível observar o percurso sinuoso, pouco eficiente e com grande incidência de congestionamento no cruzamento com o a Rodovia Cândido Portinari que se agravam principalmente nos horários de pico, mas que também ocorrem nos fins de semana quando há algum evento na cidade, que embora o cruzamento ocorra em diferentes níveis, ainda assim provoca grande influência por ser local de grande importância: porta de entrada para a cidade dos veículos de outros bairros e cidades próximas, como Ribeirão Preto, Cristais Paulista, Rifaina e Del-finópolis (centro de lazer regional).

Figura 4: Mapa itinerário – Verde- trajeto do ônibus centro-bairro. – Laranja – trajeto do ônibus bairro-centroFonte: Empresa São José, s.d, n.p.

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O quadro da figura 5 apresenta todos os nomes das ruas percorridas pelos ônibus no itinerário L02 que liga o bairro Vicente Leporace, na região norte, ao centro. Os dados estão disponibilizados no site da atual concessio-nária responsável pelo transporte público da cidade de Franca. O itinerário apresentado tem importante parada na subestação do Terminal da Estação no sentido bairro-centro, sendo com menos desvios e paradas no sentido centro--bairro.

QUADRO 1 – Itinerário linha L02 (Leporace)

Figura 5: Quadro itinerário urbanoFonte: Empresa São José, s.d, n.p.

Estes problemas diagnosticados demonstram ainda mais o desconfor-to do transporte coletivo para os usuários na cidade de Franca. A solução para minimizar estes problemas compete uma ação conjunta de urbanistas, enge-nheiros de tráfico, prefeitura e concessionária responsável pelo transporte. O designer não deve ficar a parte de sua responsabilidade com a sociedade. Por isso, escolhemos focar nossos estudos no que diz respeito ao mobiliário dos pontos de parada dos ônibus. A seguir apresentamos a leitura e análise de alguns dos pontos deste itinerário acima descrito.

3.MOBILIÁRIO URBANO NOS PONTOS DE PARADA DOS ÔNIBUSNo itinerário encontramos alguns dos seguintes exemplos dos

ambientes disponíveis para a utilização dos usuários para pontos de ônibus,

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pedestres e vias de veículos. Alguns dos mobiliários são simples hastes de madeira com numeração, outras estruturas pesadas de concreto com ou sem assento e ainda mobiliários de estrutura metálica, com cobertura e vedação nos mais diferentes materiais e formatos.

Figura 6: Quadro com a localidade dos pontos de parada de ônibus do itinerário.Fonte: Google Maps, 2015, n.p.

Os pontos demarcados no mapa acima referenciam as localidades de cada parada do ônibus no itinerário estudado. Foram utilizados os exemplos com maior incidência de utilização e que melhor exemplifica o contexto.

Figura7: Ponto 9 no quadro dentro do bairro LeporaceFonte: Arquivo Pessoal

A figura 7 apresenta os principais problemas enfrentados para implantar rotas nas ruas dentro dos bairros. Os lotes populares estreitos na sua testada

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acomodam largos portões de garagem, com acesso para mais de um carro, além do portão de pedestre, interferem na criação de desníveis na calçada comprometendo acessibilidade do pedestre, que se vê induzido a caminhar pela rua como demonstra na figura 7.

A maioria dos exemplos encontrados de mobiliário urbano para iden-tificação da parada de ônibus dentro dos bairros, ainda é de uma haste de madeira de ponta chanfrada com a pintura de identificação com a numeração do ponto. Existe uma facilidade de implementação deste tipo de identifica-ção, podendo ser usado em qualquer lugar, principalmente dentro dos bairros, onde os portões das residências e as calçadas estreitas acabam por interferir. O calçamento para pedestre não é padronizado e nem contínuo e dificulta a acessibilidade e o trânsito do local, pois os proprietários dos imóveis particula-res acabam por visar apenas o interesse próprio de entrada de seu veículo em suas garagens e por desconhecerem de normas regentes na cidade. Doutra parte, carece de fiscalização e ação do poder público a quem compete orientar e punir o descumprimento da legislação.

A escolha da localização dos pontos de parada de ônibus também fica condicionada à iluminação pública. Pois é dependente de estar próximo a algum poste de luz, ou mesmo de algum imóvel próximo que tenha ilumi-nação externa suficiente que possa auxiliar no conforto e segurança. Contudo podemos notar nafigura8, que ilustra um dos problemas que se torna constante em vários outros trechos percorrido no período noturno. A intensa escuridão interfere diretamente na segurança do cidadão.

Figura 8: Ponto 49 de parada dentro do bairro LeporaceFonte: Arquivo Pessoal

A iluminação é um fator importante para o bem-estar e segurança da população e usuários do transporte público. No itinerário estudado existe baixo

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aproveitamento da iluminação artificial circundante aos pontos de parada, muitas vezes se encontra dispersa, estando em postes altos de um único lado das vias com lâmpadas de pouca eficiência, assim como é possível encontrar trechos com grande carência de iluminação pública ou particular que auxilie o ambiente circundante.

O caso da subestação do Terminal da Estação, conta com o auxílio de postes da rua e praça, porém a cobertura maciça de concreto, aliada às árvores que protegem do excesso de sol e chuva, também contribuem para a obstrução da passagem da luz artificial, criando pequenas ilhas de escuridão. Torna-se ne-cessário encontrar o equilíbrio entre o aproveitamento da luz natural e artificial, aliado a proteção da radiação solar.

Figura 9: Subestação- Terminal EstaçãoFonte: Arquivo Pessoal

O terminal central por sua vez é bem iluminado, possuí quadro de avisos dos horários, um guichê para informações, banheiros públicos, possui boa acessibilidade interna, porém no que diz respeito à acessibilidade que interliga o terminal com a área envoltória deixa a desejar. O calçamento foi planejado apenas na área do terminal. As calçadas circundantes, como na maioria das vias de pedestres na cidade, não favorecem o deslocamento e circulação dos usuários, possuem guias altas, na maioria sem rampas de acesso, algumas destas em lugares estranhos e sem continuidade, não possuem piso tátil, e ainda conta com calçadas estreitas, irregulares, íngremes, com grande fluxo de pessoas que acabam sendo empurradas para vias de veículos causando lentidão no trânsito, fadiga à população e atrasos, além do risco de provocar acidentes.

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Por ser a região do centro comercial, o fluxo de pessoas é contínuo e elevado, mas é agravado pelo fato de que todos os itinerários passam pelo Terminal Central, sendo que alguns usuários não necessitariam fazer este trajeto para chegar a outro bairro desejado.

O projeto inicial deste sistema diametral de transporte foi parte da solução apresentada pelo Dinfra - órgão gestor do transporte urbano em Franca, na época comandada por Renato Boareto, atualmente diretor de mo-bilidade urbana no Ministério das Cidades do Governo Federal. Em meados de 1999, Franca passou pela implantação gradativa do projeto de integração das linhas bairro-centro e centro-bairro.

A cidade tinha, até este mês, 111 linhas de ônibus e uma frota de 95 veículos, que pertence a uma empresa particular que explora o transporte municipal. Com a mudança, o número de linhas cairá para 35, sem alteração do número de ônibus. O intervalo de espera vai diminuir também. Hoje, determinadas linhas têm espera de duas horas. Com o novo sistema, teremos intervalos de, no mínimo, 10 minutos”, disse Renato Boareto, diretor de Transportes e Trânsito de Franca (SILVA, 1999, n.p).

O projeto visava reestruturar todo o sistema de transporte, inclusive com nova forma de integração entre trajetos, nova forma de cobrança por meio de cartões magnéticos, resultando em racionalização e maior funcionalidade.

Estas mudanças foram aprontadas juntamente com a inauguração do Terminal Urbano Ayrton Senna (terminal central) em março de 2000 com intuito de melhorar o serviço de transporte público para a população.

Com a entrada do novo milênio, grandes mudanças ocorreram na economia e na vida das cidades, principalmente as de médio porte, como o caso de Franca que teve grande crescimento populacional e implantação de novos bairros nas periferias urbanas, bairros antigos tiveram densidade demo-gráfica alterada devido ao processo de verticalização com edificação de novos prédios.

Doutra parte, o sistema de transporte público não deu continuida-de na efetivação das metas projetadas no plano inicial. Mudanças ocorreram dando atendimento às reivindicações pontuais que tornaram os trajetos mais sinuosos e lentos. Franca hoje necessita de um projeto que atualize suas novas demandas.

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Figura 10: Terminal Urbano Ayrton Senna (terminal central)Fonte: Arquivo Pessoal

A crescente necessidade humana por locomoção tem tornado o sistema público imprescindível ferramenta para a eficiência da mobilidade urbana nos centros de médio porte, pois este meio visa atender, da melhor forma, a todos os usuários.

O modelo atual de transporte e circulação da cidade de Franca está passando pela elaboração de um projeto de mobilidade urbana, com a im-plementação de percurso entre bairros por meio de subestações, de modo a evitar o grande fluxo na área central, com o objetivo de garantir uma melhor distribuição das oportunidades de deslocamento para a crescente demanda da população. Isto será obtido com processo de longo prazo, onde os novos cor-redores de ônibus manterão o foco em toda a infraestrutura circundante à rota, como iluminação, acessibilidade dos pontos de parada, limpeza, bicicletários para ciclistas.

São grandes as demandas por melhoria no sistema. Uma das contribui-ções do profissional designer para aprimoramento desta questão, diz respeito ao mobiliário dos pontos de parada dos ônibus. Visando projetar solução apropriada para a realidade local. Para tanto, faz-se necessário considerar as condições ambientais, ergonômicas, culturais e arquitetônicas da região. O abrigo do ponto de parada de ônibus suscita grande interesse e responsabili-dade em sua elaboração por ser um elemento de identidade urbana, cultural, que atende constantemente uma parcela crescente de usuários da cidade.

O clima da cidade de Franca é visivelmente distinto nas estações de primavera e verão chuvosos, com seca durante outono e inverno. Sendo

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assim a maioria dos mobiliários urbanos encontrados não atendem às neces-sidades de segurança do usuário com relação às fortes pancadas de chuvas e aos longos períodos de radiação solar. Os calçamentos sofrem constantes dilatações e desgastes causados pelo tempo, algumas calçadas não possuem angulação adequada para que se possa caminhar ou para o escoamento das águas de chuva, em alguns locais a inclinação supera a inclinação indicada para rampas e em outros locais não apresenta pavimentação.

Figura 11: Inicio Avenida Professor Moacir Vieira Coelho. Ponto 22Fonte: Arquivo Pessoal

Conforme ilustrado acima, é possível identificar a seguinte situação cir-cundante aos pontos de parada no itinerário estudado:

1.O formato do mobiliário urbano, abrigos, não promove proteção adequada contra os efeitos climáticos;

2.Pouco atrativos e desconfortáveis, sendo que alguns são feitos com-pletamente de concreto,

3.Alguns mobiliários não recebem manutenção adequada e contam apenas com uma cobertura sem o assento, ou mesmo apenas um acento de concreto sem cobertura, ainda há os possuem uma haste de identificação para parada;

4.Faltam assentos ou descanso para os usuários;5.A iluminação não é adequada e pouco eficiente em quase todos

os casos encontrados, ficando os cidadãos em alguns pontos na completa escuridão;

6.Pouca ou completa a ausência de lixeiras nos quarteirões;7.Materiais utilizados não favorecem a manutenção dos mobiliários

existentes;8.Falta divulgação de informações sobre horários dos ônibus, trajetos e

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localização para facilitar os usuários a utilizarem o transporte público;9.Falta adequação dos mobiliários com o sistema de sinalização de

trânsito, faixa de pedestres, rampas de acesso, piso tátil e inclinação apropriada, inclusive espaço destinado ao cadeirante;

10.Grande poluição visual no entorno do ponto de ônibus interfere na legibilidade;

11.As calçadas apresentam problemas, desde buracos, grandes desníveis ou mesmo a ausência de calçadas, o que prejudica a acessibilidade e locomoção dos cidadãos, forçando muitas vezes que estes disputem espaço nas ruas com os veículos.

Todos estes aspectos ocasionam fadiga desnecessária à saúde do usuário, que desmotivado prioriza o transporte privado, provocando conges-tionamento, lentidão ao trânsito, poluição, desperdício de recursos.

De acordo com o projeto da Política Nacional de Mobilidade Urbana Sustentável, o processo decisório e as políticas públicas devem considerar as deseconomias e externalidades próprias a cada um dos modos de transpor-te. Segundo estudo da ANTP, o automóvel tem um gasto 12,7 vezes maior de energia do que o ônibus, gerando 17 vezes mais poluição, consome 6,4 vezes mais espaço na via e gera um custo de transporte oito vezes maior que o ônibus, todos os dados relativos ao número de passageiros por quilômetro transportado.

O deslocamento entre a casa e o trabalho é uma peregrinação diária que marca o início e o fim de cada dia de trabalho. Há muitas dimensões para um passageiro pendular, incluindo o tempo, a distância, as mudanças de estação, o custo, os modos de transporte e as companhias de percurso. Cada uma dessas dimensões define a duração, a distância, a complexidade, o custo, o conforto e o desconforto que caracterizará nossa jornada ao trabalho (WALL; WATERMAN, 2012, p.82)

4.RELAÇÃO MATERIAIS E O MEIO AMBIENTEA escolha do material a ser utilizado nos projetos de mobiliário urbano

interfere diretamente no conforto e bem-estar da população da cidade, de forma que o design do projeto deve ser agradável e harmonioso ao ambiente circundante, porém conciliado com a escolha do material e tipo de construção mais adequado para o clima e arquitetura da região. Desta forma, um local com predominância em pavimento e construções de concreto sofrerá uma maior

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reflexão da luz solar, o que afetará diretamente no conforto térmico, deve-se buscar meios para amenizar os efeitos que prejudicam a circulação e utilização do ambiente.

A escolha incorreta do modelo e materiais a ser utilizado na região onde serão implementados os abrigos, influencia à não utilização do espaço pelos usuários, que recorrerão a outros meios.

O policarbonato é um material muito encontrado como cobertura em diferentes projetos de abrigos de parada de ônibus. Todavia a utilização de po-licarbonato como cobertura tem ocasionado vários fatores negativos por não proteger os usuários dos raios solares e por muitas vezes maximizar a sensação térmica de aquecimento, o que tem transformando o local em uma pequena estufa, principalmente quando o abrigo é fechado nas laterais. O policarbonato também é um material frágil às intempéries de muitas regiões brasileiras, onde, em grande parte do ano, ficam expostos à longas horas de radiação solar pro-vocando ressecamento do material e outra parte do ano recebe fortes chuvas muitas vezes com possibilidade de granizo o que ocasiona quebras. A limpeza e manutenção da cobertura também são afetadas diretamente pela escolha do policarbonato como cobertura, pois este absorve muito facilmente partículas de poluição e sujeiras do ambiente acarretando necessidade de limpeza e ma-nutenção especializada. Desta forma o policarbonato torna-se desinteressante, pois amplia a incidência dos raios solares e demanda maior manutenção. A escolha por este tipo de material acontece primordialmente por questões de escolha estética, são bonitos, mas pouco funcionais para a maior parte do Brasil e da região da cidade de Franca.

O concreto é um composto de materiais muito utilizado no nosso país, por questões culturais econômicas e por desenvolvimento tecnológico aprimorou-se muito este material no Brasil. Desta forma é um dos meios mais escolhidos na construção de mobiliário urbano brasileiro. Uma herança vinda de meados da década de 1950 ocorrida com a construção e desenvolvimen-to de diversas obras particulares e governamentais com o aprimoramento da identidade da arquitetura brasileira. Contudo é um formato construtivo que requer alguns fatores importantes para sua utilização, como clima não pode ser chuvoso, necessita de estudos e mão de obra especializada para que o mobili-ário seja produzido no local ou mesmo estruturado no formato pré-moldado, existe um tempo mínimo de espera entre sua produção e finalização, podendo levar-se dias. Desta forma cria-se um pequeno canteiro de obras que empurra os usuários para outro local ou exige que a concessionária procure solução

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momentânea para este período. Esta forma construtiva apesar de ser versátil para a criação de diversos tipos de mobiliários e de fácil manutenção, não tem acompanhado a velocidade de mudanças que tem ocorrido nos formatos das cidades.

Outro tipo de material que tem sido muito escolhido para a elaboração de projetos de abrigos de pontos de parada de ônibus são os metais. Os metais ferrosos e não ferrosos possuem a facilidade de serem fabricados em diferentes formatos como os tubulares, metalão e em chapas, com diferentes dimensio-namentos e acabamentos. Os metais aceitam facilmente pinturas, galvaniza-ção, cortes, furos e soldas. Assim, podem ser utilizados na estrutura, acabamen-to e assentos dos mobiliários urbanos, pois proporcionam versatilidade para a criação de design leve e funcional, acelera o tempo de instalação nos formatos pré-moldados. São adequados para serem utilizados na elaboração e produção de totens informativos simples ou mesmo luminosos e digitais, nos lugares das simples hastes de madeira hoje encontrados nas localidades que impossibilita a utilização de abrigos.

O vidro é outro material que tem sido empregado com frequência no fechamento dos abrigos, pois favorece projetos com design contemporâ-neo, pouco concorre com a arquitetura já existente, constitui um visual leve, protege, sua manutenção e limpeza são simples e são recicláveis.

Atualmente existem alguns projetos de mobiliário urbano que utilizam dos diferentes tipos de plásticos recicláveis, tanto como placas de compensado de vários compostos de resíduos plásticos utilizados na vedação, assim como o plástico reciclado transformado em madeira plástica. Este material tornou-se apropriado para desenvolvimento de diferentes tipos de design de assentos, lixeiras, placas de informativos entre outros. O plástico reciclável traz diversos benefícios ao meio ambiente, pois são resistentes às intempéries, fácil ma-nutenção e implantação, aceitam diferentes tipos de acabamento, diminui a quantidade de material plástico que possa ir parar nos lixões, incentiva a coleta seletiva, incentiva o desenvolvimento da tecnologia para a sustentabilidade, e no fim de sua vida útil. Ele pode ser substituído e voltar a ser matéria prima de reciclagem.

A iluminação artificial deve ser pensada de forma a proporcionar qualidade luminosa ao ambiente e economia. O surgimento das lâmpadas de LED que fornecem a qualidade luminosa necessária e considerável economia. São leves e de fácil instalação, com possibilidade da utilização de cores e di-ferentes tipos de intensidade, pode ser usada de forma indireta por meio de

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materiais reflexivos de forma a proporcionar maior conforto aos usuários. Este tipo de projeto proporciona aspectos de design tecnológico e futurista. O êxito do resultado do projeto dependerá da criatividade e dos meios disponíveis para a elaboração dos mobiliários.

Com a crescente necessidade da população contemporânea pela demanda de novas fontes energéticas, as fontes de energia alternativas renovável tornaram-se uma solução viável e econômica para os centros urbanos.

Energias provenientes do movimento produzido pela força do vento e correntes de água já são utilizadas há séculos pelas populações, contudo a necessidade de infraestrutura adequada, geografia favorável tem incentivado a procura por outras formas alternativas de produção energética. Fontes naturais como da radiação solar estão se tornando uma solução viável e acessível para a implantação de coberturas. Desta forma seria viável e interessante a utilização de placas fotovoltaicas captadoras de energia solar em projetos de coberturas para abrigos de pontos de paradas de ônibus. Obras públicas para a captação de energia solar, assim os abrigos de pontos de parada de ônibus oferecem a possibilidade de suas coberturas conterem placas fotovoltaicas para a captação de energia solar e utilização desta na iluminação, informativos eletrônicos, pro-pagandas digitais, existentes na obra. Apesar do alto custo inicial para o projeto, o benefício em longo prazo acontece com a diminuição da dependência da compra de energia para a iluminação dos ambientes públicos pela prefeitura. Assim também pode ser estendido para outros projetos públicos, desta forma a cidade torna-se mais próxima de uma gestão sustentável.

O projeto de design de mobiliário urbano por si só não é suficiente para garantir eficiência e eficácia nos pontos de parada do transporte público, pois depende de outros fatores a serem considerados. É necessário também ater-se às diretrizes de implantação que elencamos a seguir.

5.PROPOSTA DE DIRETRIZESA elaboração da proposta de diretrizes teve base nos diagnósticos

produzidos pelos estudos do atual cenário em trecho do itinerário de trans-porte público na cidade de Franca. Foram consideradas questões relativas a espaço, infraestrutura, materiais, métodos construtivos, nas atuais tendências de soluções políticas visando elaboração de um conjunto de princípios que possam nortear ações e programas que tenham interesse na sustentabilidade da cidade, ao mesmo tempo em que possa manter os objetivos de desenvol-

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vimento urbano.De maneira geral, a elaboração do conjunto de elementos que compõe

o mobiliário urbano deve considerar as características e peculiaridades exis-tentes na cidade, tais como contemporaneidade, áreas históricas, turísticas, que poderão oferecer eventuais interpretações específicas para a adoção dos projetos de mobiliário urbanos dos pontos de parada de ônibus.

Assim pôde-se enumerar os principais objetivos que possam influen-ciar os agentes responsáveis pela elaboração de projeto de implantação de mobiliário:

1.Promover ações que priorizem a utilização do sistema de transporte público de passageiros pela população. A definição de implantação das insta-lações deve ocorrer em locais de interesse e utilidade pública;

2.Oferecer condições de funcionalidade, conforto e segurança para os usuários do sistema de transporte público;

3.Atentar para as medidas de largura das calçadas das principais vias do itinerário com espaços mínimos de 2m para a elaboração do projeto de abrigos.

4.Facilitar às transferências intermodais, por meio da qualificação de passeios públicos, calçadas e áreas de circulação, utilizando-se de pisos anti-derrapantes com faixas táteis;

5.Atentar à mobilidade e acessibilidade urbana, o design deve ser concebido de forma a possibilitar o acesso de todos os cidadãos ao mobiliário urbano, de forma plena e integral.

6.Recuperar, quando possível e necessário, as condições ambientais, especialmente preservando as espécies arbóreas presentes nas áreas de influ-ência dos equipamentos;

7.Atender os princípios gerais de sustentabilidade;8.Proporcionar informações aos usuários sobre serviços e informações

de utilidade pública, especialmente aqueles relativos ao sistema de transporte coletivo de passageiros;

9.Oferecer características de informação ou identidade que auxilie ao usuário sua localização.

10.Evitar a interferência das obras e serviços de implantação dos mobi-liários urbanos com os diversos sistemas do meio urbano;

11.Minimizar o impacto no sistema viário e interferências com tráfego de veículos;

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12.Para a criação de totens deve-se considerar fatores de altura, larguras mínimas para a elaboração do design do projeto. Os totens informativos com alturas entre 1,50m e 1,80m mais adequados para a visualização, podendo conter iluminação própria;

13.Atentar para iluminação suficiente que atendam áreas circundantes aos abrigos e totens instalados;

14.Atentar para a exigência de minimização da poluição visual circun-dante no perímetro de 10 metros (TERMOS DE REFERÊNCIA SPOBRAS, s.d, p. 04).

Desta maneira, espera-se colaborar para que projetos, ações e programas atendam aos novos desafios recorrentes no desenvolvimento da cidade, de forma que viabilizem as novas concepções de sustentabilidade ambiental urbana.

CONCLUSÃOOs estudos realizados permitiram melhor compreender a questão da

mobilidade urbana na cidade de Franca. Foi possível perceber carências em várias partes do sistema que exigem ação conjunta de vários agentes, princi-palmente o poder público com assessoria de profissionais especializados em engenharia de trânsito, urbanistas, arquitetos e designer, além de um trabalho de conscientização da sociedade para que esta mude atitudes e hábitos de vida visando maior sustentabilidade.

Os atuais modelos de mobiliário urbano da cidade de Franca não atendem as necessidades básicas da população, desde os usuários, os pedestres, os portadores de necessidades especiais e até mesmo os motoristas que acabam sofrendo influencias negativas diretas, ao ter sua via invadida, ou obstruída por usuários e pedestres que fogem das situações de dificuldade. Exemplos estes como buracos nas calçadas, falta de acessibilidade, longas ex-posições ao clima, faixas para paradas dos ônibus curtas ou não existentes, etc.

A contribuição do profissional designer pode ocorrer em vários estágios de um planejamento urbano. Repensar o mobiliário urbano do ponto de parada dos ônibus tem como finalidade servir a população de forma funcional e sensorial, como também a caracterização de uma época, lugar, de forma a criar uma identidade. A solução pode colaborar como um atrativo para maior uso do transporte público hoje tão menosprezado nas ações municipais.

Os detalhes que tornam uma cidade singular e ajudam a definir sua ma-terialidade –o mobiliário urbano decora as ruas ou mesmo a largura dos

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passeios- podem proporcionar experiências urbanas ricas e gratificantes. Esses detalhes também são melhores percebidos e avaliados pelos pedestres. Embora sejamos nós que projetamos os ambientes nos quais vivemos, são as cidades que nos conduzem a utilizar os espaços de maneiras particulares. A relação recíproca entre pessoas e espaço tem criado contextos únicos nas cidades do mundo inteiro (WALL; WATERMAN, 2012, p.58).

Fatores estes que levam a necessidade de repensar mobiliário urbano e sua implantação na cidade de forma a adequar e amenizar os problemas causados indiretamente, eliminando os problemas diretos que afetam o uso dos espaços públicos pelos pedestres. Melhorar o mobiliário dos pontos de parada dos ônibus pode contribuir para melhor utilização dos espaços públicos, como lugar de encontro e trânsito. O conforto de espera e acesso ao transporte público pode favorecer a vida urbana.

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O uso de Instruções SIMD NEON para aumento de desempenho em algoritmos de Processamento de

Imagens em Sistemas Embarcados ModernosThe use of NEON SIMD instructions to increase the performance

of Image Processing algorithms in modern embedded systems

Evandro L. L. Rodrigues Prof. Dr. na Universidade de São Paulo, campus São Carlos.

André Márcio de Lima Curvello Graduado em Engenharia de Computação pela Universidade de São Paulo, campus São Carlos; Especialista com MBA em Gestão Estratégica de Tecnologia de Informação pela Universidade de Franca (UNIFRAN); Docente na Universidade de Franca nos cursos de Engenharia Mecatrônica, Mecatrônica Industrial e Ciência da Computação.

Igor Borges Tavares Software Engineer na Philips HealthCare, com atuação no desenvolvimento para sistemas medicos embarcados.

Thiago Félix da Silva LimaEngenheiro Eletricista, estudante de mestrado do Rochester Institute of Technology. Diretor de Marketing do Embarcados.com.br.

RESUMOEste artigo faz uma análise comparativa para mostrar os ganhos de desempe-nho obtidos pelo uso de coprocessadores ARM NEON, o que é feito baseado nos tempos de execução de retinas sem o uso de NEON, e com retinas exe-cutadas por meio de funções C Intrínsecas que determinam o uso de NEON. Nos modelos mais recentes de processadores ARM, tais como aqueles de ar-quiteturas ARMv7 e ARMv8, é comum a presença da unidade coprocessadora NEON, capaz de realizar processamento em ponto flutuante. O coprocessador NEON também é capaz de realizar operações SIMD, o que implica que uma mesma instrução pode sera plicada em um fluxo de dados. Essa arquitetura é adequada para processamento de imagens, e este artigo pretende mostrar, de uma maneira bem simplista, que essa característica é capaz de provocar ganhos significativos de desempenho em retinas aritméticas amplamen-te utilizadas em processamento de imagens. Para mostrar isso, sera usado uma aplicação modelo para executar operações aritméticas em matrizes de tamanhos variados, para simular operações que ocorrem em algoritmos de processamento de imagens.Palavras-chave: ARM; NEON; SIMD; Processamento de Imagens; Sistemas Embarcados.


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ABSTRACTThis article make a comparative analysis to show the performance obtained by the use of ARM NEON coprocessor, which is done based on execution times between routines performed without use of NEON, and by using the C Intrinsic Functions which determines the use of NEON. In the most recent models of ARM processors, such as those of ARMv7 and ARMv8 architectures, it’s common the NEON coprocessor unit that can perform floating point processing. NEON also performs SIMD type operations, which means that the same instruction is applied to a data stream. This architecture is suitable for image processing, and this article aims to show, in a simplistic way that this feature is capable to provide significant performance gains in arithmetic routines widely used in image processing. To show this, it will be used a simple application to perform arithmetic operations on matrix of variable sizes, to perform as a simulation of operations that would occur in image processing algorithms..Keywords: ARM; NEON; SIMD; Image Processing; Embedded Systems.

INTRODUÇÃOOs processadores ARM estão presentes em uma gama cada vez maior

de aplicações móveis, principalmente pelo seu histórico de baixo consumo. Dado o atual cenário em que se encontram as principais famílias, a saber, as arquiteturas ARMv7 e ARMv8, seu uso começa a surgir como substituto em situações outrora somente imagináveis em ambientes desktop, como em apli-cações servidoras, aplicações que envolvam processamento de imagens, pro-cessamento digital de sinais, dentre outras (ARM, 2015).

Entretanto, ainda existem algumas restrições quanto ao uso de proces-sadores ARM em situações que envolvam cálculos matemáticos complexos, principalmente quando o quesito é tempo de resposta e também quando o critério é desenvolver uma solução capaz de funcionar em tempo real. Uma base de exemplo é a área de processamento de imagens, conhecida por envolver rotinas e métodos computacionalmente pesados, pelo uso de pro-cessamento matricial, transformadas em domínios de tempo e de frequência em tempo real, dentre outras.

Uma solução fornecida pela ARM e presente nos processadores da família ARMv7 em diante é a presença de coprocessadores aritméticos NEON em cada núcleo de processamento ARM. Estes coprocessadores atuam como unidade de ponto flutuante, e também são capazes de executar instruções do tipo SIMD, em que uma mesma instrução é aplicada sob uma mesma sequência

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de dados. Esse tipo de arquitetura é adequada para a área de processamento de imagens, onde diversos métodos tratam de aplicar um mesmo processo em uma mesma sequência de pixels de uma imagem, por exemplo (ARM, 2015).

Apesar de presente nos processadores ARM mais recentes, os copro-cessadores NEON são pouco conhecidos por programadores, acadêmicos e pesquisadores da área, por se tratar de uma unidade de hardware recente, presente nos processadores ARM mais novos. Assim, este recurso disponível pode acabar por passar despercebido.

Dessa forma, o presente artigo irá demonstrar a redução de tempo gasto, provocada pelo uso dos coprocessadores NEON em uma single bo-ardcomputerBeagleBone Black.

Para testar os efeitos do uso do coprocessador NEON, um programa de teste foi escrito de modo a realizar, em sequência, operações de soma, subtração e multiplicação de um elemento (fator) sobre todos os elementos de uma dada matriz, tal como ocorreria, por exemplo, em uma operação de alteração das propriedades de brilho de uma imagem.

O programa irá realizar a execução das rotinas com e sem o uso do coprocessador NEON, e essa execução se dará em uma sequência de matrizes com dimensões de ordem 256, 512, 1024 e 2048.

TRABALHOS PUBLICADOSNo que tange ao uso otimizado de recursos computacionais de sistemas

embarcados, existem alguns trabalhos que tratam das vantagens de utilizar o coprocessador NEON. Em Welch et. al. (2012), é feito um estudo comparati-vo entre o uso deste coprocessador em processadores ARM, e das instruções SSE em processadores Intel, por meio da execução de rotinas de interpolação bilinear e utilizando um algoritmo que realiza distorção em imagens.

Já em Mitra et. al. (2013) é realizado um estudo semelhante, tratando as abordagens para otimizar rotinas que utilizem instruções SIMD em arquiteturas ARM e Intel, por meio de implementações em C e em assembly, comparando os resultados obtidos por meio da execução de algoritmos como detecção de borda, filtro de Sobel, dentre outras, em diversas plataformas ARM e Intel.

APRESENTAÇÃO DAS ARQUITETURAS

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A.BeagleBone BlackDesenvolvido pela empresa Texas Instruments, o elemento chave da

BeagleBone Black é o SoC AM335x, que é composto por um processador ARM Cortex-A8, com frequência de operação de 1 GHz, e também possui um copro-cessador NEON, unidade VFPv5 e 256 KB de memória cache L2. A placa ainda conta com 512 MB de RAM DDR3, memória Flash de 4 GB, conexão com rede Ethernet 10/100, dentre outros.

O sistema operacional utilizado para a realização desse trabalho é o Debian, com Kernel Linux versão 3.8.13 (BeagleBoneBlack, 2015).

Figura1 - Imagem da BeagleBone Black – BeagleBoneBlack(2015)

B.Coprocessadores NEONBasicamente, a arquitetura NEON compreende uma extensão do set de

instruções ARM, possuindo uma base adicional de 32 registradores de 64 bits, ou, dependendo do arranjo, também podem ser configurados em 16 registra-dores de 128 bits(LANGBRIDGE, 2014).

Nesta arquitetura, os registradores são considerados vetores de elementos de um mesmo tipo de dado. E os dados permitidos são signed/unsigned 8-bit, 16-bit, 32-bit, 64-bit e 32-bitfloat, e as instruções desempe-nham a mesma operação em todas as trilhas concorrentes de registradores (LANGBRIDGE, 2014).

A título de exemplo, o esquemático arquitetural da tecnologia NEON é mostrado na Fig. 2, que destaca os registradores origem, onde os dados são carregados na forma de elementos e um mesmo conjunto de operações é aplicado sobre as trilhas sucessivas de registradores origem. Os resultados das

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operações são armazenados no registrador de destino.Figura2 - Esquemático de funcionamento da arquitetura NEON – ARM (2015)

Os registradores utilizados pelo coprocessador NEON estão em um

banco de memória de 256 bytes, separado do banco de registradores principal, normalmente denotado pelos registradores de R0 a R15. Além disso, é possível organizar o banco de registradores NEON em duas perspectivas diferentes, des-tacadas a seguir e, na Fig. 3, é demonstrado o arranjo dos bancos em cada perspectiva.

•32 registradores de 64 bits, correspondendo às unidades de D0 a D31;•16 registradores de 128 bits, correspondendo às unidades de Q0 a Q15.

Figura3 -Duas perspectivas diferentes de registradores da arquitetura NEON. Fonte: ARM.com

Além disso, é possível fazer arranjos mistos de registradores, depen-dendo das operações a serem realizadas, permitindo que elementos de dados sejam eficientemente mantidos em precisões apropriadas para seus tipos. Ou seja, é possível realizar operações com dados de 32 bits e armazenar o resultado em registradores de 64 bits, ou mesmo o contrário, realizar operações com

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dados de 64 bits e armazenar o resultado em registradores de 32 bits, como mostrado na Fig, 4.

Figura4 -Imagem ilustrativa de arranjos arquiteturais entre registradores com perspectivas diferentes no coprocessador NEON – ARM (2015)

As operações permitidas pelo coprocessador NEON são divididas nas seguintes categorias:

•Adição/Subtração, além de operações relacionadas, como Mínimo, Máximo, Absoluto, Negação, etc;

•Multiplicação;•Comparação e Seleção;•Operações Lógicas como AND, OR, entre outras operações;•Dentre outras.Existem diversas formas de se programar e utilizar os recursos oferecidos

pelo coprocessador NEON. Em se tratando de um ambiente Linux Embarcado, executando sob um SoC ARM compatível, temos as seguintes opções, com base em ARM Limited (2015):

1)Utilizar diretivas de compilação com o compilador GCC:As versões mais modernas do compilador GCC, como por exemplo, a versão 4.6.3, já possuem suporte para compilar rotinas para o coprocessador NEON, que nor-malmente é utilizado como unidade de ponto flutuante no uso de diretivas. Porém, utilizando diretivas de compilação, ou flags de compilação, todo o trabalho de otimização de código é deixado a cargo do compilador. Para compilar um código utilizando os recursos do coprocessador NEON, basta utilizar os seguintes comandos, em sequência à chamada do compilador GCC:

•-mfpu=neon: Destaca que a unidade de ponto flutuante a ser utilizada é o NEON.

•-ftree-vectorize: Permite a vetorização automática de dados a serem armazenados nos registradores do coprocessador.

2)Usar rotinas C Instrinsics: É possível também utilizar diretamente funções específicas em Linguagem C, que nada mais são do que um agrupa-

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mento de rotinas em assembly correspondentes às instruções NEON desejadas.Para isso, é necessário especificar o uso da biblioteca NEON no código

escrito em C, adicionando o comando “#include <neon.h>” no início do código.3)Programar em Assembly: E para casos onde se deseja o maior nível

de otimização, é possível programar as rotinas diretamente em assembly, seja em código de programa puramente escrito em assembly, ou em código C com trechos em assembly.

As orientações fornecidas pela própria ARM, no que diz respeito ao uso de rotinas NEON em código C por meio de C Intrinsics, é utilizar a palava_restrict quando se trata de ponteiros que devem ter espaços estritamente reservados em memória e, ao optar por usar as diretivas de compilação para vetorização automática de dados, faz loops múltiplos de 2 para auxiliar o processo auto-mático.

EXECUÇÃO DOS TESTES E RESULTADOSPara a execução dos testes, a interface gráfica do sistema Debian,

em execução na BeagleBone Black, foi desabilitada para liberar o máximo de memória RAM possível e evitar gargalos do sistema operacional com outras tarefas, além do teste propriamente dito.

As operações de soma, subtração e multiplicação, quando aplicadas em uma imagem digitalizada, são capazes de alterar suas propriedades de brilho, um aspecto muito utilizado em algoritmos de processamento de imagens digitais.

Assim sendo, a avaliação de desempenho foi dada com base em um programa que realiza, consecutivamente, as operações de soma, subtração e multiplicação de um elemento (fator) sob todos os elementos de uma matriz, como que simulando uma operação de alteração das propriedades de brilho de uma imagem.

Em cada sequência de operações, o programa realiza o cálculo sem o uso do coprocessador NEON, e depois, com o uso do coprocessador NEON, exibe na tela de console o resultado dos tempos de cada execução sob matrizes de ordem 256, 512, 1024 e 2048.

Para efeito de cálculo, as matrizes trabalhadas na aplicação foram ini-cialmente carregadas com valores aleatórios em um intervalo de 0 a 255, cor-respondendo a variáveis do tipo uint8, ou seja, variáveis inteiras, sem sinal, de 8 bits, tal como uma imagem em escala de cinza com resolução de 8 bits.

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Conforme mencionado no detalhamento da arquitetura NEON, não há operação SIMD para realização de divisão. Assim sendo, esta operação não foi realizada nos testes.

A.Execução dos TestesPara execução dos testes, o programa desenvolvido foi compilado no

sistema Debian com os devidos cuidados para importar e usar as rotinas C In-trinsics de acesso aos recursos do coprocessador NEON.

Cada ciclo de execução, sem utilizar o NEON e utilizando-se do copro-cessador NEON, é repetido 100 vezes, e, por fim, o resultado final exibido é o tempo médio das 100 execuções.

O programa foi executado em console com acesso remoto ao sistema Debian da BeagleBone Black.

B.Forma de medidaA medição do tempo decorrido em cada rotina testada no benchmark

foi realizada por meio da função clock_gettime (disponível na biblioteca da Linguagem C “time.h” do padrão ISO C99) com o argumento “clk_id” igual a CLOCK_REALTIME, que requer privilégios especiais no sistema, mas garante a melhor precisão entre os clocks disponíveis. O tempo fornecido pelo programa após as operações é dado em microssegundos (us).

Também garantimos que apenas os processos essenciais para o teste estavam carregados no sistema a fim de que os demais não pudessem interfe-rir nas medições.

C.Códigos-FontesPara a execução de soma matricial, foiutilizado o códigomostrado-

adiantecomo base para realizar as operações com e sem o uso de NEON. O mesmoiráexecutaros testes para matrizes com dimensões 128x128, 256x256, 512x512, 1024x1024 e 2048x2048, e exibirãos tempos de cadaoperação, pri-meiramentesem o uso de NEON, e depois com o uso de NEON.Para a atividade, o códigofoinomeadocomoadd.c.

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>

45


#include <arm_neon.h>

#define NUM 5

voidtest(uint32_t w, uint32_t h, uint32_t times);

voidroutine(uint8_t *arr, const uint8_t *num, uint32_t w, uint32_t h, uint32_t times);

voidneon_routine(uint8_t *arr, const uint8_t *num, uint32_t w, uint32_t h, uint32_t times);

intmain(void){

test(128, 128, 51200);

test(256, 256, 12800);

test(512, 512, 1600);

test(1024, 1024, 400);

test(2048, 2048, 100);

return 0;

}

voidtest(uint32_t w, uint32_t h, uint32_t times){

uint32_t i;

uint8_t *arr;

const uint8_t num = NUM;

arr = (uint8_t *)malloc(w*h);

structtimespec start, end;

uint32_t diff;

for(i=0; i<(w*h); i++){ // Populatesthe input arrays

arr[i] = (i & 0xFF )/5;

46


}

clock_gettime( CLOCK_REALTIME, &start );

routine(arr, &num, w, h, times);

clock_gettime( CLOCK_REALTIME, &end );

diff = (end.tv_sec-start.tv_sec)*1000000 + (end.tv_nsec-start.tv_nsec)/1000;

printf(“Adding %4ux%4u matrix w/o NEON: %5u us\n”, w, h, diff/times);


arr[i] = (i & 0xFF )/5;

}


neon_routine(arr, &num, w, h, times);



printf(“Adding %4ux%4u matrixwith NEON: %5u us\n”, w, h, diff/times);

free(arr);

}

voidneon_routine(uint8_t *arr, const uint8_t *num, uint32_t w, uint32_t h, uint32_t times){

uint32_t i, j;

uint8x16_t arr_;

uint8x16_t num_ = vld1q_dup_u8(num);

for(j=0; j<times; j++){

for(i=0; i<(w*h); i+=16){

arr_ = vld1q_u8(arr + i); // arr_ = arr

arr_ = vaddq_u8(arr_, num_); // arr_ = arr_ + num_

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vst1q_u8((arr+i), arr_); // arr = arr_

}

}

}

voidroutine(uint8_t *arr, const uint8_t *num, uint32_t w, uint32_t h, uint32_t times){

uint32_t i, j;


for(i=0; i<(w*h); i++){

arr[i] = arr[i] + num[0];

}

}

}

Para a execução de multiplicaçãomatricial, foiutilizado o códigomostra-doadiantecomo base para realizar as operações com e sem o uso de NEON. O mesmoiráexecutaros testes para matrizes com dimensões 128x128, 256x256, 512x512, 1024x1024 e 2048x2048, e exibiráos tempos de cadaoperação, pri-meiramentesem o uso de NEON, e depois com o uso de NEON.Para a atividade, o códigofoinomeadocomomul.c.

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>


#define NUM 5


48




intmain(void){

test(128, 128, 51200);

test(256, 256, 12800);

test(512, 512, 1600);

test(1024, 1024, 400);

test(2048, 2048, 100);

return 0;

}


uint32_t i;

uint8_t *arr;




uint32_t diff;


arr[i] = (i & 0xFF )/5;

}



49




printf(“multiplying %4ux%4u matrix w/o NEON: %5u us\n”, w, h, diff/times);


arr[i] = (i & 0xFF )/5;

}





printf(“multiplying %4ux%4u matrixwith NEON: %5u us\n”, w, h, diff/times);

free(arr);

}


uint32_t i, j;

uint8x16_t arr_;



for(i=0; i<(w*h); i+=16){


arr_ = vmulq_u8(arr_, num_); // arr_ = arr_ + num_


}

}

}

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uint32_t i, j;


for(i=0; i<(w*h); i++){

arr[i] = arr[i] * num[0];

}

}

}

Para a execução de subtraçãomatricial, foiutilizado o códigomostrado-adiantecomo base para realizar as operações com e sem o uso de NEON. O mesmoiráexecutaros testes para matrizes com dimensões 128x128, 256x256, 512x512, 1024x1024 e 2048x2048, e exibiráos tempos de cadaoperação, pri-meiramentesem o uso de NEON, e depois com o uso de NEON. Para a atividade, o códigofoinomeadocomosub.c.

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>


#define NUM 5




intmain(void){

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test(128, 128, 51200);

test(256, 256, 12800);

test(512, 512, 1600);

test(1024, 1024, 400);

test(2048, 2048, 100);

return 0;

}


uint32_t i;

uint8_t *arr;




uint32_t diff;


arr[i] = (i & 0xFF )/5;

}





printf(“subtracting %4ux%4u matrix w/o NEON: %5u us\n”, w, h, diff/times);


52


arr[i] = (i & 0xFF )/5;

}





printf(“subtracting %4ux%4u matrixwith NEON: %5u us\n”, w, h, diff/times);

free(arr);

}


uint32_t i, j;

uint8x16_t arr_;



for(i=0; i<(w*h); i+=16){


arr_ = vsubq_u8(arr_, num_); // arr_ = arr_ + num_


}

}

}


uint32_t i, j;

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for(i=0; i<(w*h); i++){

arr[i] = arr[i] - num[0];

}

}

}

Para compilarosarquivos e gerarosbinários para a devidaexecução de cada teste, foramrealizadososseguintescomandos no console Linux da placa Beagle Bone Black:

gccadd.c -o add.out -Os -mfpu=neon -lrt

gccsub.c -o sub.out -Os -mfpu=neon -lrt

gccmul.c -o mul.out -Os -mfpu=neon -lrt

Compiladososarquivos, a sequência de testes foiiniciada com o seguinte commando, tambémrealizado no console Linux da placa Beagle Bone Black:

./add.out&& ./sub.out&& ./mul.out

Após a execução de cada binário, é exibido no console Linux o tempo decorrido na realização das operações para multiplicação, adição e subtração matricial, com e sem o uso de coprocessador NEON.

D.Resultados obtidosOs resultados obtidos pelas execuções do programa de testes são

exibidos na Tab. 1, para as operações de soma, na Tab. 2, para as operações de subtração, e na Tab. 3, para as operações de multiplicação.

A coluna final de cada tabela destaca um fator de ganho de desem-penho obtido com o uso das rotinas de acesso ao coprocessador NEON, que indica a redução de tempo provocada pelo uso deste elemento nas operações, ou seja, o quão mais rápida dada operação é realizada com NEON.

Em se tratando das operações de adição e multiplicação, o ganho de desempenho obtido com o uso de NEON foi aproximadamente o mesmo nas operações realizadas sob matrizes de mesmas dimensões, tal como pode ser visto nas Tab. 1 e 2, que tratam das operações de soma e subtração, respecti-vamente. Em ambos os casos, o ganho de desempenho é de cerca de 2.15 a

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2.22 para operações em matrizes de dimensões 128x128 e 256x256, respecti-vamente. Já para matrizes com dimensões maiores, o desempenho diminui, indo para aproximadamente 1.50 para operações em matrizes com dimensões de 1024x1024 e 2048x2048.

Já com relação ao conjunto de operações de multiplicação dos elementos de uma matriz por um fator, o ganho de desempenho foi aproxima-damente 4 para operações em matrizes com dimensões 128x128 e 256x256, tal como mostrado na Tab. 3. Isso significa que o uso do coprocessador NEON reduziu em quase 4 vezes o tempo gasto neste tipo de operação. Com o aumento das dimensões das matrizes trabalhadas, o ganho de desempe-nho diminuiu, indo para 3,54 com matrizes de dimensões 512x512, e depois indo para aproximadamente 2,40 para matrizes com dimensões 1024x1024 e 2048x2048, respectivamente.

TABELA 1. RESULTADOS OBTIDOS PARA SOMA DE ELEMENTO À MATRIX

Operação sob Matrix de dimensões

Tempo de execução sem NEON (us)

Tempo de execução com NEON (us)

Ganho de desempenho

128 99 46 2,15

256 408 188 2,17

512 1886 1023 1,84

1024 10188 6949 1,46

2048 41430 27625 1,50

TABELA 2. RESULTADOS OBTIDOS PARA SUBTRAÇÃO DE ELEMENTO À MATRIX




Ganho de desempenho

128 99 46 2,15

256 409 184 2,22

512 1974 1020 1,94

1024 10290 6933 1,48

2048 41006 28023 1,46

TABELA 3. RESULTADOS OBTIDOS PARA MULTIPLICAÇÃO DE ELEMENTO À MATRIX

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Ganho de desempenho

128 199 50 3,98

256 814 205 3,97

512 3471 980 3,54

1024 16790 6987 2,40

2048 67412 28197 2,39

CONCLUSÃOComo demonstrado, o uso de rotinas C Intrinsics permitiu um ganho

de desempenho de aproximadamente 1,50 a 2,15 para operações de soma e subtração, e de aproximadamente 1,50 a 4 para operações com multiplicação.

Isso foi resultado do uso de rotinas que acessam diretamente os recursos do coprocessador NEON em código C para execução de programas com instruções SIMD, em que uma única operação pode ser aplicada sobre uma maior quantidade de dados, que, no caso, foram trabalhadas as operações de soma, subtração e multiplicação de um fator sobre elementos de uma dada matriz, tal como ocorreria em uma alteração nas propriedades de brilho de uma imagem.

Tais resultados são interessantes pelo seguinte aspecto: indicam, então, que a realização de operações que alterem as propriedades de brilho em imagens digitais, realizadas em sistemas embarcados com processadores ARM com NEON, ocorrerá de modo mais rápido do que sem o uso desta arquitetura, tal como demonstrado na aplicação de teste.

REFERÊNCIASARM Limited. NEON Technology Introduction. Disponível em: http://www.arm.com/ja/files/pdf/AT_-_NEON_for_Multimedia_Applications.pdf. Acesso em: 23 nov. 2015.

ARM Limited. ARM Processor Architecture. Disponível em: http://www.arm.com/products/pro-cessors/instruction-set-architectures/index.php.Acesso em: 23 nov. 2015.

ARM Limited. Introducing NEON – Development Article, 2009. Disponível em: http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.dht0002a/DHT0002A_introducing_neon.pdf. Acesso em: 23 nov. 2015.

BeagleBoneBlack. BeagleBoneBlack. Disponível em: http://beagleboard.org/black. Acesso em: 23 nov. 2015.

G. Mitra, B. Johnston, A.P. Rendell and E. McCreath. Use of SIMD Vector Operations to Accelerate

56


Application Code Performance on Low-Powered ARM and Intel Platforms. Parallel and Distribu-ted Processing Symposium Workshops & PhD Forum (IPDPSW), 2013 IEEE 27th International. USA, Cambridge, 2013, pp 1107-1116.

LANGBRIDGE, James A. Professional Embedded ARM Development. Wiley, 2014.

Welch, D Patru, E. Saber A. and Bengtson K. A study of the use of SIMD instructions for two image processing algorithms.Image Processing Workshop (WNYIPW), 2012 Western New York. USA, New York, 2012, pp 21-24.

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SOLUÇÃO DE BUSINESS INTELLIGENCE UTILIZANDO A FERRAMENTA PENTAHO SOBRE A ESTAÇÃO

METEOROLÓGICA DA UNIVERSIDADE DE FRANCABUSINESS INTELLIGENCE SOLUTION USING PENTAHO TOOL ON

THE WEATHER STATION OF UNIVERSIDADE DE FRANCA

Guilherme Ribeiro Sousa; Marcelo PupimScavazzaGraduandos de 2015 do curso de Ciência da Computação, da Universidade de Franca.

Ely F. PradoProfessor orientador da Universidade de Franca.

Guilherme Marques SilvaProfessor co-orientador da Universidade de Franca.

RESUMOA criação de dados por parte das diversas instituições existentes tem crescido de maneira exponencial nos últimos anos, levando a uma necessidade de se obter uma análise bem feita daquilo que é armazenado diariamente, dentre essas instituições estão as estações meteorológicas, que aferem dados impor-tantes a respeito do clima de determinadas regiões. Atualmente, a obtenção da informação correta de forma rápida aumenta a competitividade. Para esse fim surgiu o Business Intelligence (BI), utilizando-se de metodologias que auxiliam na busca de informações úteis aos gestores. Com isso, este trabalho visa à aplicação das técnicas de BI sobre os dados da estação meteorológica da Uni-versidade de Franca. Para isso, será definido um modelo dimensional, além da criação de um Data Warehouse e um Cubo OLAP. A captação dos dados se dará por meio das técnicas de ETL. Todo o processo será feito utilizando as ferramen-tas do Pentaho Open BI Suite.Palavras-chave: Business Intelligence; Data Warehouse; Pentaho; modelo dimensio-nal; estação meteorológica.

ABSTRACTThe creation of data by the various existing institutions has grown exponen-tially in recent years, leading to a need to achieve a well done analysis of what is stored daily. Among these institutions are the weather stations that measure important data about the climate of certain regions. Currently, obtaining the correct information quickly increases competitiveness. For this reason, came


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the Business Intelligence (BI), using methodologies that assist in the search of useful information to managers. Thus, this work aims the application of BI te-chniques on the data from the weather station at the Universidade de Franca. For this, a dimensional model is set, and the creation of a data warehouse and OLAP Cube one. The collection of data will be through the ETL techniques. The whole process will be done using the tools of the Pentaho Open BI Suite.Keywords: Business Intelligence; Data Warehouse; Pentaho; dimensional model; weather station;.

INTRODUÇÃOEm um mundo onde o tempo e a informação correta se tornam cada

vez mais preciosos, o Business Intelligence(BI) assumiu um papel de grande im-portância. Criado nos anos 80, esse termo define um conjunto de técnicas que visam auxiliar na tomada de decisão por parte dos gestores, além de contribuir para um melhor entendimento dos processos corporativos.

Atualmente, o uso de ferramentas de BI tem crescido e se atualizado deforma intensa.Todos os tipos de empresas, desde as micro às multinacionais, armazenam diversos dados diariamente, dentre elas estão as estações meteo-rológicas, que aferem dados a respeito do clima de cidades, estados, países e até continentes. O problema é que, na maioria das vezes, esses dados não são analisados da maneira correta ou, muitas vezes, nem são descobertos. Nesse ponto, surge a importância do BI com toda a sua metodologia para extrair in-formações relevantes, descobrir padrões úteis e auxiliar na tomada de decisões corretas.

O objetivo deste trabalho é demonstrar a aplicação das técnicas de Business Intelligence, fazendo uso da ferramenta Pentaho, sobre os dados da Estação Meteorológica localizada na Universidade de Franca.

1 REVISÃO DE LITERATURA

1.1 BUSINESS INTELLIGENCEO Business Intelligence(BI) é um conjunto de serviços, aplicações e tec-

nologias que possibilitam ao usuário analisar os dados e, com base nessasinfor-mações, emitir respostas confiáveis que possam ajudar no processo de tomada de decisão numa empresa.

O BI tem por objetivo “a integração dos aplicativos e tecnologias para extrair e analisar os dados corporativos de maneira simples, no formato correto

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e no tempo certo, para que a organização possa tomar decisões melhores e mais rápidas, auxiliando os executivos em seus negócios” (GOMES, 2013, p. 7).

Qualquer empresa pode se utilizar do BI, devido à grande necessida-de de indicadores de desempenho, gerenciamento e informações do meio interno e externo para a tomada de decisão.

“O BI é um sistema de mecanismos que fazem chegar a informação certa, para as pessoas certas e no momento certo. O mercado de Inteligên-cia Empresarial conta com muitas soluções e ferramentas para auxiliarem na tomada de decisão” (LARUCCIA et al., 2013, p. 6).

1.1.1Data Warehouse, Data Mining, Modelo dimensional e Cubos OLAPDentro do BI, utilizam-se diversas técnicas, dentre elas o uso do Data

Warehouse (DW), um grande banco de dados onde são armazenadas infor-mações da empresa e dados externos, de onde podem ser realizadas consultas que, posteriormente,serão utilizadasno processo de tomada de decisões.

“O data warehouse é um armazém de dados contendo dados extraídos do ambiente de produção de uma empresa, hospital ou faculdade que foram selecionados e depurados, tendo sido otimizados para processamento de consulta e não para processamento de transações” (GOMES, 2013, p. 3).

As ferramentas de Data Mining (Mineração de Dados) também ocupam um lugar muito importante no BI, com elas, a geração de informação vem tendo um crescimento cada vez maior e tirar proveito delas é essencial. Quando seu volume é muito grande, torna-se necessário a utilização das técnicas de data mining, “O processo de Minerar Dados dispõe de diversos al-goritmos que processam os dados em busca de padrões” (MARQUES, 2014, p. 19), a fim de analisar, comparar e classificar os mesmos.Junto com a utilização desses algoritmos, também é necessário a utilização de analistas humanos para determinar se estes padrões são realmente valiosos.

Figura 1:Visão geral das etapas que compõem o processo de Data Mining.Fonte:FAYYAD, 1996, p. 41.

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Segundo Fayyad (1996, p.37), o modelo tradicional para transformação dos dados em informação (conhecimento), consiste em um processamento manual de todas essas informações por especialistas que, então, produzem re-latórios que deverão ser analisados. Na Fig. 1, podemos ver como acontece esta transformação.

Outras tecnologias utilizadas são os Modelos Dimensionais e os Cubos OLAP (On-Line AnalyticalProcessing), técnicas essenciais em um projeto de BI.

Emprega-se o modelo dimensional para a criação de bancos de dados simples e compreensíveis (KIMBALL, 2008), ele consiste em uma tabela principal denominada Tabela Fato, que possui uma chave composta pelas chaves primárias de outras tabelas menores ligadas a ela, essas tabelas são chamadas Dimensões. Essa estrutura permite a criação dos cubos OLAP, além de definir como os dados estarão relacionados no data warehouse.

Os Cubos OLAP são baseados no modelo dimensional citado anterior-mente, compostosde uma tabela fato e suas dimensões.

“As dimensões representam os eixos do cubo e correspondem a atributos do domínio analisado. A tabela fato é constituída de medidas (dados) de uma tabela de fatos coletados dentro do domínio analisado. As medidas são relacionadas às dimensões” (TRONTO, 2004).

Essa estrutura armazena dados em formato multidimensional, o que torna a análise mais fácil de ser realizada (NUNES, 2010). A partir dele, é permitido visualizar as informações de várias perspectivas diferentes.

1.2 A PLATAFORMA PENTAHOO PentahoOpen BI Suiteé umasolução de Business Intelligenceopen

source, desenvolvida pela PentahoCorporation como uma plataforma integrada e moderna. Possui um conjunto de ferramentas que tratam de todas as fases de um projeto de BI, como Pentaho Data Integration, Pentaho Data Mining, Pen-tahoAnalysis, PentahoReportingePentahoDashboards(PENTAHO, 2015).

Figura 2:Etapas do projeto de Business Intelligence.Fonte: CONSULTING, 2014, p. 1.

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Pentaho Data Integration (Kettle): Ferramenta de ETL (Extract, Transfor-mationandLoad) utilizada para extrair dados de uma fonte, transformá-los e carregá-los em um Data Warehouse.

Pentaho Data Mining (Weka): É um conjunto de ferramentas de mineração de dados que dispõe de algoritmos de associação, classificação e agrupamento, podendo ser utilizados para melhor entendimento do negócio.

PentahoAnalysis (Mondrian): Servidor OLAP (Online AnalyticalProces-sing) feito em Java que executa consultas MDX (Multidimensional Expressions).

PentahoReporting: É uma ferramenta utilizada para a geração de rela-tórios em vários tipos de arquivo, como PDF, HTML, XML, CSV e Excel.

PentahoDashboards: Módulo que permite a criação de painéis de controle conhecidos como Dashboards, onde podem se reunir os indicadores principais de determinada empresa ou departamento em uma única tela.

1.3 REDES DE OBSERVAÇÃO METEOROLÓGICAExistem muitos tipos de estações meteorológicas e diversas maneiras

de se observar e estudar os fenômenos do clima, possibilitando as previsões de tempo que são apresentadas atualmente em diversas meios de comunicação, a Estação Meteorológica de Observação de Superfície Automática é uma delas.

composta de uma unidade de memória central, que é ligada a vários sensores dos parâmetros meteorológicos (pressão atmosférica, temperatura e umidade relativa do ar, precipitação, radiação solar, direção e velocidade do vento, entre outros), que integra os valores observados minuto a minuto e a cada hora (INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA, 2015, p. 2).

O Brasil também possui redes de observações meteorológicas operadas por órgãos públicos.

1.3.1Estação Meteorológica da Universidade de FrancaOs dados que serão usados para aplicação das técnicas de BI serão da

estação meteorológica localizada no Centro Discente de Informática (CDI) da Universidade de Franca, que iniciou suas operações em 2012 e está em funcio-namento até os dias de hoje.

Para a coleta de dados meteorológicos, é utilizada uma estação meteoro-lógica profissional da Oregon Scientific, modelo WMR928NX. Esta estação é composta por vários sensores, com alimentação independente – pilhas e

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energia solar, que transmitem via rádio frequência as informações para uma central (SILVA, 2013, p. 33).

Após a coleta das informações, a central exibe em um display e repassa ao computador os dados provenientes dos sensores, que são gravados no banco de dados.

1.3.1.1 Base de dadosA estrutura do banco de dados da estação possui quatro tabelas, rela-

cionadas cada uma a um determinado tipo de sensor, sendo eles: anemômetro (monitora a velocidade e direção do vento), termo-higrômetro externo (capta a temperatura e umidade externa), baro-termo-higrômetro interno (mede a temperatura, umidade do ambiente interno e a pressão atmosférica), além do pluviômetro (monitora o índice pluviométrico).

O armazenamento dos dados foi feito no sistema gerenciador de banco de dados MySQL1, uma ferramenta open source.

Figura 3:Estrutura das tabelas dos dados meteorológicos.Fonte:SILVA, 2013, p. 49.

2PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOSPara o desenvolvimento do trabalho, realizaram-se pesquisas em

artigos, trabalhos relacionados ao assunto e em sites especializados, a fim de ter um maior entendimento a respeito dos conceitos de BI, das técnicas que ele possui e de duas aplicações.

Em um segundo momento, foi feito um estudo da Estação Meteoroló-gica da Universidade de Franca, com foco nos tipos de sensores que ela possui e na estrutura de seu banco de dados, onde se tornou possível entender quais 1 MYSQL, MySQL Documentation. Disponível em: <http://dev.mysql.com/doc/>. Acesso em: 9 out. 2015.

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eram os dados gravados.Após compreender os conceitos de BI e entender o funcionamento da

estação meteorológica,realizou-se um estudo da plataforma Pentahoe de suas ferramentas, dentre as quais, algumas foram utilizadas para a criação do data warehouse e realização dos processos de integração entre ele e os dados da estação.

2.1 MODELAGEM E CRIAÇÃO DO DATA WAREHOUSEPara abusca das informações que porventura estariam contidas de

maneira implícita no banco de dados da estação, faz-se necessária a criação do data warehouse,pois nele é que serão carregados os dados da estação e realiza-das as consultas.Primeiramente foi definidocomo seria o modelo dimensional e quais informações de cada tabela da estação seriam utilizadas para a imple-mentaçãode suas dimensões, sendo assim, foram excluídas as informações a respeito do orvalho, captadas pelos sensores baro-termo-higrômetro interno e termo-higrômetro externo.

Posteriormente, definiu-se como seria a relação entre as tabelas no data warehouse, além da criação de uma nova tabela, que reúne em si as chaves primárias de todas as outras e seus dados quantificáveis, conhecida como Tabela Fato, ela é considerada a principal tabela de um modelo dimensional (KIMBALL, 2008). Como as quatro tabelas da estação possuíam o atributo DATA como chave primária, houve a necessidade de se realizar mudanças no nome das respectivas chaves, pois cada um dos campos deve ter um nome exclusivo dentro do tipo de registro (BOUMAN, 2009), além disso, previne a ocorrência de problemas em caso de alteração nos dados das dimensões. Todo esse processo pode ser visto na Fig. 4.

Figura 4:Modelo Dimensional.Fonte:Os autores.

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2.2 EXTRAÇÃO, TRANSFORMAÇÃO E CARGA (ETL)Após a definição do modelo dimensional, deu-se início aos processos

de ETL utilizando a ferramenta Pentaho Data Integration (PDI). Segundo CIELO (2002, p.)“Esta etapa é uma das fases mais críticas de um Data Warehouse, pois envolve a fase de movimentação dos dados”.

Primeiramente, foi realizada a etapa de extração de dados da estação meteorológica, onde os mesmos foram coletados utilizando o componente Table Input, que carrega todos os dados de origem para o Dimension Lookup / Update, onde foram feitasas transformações de acordo com as necessidades do sistema, porém essa mudança não alterou a estrutura dos dados, já que apenas foram modificados os nomes das chaves primárias das tabelas e removidos os dados a respeito do orvalho, como visto na Fig. 4. Posteriormente, os dados foram gravados em seu respectivo destino (data warehouse), como é possível conferir na Fig.5.

Figura 5:Processo de ETL (Sensor Externo).Fonte:Os autores.

2.3 CRIAÇÃO DA TABELA FATOPara a criação da tabela fato, foram definidos as métricas e dados

quantificáveis, conforme a Fig. 4. Posteriormente, se iniciou o processo de montagem da tabela, onde foi adicionado o componente Table Input para a entrada de dados de cada tabela da estação, seguido pelo componente Multiway Merge Join, responsável por realizar a junção dessas tabelas através das suas respectivas chaves. Continuando o processo, foram inseridos os com-ponentes Dimension Lookup / Update, responsável por jogar para a tabela fato as chaves que vem de cada dimensão. O próximo passo foi a inserção do com-

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ponente Select / Renamevalues, onde foram selecionados os dados que seriam utilizados para análise. Por último, todos os dados foram carregados na tabela fato através do componente Table Output. Todo esse processo pode ser visto na Fig. 6.

Figura 6:Processo de transformação dos dados para a criação da Tabela Fato.Fonte:Os autores.

2.4 CRIAÇÃO E ANÁLISEDO CUBO OLAPApós finalizar a tabela fato, iniciou-se o processo de criação dos Cubos

OLAP utilizando a ferramenta PentahoSchema Workbench, também conhecido como Mondrian, que possibilita a concepção de cubos OLAP através de uma interface gráfica (DIAS, 2012).

A geração do cubo foi feita com o uso dos dados do data warehouseci-tado na seção 2.1 deste trabalho.

Primeiramente, foi adicionado um cubo através do componente Add Cube, em seguida, o componente AddTable, onde se definiu a tabela fato_medicao do data warehouse como sendo uma das fontes de informação do cubo.

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No próximo passo, foram adicionadas as dimensões Chuva, Vento, Sen-sorExterno e SensorInterno através do componente Add Dimension do cubo, o que permitirá a consulta das informações separadas de cada sensor. Dentro de cada dimensão, o Schema Workbench possibilita a inserção de cada atributo que será utilizado para posterior análise.

Por último, foram definidas as métricas do cubo, ou seja, quais seriam suas informações quantificáveis, por exemplo, o campo Total Chuva que mostra o acumulado total desde o início das operações da estação meteorológica. Para isso, utilizou-se o componente AddMeasure.

Abaixo, na Fig. 7, é possível conferir como ficou a estrutura do cubo.

Figura 7:Estrutura do Cubo OLAP.Fonte:Os autores.

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Com o término da estruturação do cubo, é gerado um arquivo XML, o qual permite sua edição por meio de qualquer editor de texto, sem o uso da interface gráfica do PentahoSchema Workbench, como pode ser conferido na sintaxe mostrada na Fig. 8.

Figura 8: Trecho do arquivo XML gerado pelo cubo.Fonte:Os autores.

Posteriormente foi utilizado o Pentaho BI Server, uma ferramenta de-senvolvida como uma aplicação Java Web, que permite visualizardados pro-venientes do cubo OLAP. Foi preciso publicar o arquivo gerado pelo PentahoS-chema Workbench através do menu File -> Publish.A visualização dos dados foi realizada pela ferramenta JPivot, como podemos observar na Fig.9.

Figura 9:Tela do BI Server mostrando a estrutura dos dados do cubo OLAP.Fonte:Os autores.

A Fig. 9 mostra as várias dimensões e a métrica do cubo OLAP a ser processado. As dimensões podem ser expandidas e ter sua ordem alterada,

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possibilitando assim, uma visão distinta da informação.Também é possível realizar as consultas via código MDX (originado a

partir da linguagem SQL), clicando no ícone MDX localizado na barra de fer-ramentas do JPivot. Nele pode-se buscar informações de maneira direta, sem a necessidade de navegar por toda a estrutura do cubo.A figura 10 mostra o código MDX da tabela mostrada na Fig. 9.

Figura 10: Tela do BI Server mostrando uma consulta em código MDX.Fonte:Os autores.

CONCLUSÃOA estação meteorológica da Universidade de Franca gera uma quan-

tidade imensa de dados mensalmente, o que torna difícil até mesmo uma simples consulta utilizando um sistema gerenciador de banco de dados. Por exemplo, as medições geradas pelo anemômetro (sensor que monitora o vento), são captadas a cada 14 segundos, o que produz cerca de 6171 registros por dia, sendo 185130 registros por mês. Levando em consideração que a estação está operando desde abril de 2012, podemos dizer que ela gerou, até hoje,pouco mais de 8330850 de registros provenientes de apenas um dos sensores. Devido a esse grande volume de dados, fica muito difícil para um gestor ou gerente conseguir visualizar informações relevantes de forma precisa e em pouco tempo, sem ter uma ferramenta que consiga organizar esses dados de maneira eficiente.

Este artigo tem por objetivo a aplicação das técnicas de Business In-telligence sobre os dados gerados pela estação meteorológica. O uso de tais técnicas como a definição do Modelo dimensional, o processo de ETL, a construção do Data Warehouse e a criação do Cubo OLAP possibilitaram uma melhor organização e visualização dos dados. Emborao objetivo tenha sido alcançado, foram encontradas dificuldades além do esperado, como a falta de suporte à versão Pentaho Open BI Suite e bugs de compatibilidade entre as

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diferentes versões da ferramenta.Para uma melhor visualização dos dados em ambiente empresarial,

seria recomendada a utilização do PentahoDashboards, pois permite a criação e personalização de painéis de controle, além de reunir os indicadores prin-cipais de uma empresa em uma única tela, também é possível fazero uso da ferramenta Pentaho Data Mining, conhecida como Weka, que possibilitará uma mineração dos dados em busca de previsões. Tal tarefa pode ser desenvolvida como trabalho futuro.

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REALIDADE AUMENTADA EM ANDROID COM INTERAÇÃO DO USUÁRIO

AUGMENTED REALITY ON ANDROID WITH USER INTERACTION

Gustavo Siqueira BordonGraduando de 2015 do curso de Bacharelado em Ciência da Computação, da Universi-dade de Franca.

André Márcio de Lima CurvelloProfessor Mestre orientador da Universidade de Franca.

RESUMOCom o desenvolvimento rápido de novas tecnologias e dispositivos eletrônicos que facilitam a vida cotidiana, fica quase impossível retirá-los de nossas vidas e definir uma rotina sem utilizá-los. Observando sobre esta perspectiva, a criação de aplicações que utilizam a realidade aumentada para enriquecer cenas, seja ela demonstrando novo projeto em um ambiente coorporativo ou uma simples ilustração informativa em uma apostila escolar, pode ser uma importante ferra-menta para auxiliar na conclusão de tarefas. Permitir uma interação do usuário com aplicação, como toques na tela ou por comandos de voz, tornam o uso destatecnologia mais agradável, possibilitando um diferente aprendizado e en-tendimento sobre o assunto proposto. Proporcionar um alto grau de imersão dentro da realidade aumentada é um desafio interessante e intrigante, mesmo com o atual progresso tecnológico. Desenvolver o projeto baseado em dispo-sitivos com sistema operacional Android foi uma escolha promissoradevido ao grande crescimento da utilização de dispositivos móveis nas tarefas diárias da população, tornando a aplicação de fácil acesso e uso. Este projeto não só discute o desenvolvimento de uma aplicação com realidade aumentada, como também seus resultados sobre as diferentes formas de interação do usuário sobre ela.Palavras-chave: Realidade Aumentada; Interação do Usuário; Android.

ABSTRACTWith a quick development of new technologies and electronic devices that make life easier, it’s almost impossible to remove them from our lives and trace a new routine without them. Seeing from this perspective, the creation of ap-plications that use the augmented reality to improve the environment, either to demonstrate a new project in a company or a simple informative picture


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on a schoolbook might be an important tool to help finish tasks. Allowing in-teractions for the user with the application, such as screen touches or using voice commands, make the use of this technology more comfortable; granting a different way of learning and understanding the subject proposed. Providing a high level of immersion inside the augmented reality is an interesting and intriguing challenge, even for the current progress of technology. Developing a project based on devices with Android operational system was a promising choice due to the fact that there has been a great increase of mobile device use on the population’s daily tasks, providing approachable and easy handling applications. This project not only presents the development of an application with augmented reality, but also points out results of several ways of interac-tion from a user about this creation.Keywords: Augmented Reality; User Interaction; Android.

INTRODUÇÃOA utilização da tecnologia para a produção de softwares educacionais

tem se tornado uma importante ferramenta para inovar as práticas educativas, rompendo as práticas por vezes ultrapassadas de ensino e transformando os atuais paradigmas da educação (VIEIRA et al., 2011 apud GADOTTI, 2000).

Considerando o grande avanço da tecnologia, tornou-se interessante a utilização dos conceitos de realidade aumentada em práticas educativas, pos-sibilitando uma forma diferente e interessante de apresentação de conceitos e teorias sobre os mais diversos temas. Objetos animados em cenas aumentadas podem proporcionar uma experiência didática rica em detalhes e informações, expressando os conceitos de uma maneira bem próxima à desejada.

A utilização de dispositivos móveis para esta prática educacional é importante,pois,por não ser estática, pode ser levada e utilizada nos mais diversos locais e cenários. Outra ferramenta interessante que incrementa a sensação de integração à realidade aumentada é a interação com estes objetos, seja por meio de toques na tela do dispositivo ou por comandos de voz, acres-centam ao usuário um alto grau de imersão à cena aumentada, imprescindível para uma boa experiência sobre a aplicação (MCDONALD, 2003). Estes são os assuntos que serão abordados neste trabalho.

1 OBJETIVOO principal objetivo deste projeto é demonstrar o uso da realidade

aumentada em situações cotidianas, possibilitando às pessoas uma visão

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diferente dos objetos reais e virtuais, aumentando desta forma, não só a quan-tidade mas também a qualidade das informações fornecidas, oferecendo uma experiência nova e rica em detalhes.

2 REVISÃO DE LITERATURANesta revisão de literatura,foram abordados assuntos referentes à

realidade aumentada, tais como introdução e reprodução de objetos tridi-mensionais em cenas reais, maneiras de interação com os mesmos e possíveis melhorias no grau de percepção e imersão do usuário no meio aumentado.

Também foi abordado o modo com que as aplicações desenvolvidas para sistema operacional Android funcionam e o motivo da escolha desse sistema para a elaboração econclusão deste projeto.

2.1 REALIDADE AUMENTADAExperimentar uma realidade diferente da real sempre foi um desafio in-

teressante e motivador para os seres humanos. Poder ver ou até mesmo sentir essa outra realidade só era capaz em um ambiente totalmente virtual, onde se fazia necessário o uso de equipamentos para simular a presença humana inserida nesse contexto. Com o passar dos anos e com o avanço da tecnologia, a integração do ambiente virtual com o real se tornou mais tênue e, em muitos casos, capaz de compor um ambiente em que as pessoas não conseguem diferir o que é real do que é fictício.

Segundo Azuma (1997), em ambientes virtuais, a pessoa fica imersa somente em um mundo virtual fictício criado por uma máquina, e sugere que a realidade aumentada é uma variação da mesma, onde objetos virtuais coexistem com objetos do mundo real, colaborando para um ambiente enri-quecido de informações e ampliando a experiência do usuário.

“A realidade aumentada é uma particularização de um conceito mais geral, denominadorealidade misturada, que consiste na sobreposi-ção de ambientes reais e virtuais, emtempo real, através de um dispositivo tecnológico”(KIRNER; ZORZAL, 2005).

Desta forma, grande parte do benefício da aplicação deste conceito é o aprimoramento da quantidade e qualidade das informações disponibilizadas ao usuário, possibilitando assim utilizar uma ferramenta computacional para facilitar as ações e tarefas cotidianas do ser humano (BROOKS, 1996).

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2.1.1 Aplicações da realidade aumentadaPara Azuma (1997), há pelo menos seis grandes áreas para utilização da

ferramenta, tais como visualização médica, manutenções e reparos, anotações em objetos, planejamento para caminhos de robôs, entretenimento e aviação militar. A seguir, são citadas duas delas, de fundamental importância para o desenvolvimento deste projeto.

•Medicina: a realidade aumentada poderia auxiliar durante cirurgias, mostrando órgãos ou até mesmo indicando a posição destes órgãos para o médico, como Paloc et al. (2004) mostra em seu trabalho sobre este assunto.Ayache (1995) também cita a realidade aumentada como uma melhoria para o procedimento terapêutico onde a superposição das imagens diretamente no corpo do paciente, torna mais fácil a visualização da anatomia humana e seu estudo.

Figura 1: Feto virtual dentro do útero de uma paciente grávida.Fonte: AZUMA, 1997. p. 4

•Manufatura e reparação: instruções podem tornar o entendimento mais fácil se estiverem disponíveis, principalmente em maquinários complexos, sendo capazes de mostrar passo a passo como proceder durante um reparo ou construção de um objeto (AZUMA, 1997). As Fig.2 e 3 ilustram um usuário utilizando o conceito para efetuar a manutenção de uma impressora.

Figura 2: Visãoexterna do usuário efetuando a manutençãoFonte: AZUMA, 1997. p. 5

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Figura 3: Visão em realidade aumentada mostrando como remover o cartuchoFonte: AZUMA, 1997. p. 5

2.2 INTERAÇÃO DO USUÁRIO COM OBJETOS VIRTUAIS

As primeiras interações com objetos virtuais em realidade aumentada só eram possíveis com o uso de equipamentos especiais, tais como roupas, luvas e capacetes com sensores de posicionamento e movimento (ZORZAL et al., 2006), não permitindo uma total sensação de inserção do usuário em um meio combinado e colaborativo.

Com a evolução tecnológica, parte destes equipamentos pôde ser eliminada, tornando assim a experiência mais intuitiva e amigável, propor-cionando um ganho maior de qualidade. Juntamente com essas melhorias, a complexidade tanto dos ambientes gerados e quanto das interações com os objetos foram ampliadas e aprimoradas, tornando a ferramenta útil para diversos fins.

Valli (2008)defini que a interação natural se deve em um ambiente de manipulação de objetos, onde se exige o mínimo de treinamento por parte do usuário para executar alguma tarefa ou movimento destes objetos virtuais inseridos nos ambientes.

Para que as técnicas de interação sejam bem aceitas pelos usuários finais que a utilizam, é necessário que a mesma seja extremamente natural (BUCHMANN et al., 2004), tornando a experiência bastante agradável e prazerosa. Um aspecto importante nesse sentido é a capacidade de obter in-formações do ambiente real e aumentando-o com objetos virtuais, minimi-zando as perdas e atrasos, aumentando o grau de imersão do usuário na cena proposta (MCDONALD, 2003).

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A partir do grande avanço tecnológico nos últimos anos, permitiu-se o desenvolvimento de diferentes tipos de aplicações, melhorando sensibilidade e percepção destes ambientes aumentados, e até mesmo motivando as pessoas adotar esse tipo de tecnologia para uso pessoal ou corporativo (SANTIN et. al., 2004).

2.2.1 Interação com as mãosPara Buchmann (2004), nada melhor que utilizar as mãos para interagir

com os objetos virtuais de maneira natural, já que é da mesma maneira que os seres humanos interagem com objetos reais. Uma maneira bastante intuitiva e que não necessita de nenhum tipo de treinamento prévio. O aprendizado para a manipulação vem por meio da vivência do usuário no seu cotidiano.

Para Valli (2008), a “natural interaction” é definida como uma maneira de proporcionar a manipulação de um ambiente, sem a necessidade de um aprendizado prévio, trazendo um alto grau de imersão à realidade aumentada. A possiblidade de interação com os objetos junto à tela do dispositivo móvel acrescenta ao usuário uma breve sensação de participação junto à cena.

2.2.2 Interação por comandos de vozA interação por voz é uma opção bastante interessante para imergir o

usuário dentro do cenário aumentado criado. Como a fala é um aprendizado,é desenvolvido desde que o ser humano é uma criança, proporciona um alto grau de intuição. Porém, existem variantes no tom de voz, que vão desde a forma com que o indivíduo foi educado atéseu estado emocional, além de possíveis ruídos durante a transmissão ou ecos, os quais dificultam a compre-ensão da informação (PAULA, 2013).

Em um contexto geral, segundo Kotelly (2003), sob condições ideais em um ambiente restrito, qualquer sistema pode atingir um grau de precisão muito próximo a um ser humano. Como as variantes são muito diversificadas, tais como o tamanho do vocabulário, a dependência ou independência do locutor, essa condição ideal é difícil de ser alcançada em situações cotidianas.

2.3 SISTEMA OPERACIONAL – ANDROIDA escolha de um sistema operacional como base de uma aplicação

para smartphone pode variar por conta de vários fatores, e deve-se levar em consideração a intimidade com a linguagem de programação nativa, pelafaci-

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lidade de se encontrar diferentes dispositivos móveis comerciais e de grande acesso à qualquer pessoa, independente da classe social ou até mesmo da faixa etária em que ela se encontra.

Dentre os principais sistemas encontrados na presente data do projeto, podem-se destacar o Android, iOS, Windows Phone e BlackBerry (LLAMAS, REITH e SHIRER, 2013). Como cada sistema possui suas peculiaridades, a escolha de algum deles para o desenvolvimento do projeto deve ser cautelosa afim de atender o objetivo principal do projeto.

O Android foi o sistema escolhido para a base do desenvolvimento do projeto. Ele foi inicialmentedesenvolvido por uma empresa chamada Android Inc, adquirida pela Google em meados de 2005 e, posteriormente, amplamen-te difundido nos sistemas operacionais de smartphones e dispositivos móveis (DEITEL, et al., 2013).

A escolha deste sistema operacional foi motivada por possuir, dentre algumas características, o fato de compor quase 80% dos dispositivos móveis encontrados no mercado (LLAMAS, REITH e SHIRER, 2013), possibilitando à aplicação um amplo alcance de utilizadores do sistema. Outra importante razão é por ser uma plataforma de linguagem gratuita e aberta (DEITEL, et al., 2013), o que possibilita a visualização de códigos fonte e implementações de sistemas, facilitando o aprendizado. Além disso, a linguagem gratuita permite que a ferramenta se torne uma linguagem de baixíssimo custo de produção e desenvolvimento.

O Android utiliza, em sua base de sua programação, a linguagem de programação Java, que também é uma linguagem gratuita e de código aberto. Segundo Deitel et al. (2013), é a linguagem mais difundida e utilizada em sistemas, seja ele um simples sistema web ou até mesmo um sistema empre-sarial de larga escala, e sem nenhuma dependência de qualquer tipo de pla-taforma para seu funcionamento. Todos esses fatores a tornaram a linguagem de programação uma ferramenta poderosa de desenvolvimento do sistema e suas aplicações.

O sistema é basicamente dividido em quatro camadas: camada de aplicação, camada do framework da aplicação, camada do sistema de execução e camada do núcleo Linux. Uma aplicação de máquina virtual JVM (Java Virtual Machine) roda logo acima da camada do núcleo Linux, permitindo a utiliza-ção das aplicações em Java desenvolvidas pela Google, atual responsável pelo sistema Android (Xie et al., 2012). A Fig.2 descreve melhor as camadas ciadas acima.

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Figura 4:Camadas do sistema Android.Fonte:XIE et al., 2012. p. 82

3 METODOLOGIAO projeto foi desenvolvido utilizando a API Android SKD, que é um kit

de desenvolvimento com todas as classes necessárias para construir o aplica-tivo base para o Android. Juntamente com ela, a API AndAR que traz classes e objetos específicos para tratar com realidade aumentada em ambiente Android. Todo o projeto foi implementado utilizando-se IDE Eclipse e o projeto sendo testado em dispositivo celular com sistema operacional Android. Para aumentar o grau de interação do usuário, também será utilizada uma API nativa do sistema Android para reconhecimento de comandos de voz.

Para a produção de objetos 3D utilizados na cena, o aplicativo 3dsMax Studio foi o escolhido por oferecer suporte ao formato de arquivo necessário, com uma boa taxa de compressão final no arquivo, otimizando o desempenho da aplicação no dispositivo móvel.

3.1 REALIDADE AUMENTADA

3.1.1Objetos TridimensionaisA API AndAR durante o desenvolvimento deste projeto, contava

somente com o suporte a objetos tridimensionais (3D) no formato obj (Object

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File Wavefront 3D).Para a obtenção deste formato de arquivo, um objeto foi criado na IDE 3dsMax e aplicada sua textura. Quando exportado, são gerados 2 arquivos com as seguintes extensões:

•obj: que define conjuntos de vetores e valores, que são as coordenadas de todos os triângulos que formam a imagem, juntamente com os texturas que devem ser aplicadas a cada um.

•mtl: arquivo que define as texturas utilizadas no arquivo principal. São válidos valores de cores em RGB e arquivos de imagem, como, por exemplo,png ou jpg.

Com os objetos exportados para o formato requisitado, foi necessária a utilização de classes capazes de transformar esses arquivos em matrizes,tipo de dado que a API é capaz de tratar e desenhar na tela do desportivo. As classes MtlParser.java e ObjParser.java, já presentes no pacote de desenvolvimento oferecido, são capazes de realizar essa tarefa e preparar os objetos para tra-tamento e visualização na tela. Os dados das texturas são armazenados em variáveis presentes na classe Material.java.De maneira análoga, o armazena-mento dos valores dos vetores é feitona classe Group.java, que também possui uma instância da classe Material.java, armazenando os valores das texturas aplicadas a eles.

Classes auxiliares no processo de conversão do arquivo para matrizes como Util.java, AssetsFileUtility.java, BaseFileUtil.java, FixedPointUtilities.java, MemUtil.java, SDCardFileUtil.java e SimpleTokenizer.javaforam utilizadas, ofere-cendo a possibilidade da leitura de arquivos em formato binário e texto, como também permissões e caminhos dentro do dispositivo para que as classes de conversão possam atuar da maneira desejada.

Para a aplicação, foram desenvolvidos 2 objetos esféricos, com texturas aplicadas a eles, sendo um deles a Terra e outro a Lua. Após devidamente expor-tados para o formato desejado, obteve-se respectivamente os arquivos earth.obj, earth.mtl, moon.obj, moon.mtl.Os arquivos de textura com as imagens também foram colocadas no projeto, proporcionando um grau de realidade e experiência de visualização dos objetos produzidos.

Juntamente com essas classes base, o pacote de desenvolvimento oferece as classes Model.java, Model3D.java e Vector3D.java, que utilizam as classes citadas anteriormente, processando os dadosarmazenados etornando possível a sobreposição os planos importados dos arquivos na tela do dispo-sitivo, proporcionando uma visão em tempo real dos objetos tridimensionais.

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3.1.2 MarcadoresPara definir onde devem ser mostrados os objetos carregados, foram

utilizados marcadores, que são imagens em preto e branco, análogo a um código de barra tradicional. Juntamente com a API é fornecido um aplicativo capaz de criar um marcador único e definido pelo desenvolvedor. É possível associar qualquer imagem em preto e branco quadrada como marcador. Para esta aplicação, foi escolhido um marcador oferecido pelo pacote desenvolve-dor, facilitando o desenvolvimento da aplicação de realidade aumentada.

Para inserir um objeto na cena da aplicação, um dos parâmetros ne-cessáriosem seu construtor é a qual marcador ele será associado. Quando este marcador é visualizado pela câmera do dispositivo, a atividade de realidade aumentada o reconhece,busca os objetos a ele anexados na memória e em seguida os exibe na tela da aplicação.

Figura 5: Marcador utilizado na aplicação.Fonte: XIE et al., 2012. p.

3.1.3RenderersOutras duas classes auxiliares necessárias para a visualização dos

objetos são: Renderer.java, que trata os objetos adicionados à cena e aplica a eles noções de câmera e projeção, melhorando a experiência de perspectiva dos objetosrelacionados ao marcador visualizado; e LightingRenderer.java, que aplica efeitos visuais, melhorando a qualidade da exibição dos objetos sobre-posto à imagem real, transmitida pelo uso da câmera do dispositivo.

3.1.4Cena de Realidade AumentadaA primeira tela da aplicação carrega a imagem da câmera em sua cena

e fica aguardando o reconhecimento de marcadores específicos. Quando um

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desses marcadores é encontrado, o mesmo é interpretado e inicia-se a busca por objetos a ele associados. No memento em que algum objeto é encontrado, todo o processo de conversão dos arquivos de planos e texturas é inicializado e assim que o carregamento estiver concluído, os objetos são inseridos à cena e possibilitam a visualização da realidade aumentada.

Erros como falta de memória para carregamento dos modelos 3D ou falhas no driver da câmera de captura podem ocorrer neste momento, causando uma interrupção na aplicação. Os mesmos não são totalmente con-tornáveis, dificultando assim tratar todas as possibilidades de erro na aplicação durante sua execução.

No construtor da atividade principal da aplicação, um processo assín-crono é iniciado, responsável por carregar previamente na memória todos os objetos que serão associados à cena. O tempo de carregamento nesta etapa depende diretamente da capacidade de processamento do dispositivo, junta-mente com a quantidade de memória do mesmo.

Os objetos são inseridos à cena somente quando seu respectivo marcador é encontrado, evitando o processamento indesejável de conteúdo que não é visualizado no atual momento da aplicação.

Ainda no construtor, são iniciadas a interface responsável pela captura de toques na tela por parte do usuário e também a classe SpeechRecognizer-Manager.java, capaz de obter o áudio provindo do microfone do dispositivo e utilizado para dar comandos de voz à aplicação. Ambos foram implementados para proporcionar uma imersão mais profunda do usuário dentro da aplicação de realidade aumentada. Os mesmos discutidos nas próximas sessões.

3.1.5Animação dos ObjetosObjetos animados proporcionam uma experiência mais rica para a

realidade aumentada, porém o formato de objeto suportado pela aplicação não oferece a possibilidade nativamente, sendo as animações, neste projeto desenvolvidas, alterando as características de posição, rotação e ampliação do objeto.

Para tal tarefa, processos em paralelo, conhecidos como threadsforam utilizadas. A API Android possui nativamente classes que dão suporte à essa necessidade. A escolhida dentre as classes disponíveis foi a Timer.java, com métodos implementos para iniciar a tarefa desejada, repeti-la por um intervalo determinado de tempo entre as execuções, até que o processo para seu encer-ramento seja solicitado.

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Cada um dos objetos possui seu próprio processo, proporcionando o efeito de rotação conhecido por objetos celestes no espaço. O movimento de translação exercido pela Terra sobre a Lua foi simulado por outro processo inde-pendente. Para o movimento de rotação da Terra, rotação e translação da Lua, o intervalo da interação foi definido para 100ms, 100ms e 50ms, respectiva-mente. Esses valores foram escolhidos, pois proporcionaram uma boa fluência do movimento dos planetas, e não causando ao dispositivo atrasos durante o processamento. Os valores não seguiram as proporções de rotação entra a Terra e a Lua, sendo meramente didáticos à demonstração do objetivo do presente projeto.

A utilização de rotinas com o conceito de threads surgiu da neces-sidade de se manter objetos com animações independentes do estado da aplicação, possibilitando interações do usuário tanto por toques na tela quanto por comandos de voz.

3.2 INTERAÇÕES COM TOQUE NA TELAA principal ideia deste projeto é trazer a experiência do usuário mais

próxima da realidade, e isso em partes pôde ser alcançado utilizando o toque na tela do aplicativo, interagindo com os objetos virtuais projetados.

A implementação de uma classe interna chamada TouchEventHandler.java possibilita a fácil leitura das ações na tela do dispositivo. Em seu método onTouch(), são tratados os tipos dos toques e executando as ações definidas para os objetos em cena, como por exemplo a ampliação de um dos objetos.

3.2 INTERAÇÕES POR COMANDOS DE VOZOutra maneira de tornar a experiência com os objetos virtuais sobre-

postos à cena é a utilização de comandos de voz para execução de ações. A classe SpeechRecognizerManager.java é a responsável por essa tarefa dentro da aplicação.

Ela possui métodos para capturar o serviço de áudio e captura pelo microfone presente no dispositivo. Em sua classe interna SpeechRecognition-Listener.java que implementa a interface RecognitionListener.java são definidas as ações tomadas durante a obtenção dos sons ouvidos ao redor do dispositivo Android.

Os métodos implementados importantes à aplicação são:•onError(): onde são tratados os possíveis erros durante a obtenção

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dos dados. Caso algum erro ocorra, automaticamente a captura e a inicia novamente, para manter uma constante escuta de comandos do usuário.

•onResults(): este método é o responsável pelo retorno dos dados em um vetor de String, sendo estes dados provenientes de uma consulta pela própria API de reconhecimento de voz. Esta consulta depende da utilização de internet, já que todo processo de tradução e conversão dos sons para texto é feita remotamente. Na lista de possíveis resultados, o primeiro item do vetor é considerado o candidato preferencial para a conversão correta.

Como a cada solicitação de captura de áudio inicia a captura novamente, independente do resultado de erro ou sucesso, ela se torna de forma contínua e assim proporcionado uma experiência agradável de interação, já que não há necessidade de apertar qualquer tipo de botão para iniciar uma ação.

Após o sucesso da solicitação de conversão dos áudios, os resultados obtidos são avaliados, e se em algum desses valores contiver uma palavra ou frase para uma ação, automaticamente ela é executada. É o que acontece se o comando “esconder lua” for pronunciado próximo ao dispositivo. Com o áudio livre de ruídos e expresso de maneira limpa, um dos resultados possivelmente será convertido de forma correta, executando assim a função para ele imple-mentado, que é de retirar a Lua da cena. O comando “mostrar lua” é executada de forma análoga a anterior, permitindo a visualização novamente do objeto.

O processo de captura de áudio é iniciado após o carregamento dos objetos da cena na memória do dispositivo, evitando que comandos sejam enviados antes dos mesmos estarem prontos na tela para interagirem.

3.3 ATIVIDADE COM INTERAÇÕESA base de uma aplicação para Android é montada utilizando herança

de classe sobre a classe Activity.java, nativa do sistema. Nela existem métodos para construir a atividade e colocá-la em primeiro plano da aplicação no dis-positivo. Para este projeto, fez-se necessário o uso da classe AndARActivity.java, que receba a herança dessa classe, e possui métodos específicos para tratar a câmera do dispositivo e tratar a projeção dos objetos na tela.

3.3.1 Demonstração da realidade aumentadaPara a demonstração da realidade aumentada, um texto explicativo

de como funciona o movimento de rotação de um planeta como também o movimento de translação de um planeta sobre outro foi escrito. Juntamente

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com este texto, uma imagem explicativa, com a Terra e a Lua, é colocada como ilustração dos movimentos. Anexado a esta imagem, um marcador que possui associado os dois objetos produzidos com os movimentos de rotação e trans-lação implementados. Esta página foi impressa e utilizada durante a demons-tração.

Figura 6: Imagem sobreposta com o marcador.Fonte:Autor

Quando o dispositivo móvel registra o marcador, os objetos são proje-tados e a cena é montada e mostrada na tela do aparelho ao usuário, podendo o mesmo interagir com a cena tanto com toques na tela ou por comandos de voz assim que o carregamento estiver completo.

Figura 7: Imagem com o marcador sobreposta pelo objeto 3D.Fonte: Autor

RESULTADOS E DISCUSSÃOA taxa de atualização e processamento dos objetos na tela do dispo-

sitivo foi satisfatória, mesmo quando testada em um aparelho com uma baixa

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capacidade de processamento. A utilização de objetos 3D esféricos com uma textura simples facilitou a experiência, já que não gerou uma quantidade exagerada de planos triangulares desenhados na cena. O tamanho aproxima-do dos arquivos com as coordenadas dos planos para a Terra e a Lua, foi 841Kb e 836Kb.

Testes realizados com objetos maiores e com mais definição, com em média 3Mb aumentou consideravelmente o tempo de carregamento da cena e, por vezes, ainda ocorrendo o erro de falta de espaço na memória.

A experiência da utilização de comando de voz para interação com objetos se mostraram ágeis, com baixo tempo para o retorno dos resultados, mesmo sendo provenientes de consultas na internet e totalmente dependen-tes da velocidade da conexão e transferência de dados. Este tempo curtode resposta possibilitou uma interação bem realista à realidade aumentada.

No que se refere à utilização da tela como forma de interação e imersão, a experiência não foi muito próxima àesperada. Tocar em uma tela ainda não proporciona a mesma reação de poder passar a mão no próprio ambiente e interagir com o objeto virtual projeto naquela posição.

Foi possível verificar que o enriquecimento das cenas com mais objetos ou com objetos mais detalhados é totalmente dependente da capacidade do hardware utilizado na confecção do dispositivo, e deve ser levado em conside-ração durante o desenvolvimento da aplicação.

A interação por comandos de voz utilizando a biblioteca nativa do sistema operacional pode ficar por vezes prejudicada, pois depende de uma conexão estável com a internet, nem sempre disponível. Algumas funções da biblioteca também dependem das APIs mais novas do sistema operacional, podendo limitar a propagação da aplicação em diferentes dispositivos móveis.

Comparando-se os dois métodos de interação utilizados, a interação por comandos de voz pareceu mais intuitiva, já que está mais próxima do mundo real que o usuário atua.

CONCLUSÃOA realidade aumentada se demonstrou uma ferramenta interessante

no que se diz respeito a mostrar informaçõespertinentes à cena observada pelo dispositivo com sistema operacional Android. Utilizando um marcador especial proporcionou um enriquecimento significativo à cena, com animações e a pos-siblidade de interações do usuário sobre as mesmas.

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A aplicação demonstrou-se capaz de ser utilizada em sistemas educa-cionais, como o exemplo proposto, trazendo informações adicionais sobre a imagem vista ou, até mesmo, mostrando com animações o que os textos, junto com a imagem, tentam explicar.

O objetivo principal do projeto foi alcançado, trazendo à tona a pos-siblidade de integração da realidade aumentada com interações de usuários, proporcionando uma experiência não só agradável como também enriquece-dora.

Ainda há espaço para futuros desenvolvimentos, como, por exemplo, envolvendo uma interação do usuário com as próprias mãos onde possivel-mente está projetado os objetos 3D. Um estudo mais aprofundando da biblio-teca OpenCV de visão computacional apresentou uma boa alternativa para a resolução deste desafio, aumentando ainda mais o grau de imersão do usuário dentro da realidade aumentada.

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ALGORITMO GENÉTICO APLICADO AO PROBLEMA DE ROTEAMENTO DE VEÍCULOS

GENETIC ALGORITHM APPLIED TO VEHICLE ROUTING PROBLEM

Joel David Costa JuniorGraduando de 2015 do curso de Ciência da Computação, da Universidade de Franca.

Alysson Alexandre Naves SilvaProfessor orientador da Universidade de Franca.

RESUMOCom o crescimento do mercado informatizado, a demanda de entregas de produtos aumenta constantemente em conjunto com a necessidade de trans-porte. Isso é um dos fatores que fazem com que as empresas de logística, trans-porte e distribuição invistam ao máximo em um bom sistema de roteamento de frotas, visando um menor custo e clientes cada vez mais satisfeitos. O Problema do Caixeiro Viajante (PCV) foi o primeiro problema apresentado na literatura com o intuito de buscar um melhoramento nas rotas de veículos, no entanto trata-se de um problema NP-completo, ou seja, não é possível encontrar uma solução ótima em tempo computacional válido. Visto que soluções ótimas não são ideais para esse tipo de problema, métodos heurísticos são estudados para buscar resultados satisfatórios. Uma heurística muito utilizada são os Algorit-mos Genéticos (AG) que tomam como base a teoria da evolução e a genética para o seu desenvolvimento. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um AG para a solução do PCV, trazendo bons resultados em tempo computacio-nal aceitável.A melhor solução encontrada pela aplicação teve custo 25400, sabendo que o melhor resultado publicado pela TSPLIB do PCV com instância brazil58, tem custo de 25395,nota-se que a diferença entre as soluções é pequena e como o algoritmo não usou nenhum tipo de heurística de refina-mento, a solução encontrada trouxe resultados satisfatórios para o trabalho.Palavras-chave: Algoritmo Genético; Problema de Roteamento de Veículos; Problema do Caixeiro Viajante.

ABSTRACTWith a growth of computerized market the product delivery demand increases constantly together with the need to transport. This is one of the factors that make logistic, transport and distribution companies invest the most in a good system of routing fleets, aiming at a lower cost and more and more satisfied

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customers. The Travelling Salesperson Problem (TSP) was the first problem reported in literature, in order to improve vehicle routes, however this problem is classified for NP-complete, in other words, it’s not possible to find an exact solution in a valid computational time. Since those exact solutions are not ideal for this kind of problem, heuristic methods are studied to seek satisfactory results. A widely used heuristic would be the Genetic Algorithms (GA), taking as a basis, the theory of evolution and the genetics for its development. This paper describes the development of a GA for solving the TSP, showing good results in an acceptable computational time. The best result found by the application had cost of 25400, knowing that the best result in literature published by TSPLIB had a cost of the 25395, it is noticed that the difference between the solutions is short and how the algorithm does not have refinement heuristic, the solution brought satisfactory results.Keywords: Genetic Algorithms; Vehicle Routing Problem; Traveling Salesman Problem.

INTRODUÇÃOO Brasil é um país continental com regiões de variados tipos de clima,

comércio e educação. A necessidade de transporte de mercadorias de um lugar para outro aumenta constantemente, isso é um dos fatores que fazem com que as empresas de logística, transporte e distribuição invistam em um bom sistema de roteamento de frotas de veículos, visando um menor custo e entregas no menor tempo possível. Ferreira Filho (2001) completa que os clientes têm se tornando cada vez mais exigentes no que diz respeito à qualidade e prazo de entrega, gerando uma competitividade crescente e uma busca por serviços mais customizados que, para as empresas de distribuição de produtos, tornou-se um ponto importante na obtenção de vantagem competi-tiva e conquista de um espaço maior no mercado.

Com o objetivo de organizar melhor essas rotas de transporte, vários estudos sobre o Problema de Roteamento de Veículos (PRV) vêm sendo desen-volvidos. Este problema consiste em traçar rotas entre determinados pontos, buscando diminuir o custo total da viagem (custo pode se referir à despesa da viagem, o tempo ou até o gasto com combustível), assegurando que cada ponto seja visitado apenas uma vez. É usado para traçar rotas de entrega ou coleta de mercadorias, rotas para transportes rodoviários entre cidades ou mesmo entre bairros. “A solução destes problemas pode diminuir bastante o custo de distribuição, causando uma grande economia tanto para a indústria como para o governo. No entanto, muitos destes problemas são difíceis de resolver” (LORENA, 2003. p. 16).

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Este é um problema simples de ser enunciado e compreendido, mas muito difícil de ser resolvido até a otimalidade. É uma das histórias de maior sucesso da Pesquisa Operacional, tendo em vista o impressionante número de artigos publicados na literatura científica ao longo de mais de quatro décadas (NÉIA et al., 2013, p. 220).

Segundo Cunha (2000) o primeiro problema de roteirização e um dos mais estudados foi o do PCV (no inglês “Traveling Salesman Problem” ou TSP). O PCV pode ser enunciado como: dado um número finito de cidades e o custo (custo(i, j)) para viajar da cidade i para a cidade j, encontrar o caminho de menor gasto para visitar todas as cidades passando por cada uma, exatamente uma vez, retornando então ao ponto de partida (SILVA; REZENDE, 2006). O PCV pode ser encontrado em outras áreas além da logística ou de criação de rotas, como em linhas de montagem de componentes eletrônicos, onde se busca encontrar, por exemplo, o roteiro de mínima distância para um equipamento cuja tarefa é soldar todos os componentes de uma placa eletrônica.

Uma maneira de alcançar essa solução, aparentemente fácil, seria testar cada rota somando os custos e fazer comparações entre as mesmas, chegando assim, em um resultado ótimo e com um menor custo. No entanto, quando o número de cidades vai aumentando, as possíveis rotas vão crescendo ex-ponencialmente ((n - 1)!, onde n é o número de cidades a ser visitadas) e a solução vai ficando cada vez mais difícil no ponto de vista computacional, exigindo, dependendo do número de cidades, até séculos para alcançar uma solução ótima. Problemas desse tipo, de acordo com a teoria da complexidade computacional, são classificados como NP-Completos, que são problemas cuja solução exata não pode ser encontrada em tempo computacional válido. Visto que soluções exatas não são ideais para esse tipo de problema, métodos heu-rísticos são estudados para buscar resultados satisfatórios.

Reeves (1996) e Osman e Laporte (1996) definem heurística como sendo um método que procura boas soluções com um custo computacional razoável, entretanto sem ser capaz de garantir a otimalidade. As heurísticas indicam uma maneira de reduzir o grande número de possíveis de avaliações que devem ser feitas para se encontrar a solução de um problema de Otimização Combinatória (SIMAS; GÓMEZ, 2005. p. 1531).

“Em muitos casos, a solução pode ser única, em outros, pode haver um conjunto de soluções que podem ser classificadas como ruins, boas e ótimas. O tipo do problema determina o método a ser utilizado na sua solução” (SILVA; REZENDE, 2006. p. 1).

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Métodos heurísticos têm sido propostos para buscar resultados cada vez mais satisfatórios para problemas de roteirização. Uma heurística muito utilizada e que traz resultados aceitáveis são os Algoritmos Genéticos,esses fazem parte do grupo de Algoritmos Evolutivos que tomam como base a teoria da evolução e a genética para o seu desenvolvimento. Esses são os temas que serão abordados neste trabalho.

1 OBJETIVOO objetivo deste trabalho é desenvolver uma aplicação capaz de

alcançar uma solução em tempo viável para o Problema do Caixeiro Viajante (PCV) utilizando Algoritmo Genético (AG). Esta aplicação será usada como apoio de decisão em um sistema que gerencia rotas de veículos para empresas de logística com o intuito de reduzir custos e diminuir o tempo de entrega dos produtos.

2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1. ALGORITMOS EVOLUTIVOSO estudo da computação evolutiva (CE), desde a década de 50 quando

foi proposta, vem sendo empregada em várias disciplinas desde ciências naturais e engenharia até biologia e ciência da computação. A ideia da com-putação evolutiva é usar a evolução natural como base para a solução de problemas computacionais (VON ZUBEN, 2003).

A CE é uma área de pesquisa que tem se expandido rapidamente, entre os motivos para isso podem ser enumerados:

1. O desenvolvimento de algoritmos capazes de encontrar soluções adequadas para problemas complexos, ainda não resolvidos por outras técnicas computacionais;

2. Simplicidade dos métodos, chamados de algoritmos evolutivos (AEs), uti-lizando princípios básicos de Teoria da Evolução e Genética que podem ser modelados por poucas e simples linhas de código;

3. Adaptação relativamente fácil para problemas das mais diversas áreas.(GABRIEL; DELBEM, 2008. p. 1).

Os AEs surgiram como métodos de pesquisa onde se procurava conseguir soluções para problemas com vasto espaço de pesquisa. Esses espaços eram muito grandes para enumeração completa, principalmente devido aos recursos computacionais da época (BARCELLOS, 2000). “Essa área

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de pesquisa originou-se de várias frentes de estudo, cuja interação produziu os AEs atuais. Dentre esses, sem dúvidas, os algoritmos genéticos (AGs) são os mais conhecidos, principalmente devido à sua utilização em Inteligência Artificial (IA)” (REZENDE, 2003 apud GABRIEL; DELBEM, 2008. p. 1). Além dos AGs, outras abordagens para sistemas baseados em evolução foram propostas, como a programação evolutiva (PE) e as estratégias evolutivas (EEs). O princípio básico de todas elas é o mesmo: dada uma população de indivíduos, pressões do ambiente desencadeiam processos de seleção natural dando privilégio às melhores soluções até então encontradas, em seguida é chamada uma função que mede a qualidade dessas soluções resultando em um valor de aptidão. Com base nesse valor, um método de seleção é aplicado para selecionar in-divíduos (pais) para o cruzamento, onde os que possuem aptidão maior têm melhores chances de serem selecionados. O cruzamento gera como resultado outros indivíduos (filhos, proles ou descendentes) que no fim do processo competem com os seus paispara formar uma nova população. Esse processo é iterado até que uma população candidata apresente uma solução qualificada ou alcance uma condição de parada (GABRIEL; DELBEM, 2008).

2.2. ALGORITMOS GENÉTICOSOs algoritmos genéticos fazem parte da computação evolutiva, que se

baseia em mecanismos encontrados na natureza (ARTERO, 2008). Estes algo-ritmos usam técnicas da chamada computação bioinspirada ou computação natural. “Essas áreas de pesquisa abrangem uma série de técnicas computacio-nais fundamentadas em conceitos biológicos. As técnicas evolutivas apresen-tam conceitos cuja origem está em diversos campos da Biologia, especialmen-te em ideias evolucionistas e na Genética” (GABRIEL; DELBEM, 2008. p. 4).

“Os algoritmos genéticos são inspirados em modelos biológicos, e se fundamentam na Genética de Mendel (1865) e também na Teoria da Evolução de Darwin (1859), usando uma medida para avaliar a capacidade que os indiví-duos de uma população têm para sobreviver e se reproduzir” (ARTERO, 2008. p. 153). Com isto, busca-se transferir as características de indivíduos mais aptos e com fácil chance de reprodução, para a próxima geração, enquanto as caracte-rísticas dos indivíduos menos aptos e, consequentemente, com menos chance de reprodução, são perdidas. Assim, espera-se a obtenção de novas gerações cada vez mais próximas da perfeição. Néia et. al. (2013) destaca que quanto mais um indivíduo se adapta ao seu meio ambiente, maior será sua chance de sobreviver e gerar descendentes. Artero (2008) usa como exemplo o aprimora-

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mento genético de animais, como os bovinos, onde são cruzados animais com maior capacidade de produção de leite, objetivando-se, nas novas gerações, melhorias nessa característica.

No caso dos AGs, busca-se resolver problemas para os quais não existe um algoritmo que resolva um problema em tempo computacional adequado. Coppin (2013) descreve o funcionamento dos algoritmos genéticos da seguinte maneira:1. Gere uma população aleatória de cromossomos (esta será a população inicial).

2. Se o critério de terminação for satisfeito, pare. Caso contrário, siga para a etapa 3.

3. Determine a aptidão de cada cromossomo.

4. Aplique cruzamento e mutação a cromossomos selecionados, a partir da geração atual, para gerar uma nova população de cromossomos - a próxima geração.

5. Retorne à etapa 2.Quadro 1 – Algoritmo Genético

Fonte: COPPIN. 2013, p. 335-336.

A Fig. 1 mostra o diagrama de atividades do algoritmo genético ilus-trando as etapas à cima descritas:

Figura 1 - Diagrama de Atividades do Algoritmo Genético.Fonte: Autor.

Visto que os AGs usam técnicas inspiradas na evolução natural, os termos genese cromossomossão emprestados da biologia. A mais simples re-presentação desses termos nos AGs foi proposta por John Holland (HOLLAND, 1975) usando o cromossomo como uma cadeia de bits onde cada bit é um gene desse cromossomo. “Esses dois termos são apropriados diretamente da genética e ilustram a proximidade com que algoritmos genéticos espelham

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processos biológicos” (COPPIN, 2013. p. 335). Os genes são as características de um cromossomo, eles que serão passados para a próxima geração no momento do cruzamento. Segundo Artero (2008) os genes correspondem a uma repre-sentação de algum parâmetro de interesse, onde se pode usar também, valores reais ou inteiros. Abaixo são mostrados três exemplos de cromossomos.

Cromossomo 1(binária): 0 1 1 0 0 1 0 1

Cromossomo 2 (números reais): 4.2 2.6 4.8 1.9 1.3 3.7 0.7 2.3

Cromossomo 3 (números inteiros): 4 3 5 2 1 7 8 9Figura 2 - Exemplos de tipos de cromossomos usados em algoritmos genéticos.

Fonte: Autor

A representação cromossomial é fundamental para os AGs, pois é lá que os dados dos problemas são informados.

Outra representação fundamental para os AGs é a definição da aptidão alcançadapor meio de uma função de adequação. Segundo Barcellos (2000) uma função de adequação é a maneira de se fazer a ligação entre o AG e o problema a ser resolvido. Essa função resulta um valor (fitness) para represen-tação da aptidão de determinado cromossomo, o valor representa seu grau de adaptabilidade, que informa quão longe ou perto este cromossomo está da solução ótima do problema e será usado no processo de seleção para reprodu-ção. Néiaet al. (2013) destaca que esta é uma função matemática, que deve ser maximizada ou minimizada, de acordo com o problema a ser resolvido. Coppin (2013) cita o estudo de KarlsSims como exemplo:

Karl Sims desenvolveu ‘”criaturas”’ que foram geradas de acordo com suas habilidades para realizar tarefas simples, tais como andar, pular e nadar (Sims, 1994). Sims usou uma representação e um conjunto de regras que deter-minavam como as diferentes partes de corpo de suas criaturas interagiam umas com as outras e com o ambiente delas. Neste caso, então a medida de aptidão era baseada no quanto sua forma física (fenótipo), representada pela informação genética (genótipo), atendia a certos critérios. (COPPIN, 2013. p. 336-337).

Diferente da genética onde um indivíduo é formado por vários cro-mossomos, nos AGs, cada cromossomo representa um indivíduo de uma população. “Um indivíduo da população é representado por um único cro-mossomo, o qual contém a codificação (genótipo) de uma possível solução do problema” (VON ZUBEN, 2003. p. 11). Uma população é formada por um conjunto de indivíduos que irão competir pela sobrevivência e pela reprodu-ção, com o objetivo de passar adiante suas características (ARTERO, 2008. p.

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154). Segundo Von Zuben (2003), o método mais comum para se definir uma população inicial é de maneira aleatória, porém se algum conhecimento inicial estiver disponível, ele pode ser utilizado, Néiaet al. (2013) destaca que boas heurísticas podem alcançar resultados melhores. As populações seguintes serão criadas de maneira totalmente iterativa, buscando informações históricas para encontrar novos pontos de busca. As iterações são feitas até alcançar o resultado esperado ou uma condição de parada.

2.2.1 OPERADORES GENÉTICOSExistem basicamente três operadores genéticos: seleção, cruzamen-

to e mutação, esses operadores também usam termos da genética. Eles são responsáveis pelas iterações do algoritmo para obtenção dos resultados. Ao passo que os operadores são executados, consegue-se observar a evolução de cada geração. Nas subseções seguintes é detalhado cada um dos operadores genéticos.

2.2.1.1 OPERADOR DE SELEÇÃOEtapa onde a ideia da evolução das espécies de Darwin é empregada.

Nessa etapa ocorre a seleção dos indivíduos para o cruzamento e criação da próxima geração. A seleção desses indivíduos leva em consideração sua aptidão (fitness), que foi atribuído a cada um pela função de adequação. Os indivíduos com melhor aptidão têm maior probabilidade de serem escolhidos para o cruzamento repassando suas características, no entanto, aqueles com o valor de aptidão baixo também podem ser selecionados, porém a probabilida-de disso ocorrer é menor. “Vários componentes de um processo evolutivo são estocásticos: a seleção favorece indivíduos mais bem adaptados (ou seja, com melhor fitness), mas existe também a possibilidade de serem selecionados outros indivíduos” (GABRIEL; DELBEM, 2008. p. 2). Linden (2008) destaca que é preciso privilegiar os indivíduos com função de avaliação alta, sem desprezar completamente aqueles indivíduos com função de avaliação extremamente baixa, esse indivíduo pode ter características favoráveis para a criação de um indivíduo ótimo, características que podem não estar presentes em outros in-divíduos.

Com o processo de seleção, os indivíduos com a aptidão baixa, tem maiores chances de desaparecer, como no processo evolutivo, onde seres menos aptos chegam a extinção. “Neste processo, indivíduos com baixa ade-quabilidade terão alta probabilidade de desaparecerem da população, ou seja, serem extintos, ao passo que indivíduos adequados terão grandes chances de

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sobreviverem” (TONUMARU, 1995. p. 4). Esse processo mostra a evolução do algoritmo genético em busca de melhores soluções.

“A seleção é usada para escolher os indivíduos para a reprodução, podendo ser realizada de diferentes maneiras, porém, as propostas mais comuns são: a seleção aleatória, a seleção por torneio e a seleção usando a roleta” (ARTERO, 2008. p 156). Na seleção aleatória são escolhidos dois indivídu-os sem nenhuma prioridade de escolha. Na seleção por torneio são escolhidos dois indivíduos, aleatórios, os quais são comparados e o que tiver uma melhor aptidão será selecionado para reprodução. Esse processo será repetido para encontrar o segundo indivíduo para a reprodução. Na seleção pela roleta, as aptidões de cada indivíduosão proporcionalmente adicionadasem setores de uma roleta virtual. Assim, girando a roleta, as chances dos setores maiores, ou seja, os que têm maior aptidão, serem selecionados aumentam.

Cromossomos Aptidão PorcentagemC1 43 14%

C2 89 29%

C3 126 42%

C4 21 7%

C5 15 5%

C6 8 3%

Total 302 100%Tabela 1 - Proporcionalidade da seleção por roleta.

Fonte: Autor.

Figura 3 - Técnica de seleção da roletaFonte: Autor.

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A roleta na Fig. 3 mostra que os cromossomos C3 e C2 têm maior probabilidade de serem escolhidos e os cromossomos C6 e C5, que possuem aptidõesmenores, também podem ser selecionados, poréma chance disso acontecer será menor.

“Uma implementação comum deste algoritmocalcula uma lista de valores α1, α2... αμ], de modo que αi = ∑i

lP(i), onde P(i) é a probabilidade propor-cional ao fitness de um indivíduo i passar para a próxima geração.” (GABRIEL; DELBEM, 2008. p. 11).

2.2.1.2. OPERADOR DE CRUZAMENTO (CROSSOVER)O operador de cruzamento, também chamado de crossover, tem a

função de combinar as características de dois cromossomos que foram selecio-nados pelo operador de seleção a fim de gerar uma nova população.

O método mais comum usado para combinação é o chamado ponto de corte, nesse método um ponto k é marcado nos vetores pais, os genes que estão antes do ponto no cromossomo que representa o Pai 1 são combinados com os genes que estão depois do ponto do Pai 2 formando um cromossomo filho. O mesmo ocorre com os primeiros genes do Pai 2 e os últimos do Pai 1. Veja o exemplo na Fig. 4.

Pai 1 2 2 1 4 5 2 5 3 1 2 4

Pai 2 2 5 4 5 3 3 2 1 5 4 2

Filho 1 2 2 1 4 3 3 2 1 5 4 2

Filho 2 2 5 4 5 5 2 5 3 1 2 4Figura 4 - Cruzamento em um único ponto.

Fonte: NEIA et al., 2013, p 228

“Muitos outros tipos de crossover têm sido propostos na literatura. Uma extensão simples do crossover de um ponto é o crossover de dois pontos, onde dois pontos de corte são escolhidos e material genético são trocados entre eles” (VON ZUBEN, 2003. p. 13).

Nos casos, usando a representação real ou inteira, pode se usar a técnica PMX (PartiallyMatched Crossover) (ARTERO, 2008).

O operador PMX é uma extensão do operador de crossover de dois pontos que busca preservar a ordem e a posição de alguns genes do cromosso-

K

98


mo. Trata-se de um procedimento de reparo para evitar a ocorrência de elementos repetidos e funciona da seguinte maneira:

1. Escolhem -se aleatoriamente dois pontos de corte aplicados a ambos os pais;

2. Geram-se dois pré-filhos, trocando-se os segmentos centrais entre os pais;

3. Alguns elementos podem estar duplicados e outros faltando. Através dos segmentos centrais estabelece-se uma relação de mapeamento, corrigindo--se os pré-filhos e obtendo os dois filhos, conforme ilustrado na Figura 5. Os pares de genes 3-6, 9-4, 2-5 e 1-6 ocupam as mesmas posições relativas nos pais, definindo a relação de mapeamento. Assim, o gene 5 repetido do pré filho 2 é substituído pelo gene 2, seu correspondente na relação de mapea-mento, o gene 4 pelo 9, o gene 3 pelo 1 e, assim, sucessivamente, para cada um dos filhos gerados (NÉIA et al., 2013. p. 228).

Pai 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Pai 2 5 4 6 9 2 1 7 8 3

Pré -filho 1 1 2 6 9 2 1 7 8 9

Pré-filho 2 5 4 3 4 5 6 7 8 3

6 9 2 1

6 9 2 1

Filho 1 3 5 6 9 2 1 7 8 4

Filho 2 2 9 3 4 5 6 7 8 1

Figura 5 - Operador de cruzamento PMX Fonte: GEN; CHENG, 1997. apud NÉIA et al., 2013, p. 228.

Outros operadores como o operador OX (order crossover) que é uma variação do PMX e o operador CX (cycleoperator), também podem ser usados.

O fim da operação é dado quando a nova população alcança o número de indivíduos da população inicial (ARTERO, 2008).

Relação de mapeamento

1 6 32 59 4

99


2.2.1.3. OPERADOR DE MUTAÇÃOA taxa de ocorrência do processo de mutação é bem baixa, no entanto,

ainda é um processo necessário e importante para o desenvolvimento de bons resultados. Von Zoben (2003) dizque a ideia intuitiva por trás do operador de mutação é criar uma variabilidade extra na população, mas sem destruir o progresso já obtido com a busca. Dessa forma,recuperam-se boas característi-cas perdidas nos processos de seleção e cruzamento.

O método de mutação depende do tipo de representação adotada, no caso binário, alguns bits são invertidos, enquanto em caso de números reais ou inteiros, um pequeno valor aleatório (positivo ou negativo) pode ser somado aos genes.

Para cromossomos que têm sua representação baseada na ordem, como no PRV, existem operadores de mutação específicos, semelhante ao que ocorre no cruzamento, como a mutação por inversão mostrada na Fig.6 e a mutação por substituição mostrada na Fig. 7. (NÉIA et al. 2013. p. 230).

Indivíduo 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Indivíduo mutado

1 2 6 5 4 3 7 8 9

Figura 6 - Mutação por inversão.Fonte: GEN; CHENG, 1997. apud NÉIA et al., 2013, p. 230.

Na mutação por inversão, são selecionados dois pontos de maneira aleatória, onde a posição de cada gene do cromossomo entre esses pontos é invertida.

Indivíduo 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Indivíduo mutado

1 2 7 8 3 4 5 6 9

Figura 7 - Mutação por substituição.Fonte: GEN; CHENG, 1997. apud NÉIA et al., 2013, p. 230.

A mutação por substituição consiste em selecionar uma sequência ao acaso e inseri-la em uma posição aleatória do cromossomo (NÉIA et al., 2013).

2.2.2. Critérios de paradaOs critérios de parada nos AGs dependem muito de qual é o objetivo

buscado pelo algoritmo. Pode-se estipular um número determinado de iterações para o processo ser parado ou até mesmo quando um nível máximo

100


de aptidão de uma população alcançar um valor específico (COPPIN, 2013).

Segundo Linden (2008), AGs são técnicas probabilísticas e não deter-minísticas, portanto, os resultados podem ser diferentes a cada vez que execu-tamos, mesmo iniciando uma população com os mesmos conjuntos de parâ-metros.

Os AGs podem ser otimizados por outras técnicas heurísticas, podendo, assim, obter melhores resultados, como por exemplo, a colônia de formigas.

3 METODOLOGIA

A aplicação foi desenvolvida utilizando a linguagem de programação JAVA na IDE NetBeans. Para a resolução do problema apresentado, foi necessário criar as seguintes classes: Cromossomo.java, classe que mantém os atributos de cada cromossomo, bem como suas funcionalidades; Operador.java, classe que possui métodos estáticos que representam os principais operadores genéticos do algoritmo; Teste.java, classe onde foi realizado os testes da aplicação; Leitura.java, classe responsável pela leitura do arquivo brazil58.tsp1(TSPLIB, 2010), no qual possui instâncias para o PCV usado para testar a precisão do algoritmo. A

Fig. 8 mostra o diagrama de classes da aplicação.Figura 8 – Diagrama de classes da aplicação desenvolvida para solucionar o PCV

Fonte: Autor.

1 Instância de problema teste para uso do PCV, disponível na TSPLIB (base pública para o desenvolvimento de pesquisas onde várias instâncias deste tipo são disponibilizadas).

101


3.1. CROMOSSOMOPara obter melhores resultados nesse tipo de problema, foram usados

cromossomos compostos por genes de valores inteiros. Esses valores repre-sentam a ordem das cidades a serem visitadas. A figura9 mostra a rota que tem origem na cidade0 (zero) (a cidade de origem sempre será o primeiro elemento do vetor), a próxima cidade a ser visitada será o elemento seguinte, no exemplo,a cidade 7, em seguidaseráa cidade 4, depois a cidade 3, e assim por diante até alcançar o destino que será o último elemento, nesse caso, a cidade 8.Após todas as cidades terem sido visitadas,o próximo passo é retornar à cidade de origem. Um vetor de inteiros, denominado genes, foi criado dentro da classe Cromossomo.java para armazenar a rota de cada cromossomo.

0 7 4 3 5 2 1 9 6 8Figura 9 – Cromossomos com valores de genes inteiros.

Fonte: Autor

As informações sobre os custos das viagens foram buscadas do arquivo brazil58.tsp. A classe Leitura.java é responsável por ler os dados contidos no arquivo, inserindo-os em uma matriz atravésdo método preencherMatriz. Este só é chamado na classe que testa a aplicação e a matriz usada para receber os dados é um atributo estático que faz parte da classe Cromossomo.java.

3.1.1 POPULAÇÃO INICIALUma população é representada por um vetor de cromossomos. Na

população inicial, cada cromossomo recebe valores de maneira totalmente aleatória. Esse processo só é aplicado uma vez, aspróximas populações são criadas de maneira iterativa baseando suas informações em indivíduos da geração anterior. As etapas para gerara primeira população são as seguintes:

1.Crie um vetor de cromossomos;

2.Selecione o primeiro cromossomo;

3.Insira no elemento0 (zero) dovetor de genesdo cromossomo a Cidadeque dará origema rota;

4.Complete o vetor com valores aleatórios não repetidos;

5.Calcule a aptidão do indivíduo;

6.Se a população foi completa, pare.Caso contrário, selecione o próximo cromossomo e retorne para o passo 2.

Quadro 2 – Algoritmo para gerar a população inicial.Fonte: Autor.

102


Dois métodos foram criados para gerar a população inicial: O método estático iniciarPopulacao, que recebe como parâmetro um vetor contendo as cidades a serem visitadas, o tamanho que deve ser a população e retorna um vetor de cromossomos que representa a população inicial. Este método faz parte da classe Operador.java; o método atribuirRota, que recebe como parâmetro as cidades a serem visitadas e a cidade que dará origem a rota. Este está presente na classe Cromossomo.java.

3.1.2 FITNESSA função fitness tem como objetivo medir o quão adequado o

indivíduo é para resolução problema, o valor obtido será levada em considera-ção na seleção para o cruzamento. No PCV, o valor de aptidão de um indivíduo é medido somando os custos das cidades que fazem parte da rota e o custo de retorno para a cidade de origem. As etapas a seguir definem o método de aptidão:1.Inicie o valor em 0;

2.Leia o primeiro elemento do vetor de gene do cromossomo;

3.Se elemento o for o último, siga para a etapa 6. Caso contrário, some o custo com base no próximo elemento;

4.Leia o próximo elemento;

5.Retorne à etapa 3;

6.Some o custo com base no primeiro elemento do vetor;

7.PareQuadro 3–Algoritmo para medir a aptidão dos cromossomos.

Fonte: Autor.

Na aplicação, a aptidão de cada cromossomo é um atributo da classe Cromossomo.java, esse valor é alcançado por meio dométodocalcularFitness que pertence à mesma. O método faz o somatório dos custos das viagens.Estes custos estão armazenados na matriz matrizCustos(i, j), onde ié a cidade de saída e j a de destino.

3.2. OPERADORESEssa sessão descreve a metodologia usada no desenvolvimento dos

operadores genéticos. Para cada operador, um método estático foi criado dentro da classe Operador.java.

103


3.2.1. SELEÇÃOA função da seleçãoé avaliar quais cromossomos em uma população

possuem boas características para reprodução.Na aplicação, o método foi de-nominado selecaoe aplicou a seleção por roleta.Suas etapas são descritas a seguir:1.Crie uma roleta virtual com os valores de aptidão de cada indivíduo fazendo com que os espaços sejam proporcionais aos valores;

2.Gere um valor aleatório presente na roleta;

3.Selecione o cromossomo em que o valor gerado é representado na roleta;

4.Se for o primeiro cromossomo selecionado, volte para a etapa 2;

5.Faça o cruzamento dos dois cromossomos selecionados;

6.Insira os filhos gerados na nova população;

7.Se a população estiver completa, pare. Caso contrário, volte para a etapa 2.Quadro 4 – Algoritmo de seleção por roleta.

Fonte: Autor.

3.2.2. CRUZAMENTOO PCV não permite rotas com valores duplicados, ou seja, cada cidade

deve ser visitada apenas uma vez.O operador de cruzamento PMX faz a combi-nação dos cromossomos sem permitir que genes iguais apareçam na mesma prole, portanto, foi o usado na aplicação.

O cruzamento é feito assim que os pais são selecionados, estes são passados como parâmetro para o método crossoverPMXque retorna os filhos resultantes da combinação de genes. Esse processo é realizado até preencher toda a nova população que deve ter o mesmo tamanho da população de progenitores.Os passos detalhados do cruzamento PMX estão detalhados na sessão 2.2.1.2.

3.2.3. MUTAÇÃOA mutação não é um operador fundamental para o algoritmo, mas

seu uso pode ser fundamental para se alcançar bons resultados. Os cromosso-mos da aplicação têm 5% de chance de serem mutados e a mutação aplicada foi por inversão (Fig. 6). O método desenvolvido na aplicação, denominado mutacaoInversao,tem a função de testar essa porcentagem e inverter os genes dos cromossomos. É passado um vetor de cromossomos como parâmetro e

104


retorna outro com os cromossomos mutados. As etapas do método são as seguintes:1.Selecione o primeiro cromossomo da população;

2.Se a população não tiver mais cromossomos, pare. Caso contrário, gere um valor aleatório flutuante entre 0 e 1;

3.Se este valor estiver entre 0 e 0.05, siga para etapa 4. Caso contrário, selecione o próximo cromossomo e volte para etapa 2;

4.Selecione dois pontos aleatórios do vetor de genes do cromossomo;

5.Inverta os elementos entre um ponto e outro;

6.Calcule a aptidão do cromossomo;

7.Selecione o próximo cromossomo do vetor e volte para a etapa 2.Quadro 5 – Algoritmo de mutação por inversão.

Fonte: Autor.

3.2.4. ELITISMO E CRITÉRIO DE PARADAApós aplicação de todos os operados, uma população proles é

geradasem descartar a população de progenitores, no entanto, apenas uma deve fazer parte da próxima geração. O método eltismo foi desenvolvido para selecionar, dentre estas duas populações, os melhores indivíduos. Suas etapas são as seguintes:1.Insira as duas populações em uma lista;

2.Ordene a lista tomando como parâmetro o valor de aptidão de cada cromossomo;

3.Siga inserindo, em ordem, os cromossomos da lista em um vetor até atingir o tamanho da população;

4.Pare.Quadro 6 – Algoritmo do método elitismo.

Fonte: Autor.

Terminada a seleção dos melhores indivíduos,o critério de parada é testado. Este critério é dado pela quantidade de gerações escolhidas pelo usuário; se a quantidade de gerações não for alcançada, uma nova geração é criada e o processo é repetido até o critério de parada ser atendido. Caso contrário, o método resultado é chamado. Este método seleciona dentro dapo-pulação o melhor cromossomo, esse representará a rota alcançada,finalizando assim a aplicação.

105


RESULTADOS E DISCUSSÃOPara a avaliação do PCV, osdados usados foram os do problema brazil58

disponibilizado pela TSPLIB (TSPLIB, 2010), que possui tamanho de 58 nós. Os resultados obtidos variavam de acordo com mudanças na quantidade de gerações e no tamanho da população de cromossomos. Menores custospude-ram ser alcançados com o aumento de gerações e de cromossomos daspopu-lações (Fig. 10), entretanto, por conta desses acréscimos, o tempo de execução da aplicação tornou-se mais longo (Fig. 11).

Figura 10 - Custos médios por aumento no tamanho da população e nas gerações.Fonte: Autor.

Figura 11– Tempo médio por aumento no tamanho da população e nas gerações.Fonte: Autor.

106


Populações com tamanho superior a 10 mil cromossomos, mesmo com quantidade de gerações baixa, exigiu um tempo de execução longo, por exemplo, com uma população de 30 mil cromossomos a execução do programa foi cinco vezes maior do que com uma população de 10 mil e os custos sofreram uma redução irrelevante (aproximadamente 5%), sendo assim, o uso de populações com número de cromossomos superior a 10 mil é dispen-sável para a aplicação.

Com a aplicação executada com 200, 300 e 400 gerações, as taxas de diminuição de custos foram bem semelhantes, principalmente quando a população tinha um número de cromossomos superior a sete mil. Em relação ao tempo de execução da aplicação, a partir de populações com tamanho de 10 mil cromossomos, a aplicação rodando com 400 gerações sofreu um acréscimo de tempo de aproximadamente 65% em relação à execução com 300 gerações,e a média de custo não teve diminuição alguma, sua média de custo foi até maior.

De acordo com os testes, o AG com 7000 cromossomos de população e 200 gerações mostrou ser a melhor opção, pois a taxa de melhoria do algoritmo com população e quantidade de gerações superioré baixa, além disso, o tempo de execução da aplicação com 200 gerações é 43% menor do que com 300 e 89% do que 400.

A solução encontrada com o menor custo foi de 25400. Para efeito de comparação, a tabela 2 mostra resultadosencontrados na literatura, onde os autores usam diferentes heurísticas para a diminuição de custos para este tipo de problema.

HEURISTICAS SOLUÇÕES FONTEInserção e Cozimento

Simulado25602 SILVA; REZENDE, 2006

Inserção, 2 - opt e Flip 25395 BERTINE, 2003

AG e Infecção Viral 26323 GUEDES; LEITE; ALOISE, 2005

Aprendizagem por reforço

27753 OTTONI et al., 2015

AG e Sistema de colônia de formigas

25398 CARVALHO; YAMAKAMI, 2008

107


Sistema de colônia de formigas

25578 CARVALHO; YAMAKAMI, 2010

Tabela 2 – Soluções do problema teste brazil58 presentes literatura.Fonte: Autor.

CONCLUSÃOO PCV e suas variações são de grande importância para a logística,

pois algoritmos que alcançam bons resultados para este problema podem ser aplicados em qualquer sistema de roteamento de frotas de veículos, com isso, além da economia alcançada pela empresa, a satisfação de seus clientes será maior por conta da diminuição do tempo de entrega dosprodutos.

O melhor resultado encontrado e publicado pela TSPLIB do PCV,com instância brazil58,tem custo de 25395, com a implementação do AG deste trabalho, o melhor resultado encontradofoi de25400, este resultado foi obtido com 200 gerações, população de 7000 cromossomos e com tempo de execução de 6,07 segundos, um resultado satisfatório para este problema.

O objetivo do trabalho foi cumprido fazendo com que os custos das rotas, que antes tinham em média 125000, diminuíssem para 26000, podendo assim, ser usado como apoio a decisão em softwares de empresas de entregas e logística.

Outras heurísticas de otimização podem ser implementadas no algoritmo em busca de melhores resultados, um bom exemplo é a otimização por colônia de formigas que foi inspirado na observação do comportamento das formigas ao saírem de sua colônia para encontrar comida. Esta é uma pers-pectiva para trabalhos futuros.

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110


ERA UMA VEZ O LIVRO INFANTILONCE UPON A TIME THE CHILD BOOK

Letícia Borges PedrosaGraduada em Design Gráfico pela Universidade de Franca (UNIFRAN) em 2015.

Rodrigo Aparecido SousaEspecialista em Docência no Ensino Superior pela Universidade Leonardo Da Vinci; Graduação em Desenho Industrial - Hab. Programação Visual pela Universidade de Franca (2004). Docente da Universidade de Franca com experiência na área de Design Gráfico, com ênfase em Ilustração, atuando principalmente nos seguintes temas: assi-natura visual, quadrinhos, arte sequencial, ilustração digital e animações 2D/3D.

RESUMOO presente trabalho propõe investigar a importância que os sentidos exercem em relação aos livros infantis. Quando os sentidos são trabalhados no objeto--livro além de chamar mais atenção para sua compra, estimulam e ensinam os pequenos a ter maior contato com o mundo, facilitando sua aprendizagem. O estudo tem como objetivo mostrar a importância do Design Gráfico na cons-trução de um livro infantil, seja nas ilustrações, interatividade e materiais utili-zados. Para isso, uma revisão bibliográfica foi elaborada mostrando os funda-mentos desta área.Palavras-chave: Design Editorial, Sentidos, Livro Infantil, Design Gráfico.

ABSTRACTThis work has the objective to investigate the importance of the senses rela-tioned to a book for children. When the senses are developed in an interactive book, as well as draw more attention to the book purchase, they stimulate and teach children to have more contact with the world, faciliting their learning. This work proposes to show how the graphic design works in the construction of a book for children, as in the illustrations, interactivity and in all the materials used in the book. For this a literature review was elaborated, showing the elements of the area.Keywords: Editorial Design, Senses, Book For Children, Graphic Design.

INTRODUÇÃOO livro percorreu um longo caminho até chegar à forma como o co-

nhecemos hoje. “Os primeiros livros destinados ao público infantil surgiram no mercado livreiro na primeira metade do século XVIII. Antes disso, porém,

111


histórias escritas na França no século XVII, inicialmente destinadas ao público em geral, também foram apropriadas para crianças, como as Fábulas de La Fontaine e os Contos da Mamãe Ganso de Charles Perrault” (LAJOLO e ZILBERMAN, 2004, p.14).

O contato com livros infantis não tem idade mínima nem contraindi-cação. Estimula a criatividade e mostra um infinito de possibilidades, não só na imaginação. “Os livros de hoje incluem textura, relevo e o livro trabalha essa questão sensorial. Hoje, as crianças têm muito mais oportunidades de serem estimuladas. Em um livro, você trabalha visão, tato e noção de profundidade em crianças muito pequenas”, explica o neuropediatra Christian Müller (BRANDÃO, 2013, n.p).

Atualmente o mercado de livros infantis deve se preocupar em chamar a atenção do seu público e atingir o pequeno leitor de diferentes formas. Pensando nisso, os designers podem utilizar diversas técnicas, tais como,material, ilustração e interatividade.

As crianças são seres curiosos, que começam a conhecer o mundo através dos sentidos. Pensando nisso é importante ressaltar que a criança, interage melhor com livros pensados especialmente para elas. Então, ao se projetar um livro infantil deve-se levar em consideração toda a sua estrutura e conceito. Formatos inusitados induzem a criança a manusear, sentir, ter um melhor contato com o objeto livro. Assim, a criança vai se familiarizando com a leitura desde cedo.

Portanto, este estudo tem como objetivo mostrar, por meio de uma revisão bibliográfica, a importância do Design Gráfico na construção de um livro infantil, seja nas ilustrações, interatividade e materiais utilizados.

DESIGN EDITORIALO design está presente em muitos aspectos de um livro infantil, desde

sua tipografia ao seu grid e ilustração, oferecendo amplas possibilidades de pesquisa e desenvolvimento. Além disso, as crianças são muito receptivas à comunicação visual. “A ilustração é um dos maiores estímulos à leitura, prin-cipalmente nas ida¬des iniciais. Uma vez que as crianças pequenas ainda não sabem ler as palavras, elas leem os livros por meio das imagens, criando, muitas vezes, histórias próprias” (LAJOLO; ZIMMERMANN, 2004, p.06)

O design editorial é dedicado à criação de livros e publicações de conteúdo amplo e variado, tem como meta proporcionar uma leitura envolvente, clara

112


e estimulante da publicação. É uma especialidade do design gráfico, além de ser uma das formas mais antigas desse ramo. Além disso, essa é uma área projetual, ou seja, sua função é responsável por gerar desempenho, dura-bilidade, qualidade e aparência do produto. A função do design, além da estética, é tornar um produto funcional.

OS SENTIDOSHá vários elementos que devem ser pensados para que o design possa

estabelecer uma comunicação que sensibilize o público alvo.Pensar em forma, espaço, cor e textura, e trabalhar melhor esses

elementos torna o trabalho único. As interpretações de quem interagir com o projeto serão mais intensas e profundas.

Segundo a Designer Bruna Bonifácio (2012),os designers possuem cinco sentidos a serem explorados (visão, tato, olfato, paladar e audição). Utilizar-se de relações entre esses sentidos deixa o projeto mais interessante, divertido e a identificação do receptor com ele aumenta.

O desenvolvimento dos sentidos é muito importante para a evolução da criança, já que eles constituem o veículo através do qual ela entra em contato e conhece o mundo exterior, evoluindo assim em sua aprendiza-gem. Além disso, é graças aos sentidos que nos comunicamos com outros seres humanos e estabelecemos relações de afeto com eles. (DICOVERY KIDS, s.d, n.p)

No quarto século antes da Era Cristã, Aristóteles (384-322 a.C.) já havia escrito sobre os cinco sentidos, os quais, ainda hoje, são considerados como os sentidos tradicionais: visão, audição, tato, olfato e paladar. A visão se configura a partir da percepção que os olhos têm da luz, que é parte radiação magnética de que estamos rodeados. O tato e a audição se constituem a partir de fenômenos que dependem de deformações mecânicas, portanto são sentidos mecânicos. Por último, temos o olfato e o paladar que são sentidos químicos, pois as in-formações chegam até nós por meio de moléculas químicas que se despren-dem das substâncias. De acordo com Santaella (2005, p.74), o olho, que capta energia radiante, é o sentido que mais longe vai na sua exploração panorâmica até o horizonte. O ouvido, que capta energia mecânica vibratória, não atinge as mesmas distâncias que o olho. O tato interage no corpo-a-corpo com as coisas, toca, apalpa, tropeça. O olfato capta energia química numa troca de partículas que chegam pelo ar. No paladar essa troca de partículas se dá no próprio corpo (SANTAELLA, 2005, p. 74).

113


O livro pode se comunicar através do material, independentemente das palavras. A partir de então, a variedade de possibilidades se expandiu, e os livros infantis passaram a ser mais do que simples livros de leitura, e tornaram--se estímulos visuais, táteis, sonoros, térmicos, materiais. Lins (2003, p. 23) nos mostra a diversidade de livros infantis que existe hoje:

Atualmente encontramos livros de pano, de madeira, de metal e de plástico. Livros infláveis e impermeáveis para serem lidos na praia, na piscina ou durante o banho. Livros com som, com cheiro, com as mais variadas texturas e recursos táteis. Livros com apliques, envelopes e bolsos. Livros com origami (dobraduras de papel), com pop-ups (encaixes e dobraduras de papel formando “esculturas” instantâneas ao virar de página). Livros-jogos. CD-livros. E-books. Todos com basicamente o mesmo objetivo: contar uma história.

Hoje em dia existem inúmeras possibilidades criativas para produção de livros infantis, nos quais a criança desperta e trabalha melhor cada sentido.

Estruturas movediças, com abas que se levantam, trazem à cena persona-gens e objetos: molas, dobras, papéis cartonados e resistentes, imagens em alto relevo são algumas das possibilidades e artimanhas na confecção desses livros. Os livros-vivos provocam o que Perrot denomina de “destramatização do ato de ler” através das estratégias que cativam o não-leitor do livro, sem fins outros que não os do prazer. Segundo o autor, “a aparente gratuida-de e a aparência de brinquedo desses objetos fornecem-lhes a qualidade de presente e de distração,tirando-o do contexto das obrigações e dos trabalhos escolares e, aparentemente, oferecendo um alívio para o cansativo jogo de integração cultural”. Esses tipos de livros são “ferramentas” lúdicas que auxiliam na mediação entre leitor e livro, possibilitando ao leitor “deslizar” pelo prazer do texto (DEBUS, s.d, p. 02).

TATOO primeiro sentido que o bebê aprende a utilizar é o tato, “O pequeno

responde à pressão, textura, temperatura, proximidade e à dor”. Na medida em que a criança vai crescendo e seu sentido do tato se desenvolve, é muito im-portante que ela comece a processar e a relacionar as informações proporcio-nadas pela experiência. (OS CINCO SENTIDOS, 2015).

Segundo Dondis (1997), a informação visual é apreendida de muitas maneiras, entre as quais a percepção e a sinestesia. “A primeira experiência por

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que passa uma criança em seu processo de aprendizagem ocorre através da consciência tátil” (DONDIS, 1997, p.6).

O design de superfície visa a trabalhar a superfície, fazendo desta não apenas um suporte material de proteção e acabamento, mas conferindo à su-perfície uma carga comunicativa com o exterior do objeto e também o interior, capaz de transmitir informações sígnicas que podem ser percebidas por meio dos sentidos, tais como cores, texturas e grafismos (OLIVEIRA, 2011).

A autora supracitada (2011, p.44) observa que,

As texturas, os grafismos e as cores fazem parte do espectro de trabalho do designer de superfície. Apesar de poder ser percebidas e sentidas por meio dos olhos, a visão não é capaz de aprender todas as informações oferecidas nas texturas. O tato, por sua vez, é sensível às rugosidades mais sutis, pro-porcionadas pelas diferenças de relevos e sulcos, curvas e formas e é capaz de perceber essa informação transmitida e codificá-la, transformando-a em sensação, uma informação, e essa informação terá algum efeito sobre o usuário.

Sendo assim os livros que estimulam o Tato, é de suma importância porque o contato com diferentes materiais (texturas) provocará sensações agra-dáveis ou não, e pode ser o primeiro contato da criança com estes materiais.

Há no mercado livreiro muitos livros infantis para o desenvolvimento e conhecimento do tato, alguns deles simulam pelos de animais, como o livro da editora Ciranda Cultural, Animais Selvagens, o qual contém páginas especiais para “tocar” e sentir o pelo ou parte do corpo dos animais, proporcionando diversão e desenvolvimento da percepção tátil.

Figura 1: Capa do livro Animais Selvagens

Fonte: Casa da educação, s.d, n.p

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Outro livro que faz os pequenos explorarem o produto pelo tato é da Editora Edicare, Os Pirataspara Sentir, com a temática de como funciona os piratas, além das encantadoras ilustrações de Emmanuel Ristoral, a criança pode sentir as penas do papagaio, a perna de pau do pirata, os lenções vermelhos de cetim, sua barba comprida, e ainda melhor conhecer as velas do navio e suas cordas.

Figura 2: Capa do livro Os Piratas para sentir Fonte: FNAC, s.d, n.p

Os benefícios físicos do tato para o bebê são inúmeros, são eles (ES-TRINGANA, s.d, n.p):

1. Ajuda a crescer e a se desenvolver com mais rapidez;

2. Acelera o desenvolvimento natural de todo o organismo;

3. Estimula o crescimento do esqueleto e do corpo;

4. Melhora a digestão e a assimilação;

5. Estimula o sistema hormonal;

6. Reduz o estresse;

7. Reforça o sistema imunológico;

8. Ajuda a amadurecer o sistema nervoso;

9. Estimula a secreção das endorfinas reduzindo a dor e produzindo uma sensação de bem estar;

10. Facilita o descanso e o sono do bebê.

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Os Benefícios emocionais do tato nos bebês são (ESTRINGANA, s.d, n.p):

1. Estabelece vínculos amorosos, saudáveis e seguros;

2. Pode ajudar a reduzir o período de choro das crianças;

3. Sentirão que são respeitados e escutados e isso nos ajudará a compreen-der o que eles estão precisando;

4. Regula os estados de comportamento;

5. Estabelecerá padrões e esquemas posteriores de comportamento de valor incalculável.

Ainda segundo Estringana (s.d), muitos são os benefícios de fazer um constante e bom uso do tato nutritivo no bebê desde o seu nascimento, mas minha experiência confirma que para um bebê, a primeira relação de apego tem um grande poder, uma vez que pode ser o modelo mais significativo para todas as relações que o bebê terá ao longo da sua vida. Por isso, eu te animo a colocar em prática o tato constante com o seu bebê e se lembre que nunca é tarde. Mesmo que o seu bebê já tenha crescido um pouco, os benefícios do tato (para ele e para você) são fantásticos.

AUDIÇÃO

O ouvido é o primeiro órgão sensorial a se desenvolver. Com 24 semanas de gestação, o bebê começa a perceber e a distinguir os sons.

Pesquisas demonstram que “meses antes de nascer, a capacidade dos bebês de ouvir já é aguda e bem desenvolvida. Eles podem distinguir entre tipos de sons (por exemplo, uma campainha ou uma sineta), intensidade e altura, vozes diferentes, sons familiares e estranhos, e podem até determinar a direção de onde o som está vindo” (KLAUS & KLAUS, 1989, p. 52).

Se uma criança recebe estímulos que incrementam seu potencial musical nos primeiros anos de vida, ela cresce mais criativa, e com maior sensi-bilidade diante do mundo que a rodeia. A música favorece a comunicação e a sociabilidade (DICOVERY KIDS, s.d)

Brinquedos com a função de estimular a parte auditiva utilizam músicas e sons divertidos, como os de animais e sirenes. Chocalhos de mão também são bem recebidos pelos pequenos. Ao completar sete meses, brinquedos de encaixar com som surpresa ajudam a usar os dedos e as mãos, além de re-

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conhecer sons e perceber melodias rapidamente. Para as crianças com mais idade, os livros com áudio estimulam a criatividade. (SANTOS, 2012)

A criança precisa ser sensibilizada para o mundo dos sons, pois, é pelo órgão da audição que ela possui o contato com os fenômenos sonoros e com o som. Quanto maior for a sensibilidade da criança para o som, mais ela desco-brirá as suas qualidades. Portanto é muito importante exercitá-la desde muito pequena, pois esse treino irá desenvolver sua memória e atenção (RICCI, 2006, p. 02).

Ducorneau (1984) afirma que, o primeiro passo para que a criança aprenda a escutar bem consiste em permitir que ela faça experiências sonoras com as qualidades do som como o timbre, a altura e a intensidade, depois disso, estará em posição de escuta.

Com apenas quatro dias de idade os bebês já conseguem distinguir uma língua de outra e depressa começam a prestar atenção aos sons e palavras que interessam.

Quanto mais cedo a música for introduzida no ambiente da criança, maior será o seu potencial para aprender. As crianças que vivem rodeadas de palavras adquirem mais fácil e rapidamente um discurso fluente e claro (BELTRAME, 2015).

Alguns sons podem ser estimulantes para o bebê recém-nascido, pois são capazes de estimular a sua capacidade cerebral e cognitiva, facilitando a sua capacidade para aprender.

Desta forma, a utilização de sons estimulantes no dia a dia do bebê durante o seu primeiro ano de vida, ajuda no desenvolvimento das suas ca-pacidades linguísticas, motoras, sensitivas, emocionais e intelectuais, sendo que quanto mais cedo a música for introduzida no ambiente da criança, mais potencial ela terá para aprender.

Há no mercado livreiro inúmeros tipos de livros sonoros, desde sons de animais, como de instrumentos e canções.

O livro da editora Ciranda Cultural, Os sons dos instrumentos musicais, contém 6 diferentes sons de instrumentos musicais, para estimular a audição dos bebês. Um livro de pano criado especialmente para os bebês em fase de desenvolvimento. Em palavras simples, eles compreendem as histórias, as ilus-trações coloridas e aprendem com as atividades. Além do mesmo conter sons é um livro feito de pano, sendo divertido e seguro.

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Figura 3: Capa do livro Os sons dos Instrumentos MusicaisFonte: FNAC, s.d, n.p

Outro livro cheio de interações é o, Thibum, da editora Palavra Cantada, onde além dos pop-up, a criança pode apertar os botões coloridos para descobrir sons divertidos.

Figura 4: Capa do livro TchibumFonte: FNAC, s.d, n.p

OLFATOO homem raramente percebe quanto valem os seus 25 milhões de

células olfativas. Mas o cheiro está em tudo: no amor, no apetite, nas melhores lembranças. Todo odor provoca sentimentos. (OLIVEIRA, 1988).

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Mesmo que o olfato seja o mais sensível de todos os sentidos, ele ocupa um lugar secundário em nossa vida. Está relacionado com o paladar, o que explica sua participação na estimulação do apetite e das secreções digestivas. Além disso, as informações geradas pelas membranas olfativas são associadas a sensações, emoções e lembranças. É por isso que o perfume habitual da mãe tem um efeito tranquilizador sobre seu filho (OS CINCO SENTIDOS, 2015)

O olfato tem sido muito estudado nos últimos anos, pois está intima-mente ligado às partes do cérebro que comandam a emoção e a memória. Vital para a sobrevivência, ele nos permite encontrar comida, água, e até mesmo um companheiro ou companheira.

Embora o olfato humano não seja tão agudo como o olfato dos outros animais, sabemos que os seres humanos são capazes de detectar até 10.000 diferentes moléculas de odor.

O olfato é um dos sentidos químicos, o outro é o paladar. Embora pensemos nos dois sistemas sensoriais como separados e distintos, ambos estão intimamente ligados. No entanto, a capacidade do paladar de distinguir sabores é extremamente limitada, identificando 6 ou 7 tipos de sabores di-ferentes. Já o olfato se organiza de forma a diferenciar milhares de cheiros. O ser humano é capaz de perceber mais de 10 mil diferentes odores, cada qual definido por uma estrutura química diferente. Não é de graça, portanto, que o olfato tem grande participação no gosto que sentimos nas comidas. Assim, grande parte daquilo que identificamos como “gosto” é, essencialmente, aroma! - (SCARDUA, s.d).

Brincar com os odores permite à criança reconhecer os objetos. Esta informação olfativa se combina com a visual, a gustativa, a auditiva e a tátil. Assim, por exemplo, se a criança cheira uma maçã, ela imediatamente associa isso ao seu sabor, à cor vermelha, verde ou amarela, à textura lisa e ao ruído que escuta ao mordê-la. Estimular a capacidade de conhecer o ambiente através dos sentidos ajudará as crianças pequenas a desenvolver sua imaginação, percepção e sensibilidade (OS CINCO SENTIDOS. 2015.)

Os livros infantis, Aromas da Quitanda, Aromas do Mundo, Aromas da Cozinha e Aromas do Jardim, além das suas adivinhas divertidas contém chei-rinhos em cada página. Os livros foram editados no país pela Publifolha e são uma criação da francesa Éditions Auzou.

De um lado, vem a dica em texto “na quitanda existe uma fruta de pomar dos países de clima frio. Mas cuidado ao pegar, pois mancha de vermelho as mãos pelas quais passar.” Do outro, uma aba que contém o aroma “Ela é vermelha. Ela é...” e ao abrir, lá está a fruta Cereja.

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Figura 5: Capa do livro Aromas da Quitanda Fonte: FNAC, s.d, n.p

Outro livro com aroma para estimular o olfato nas crianças, Cheiro da Canela, da Editora Wook. Os livros com cheiros desperta o interesse das crianças e servem de moldura aromática à prosa da autora Alice Vieira, que conduz as crianças no caminho da leitura, apresentando-lhes vocabulário, jogando com as palavras e brincando com a gramática e acentuação. Maravilhosamente ilus-trados, cada livro por um ilustrador, como Raquel Pinheiro, Afonso Cruz, Sandra Serra, etc. Cada uma destas pequenas histórias irá proporcionar momentos inesquecíveis de leitura, aprendizagem e troca de experiências.

Figura 6: Capa do livro Cheiro a Canela Fonte: FNAC, s.d, n.p

Braida e Nojima (s.d) afirmam que é pelo corpo que o homem participa do mundo e apreende uma realidade. De acordo com Rector e Trinta (2005,

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p.35), o ser humano consegue perceber o mundo, recortá-lo segundo um modelo, absorvê-lo e transformá-lo em cultura através de seu próprio corpo e dos meios de que este dispõe para efetuar tal função. Estes instrumentos privilegiados são os cinco sentidos: a visão, a audição, o tato, o paladar, o olfato. Estes sentidos estão condicionados por dois outros fatores: espaço e tempo. Os sentidos, aliados a estas duas dimensões, são o instrumental de que o homem dispõe para apreensão, compreensão e desenvolvimento intelectual do universo no qual está inserido.

VISÃOA visão é um sentido que demora mais a amadurecer, estímulos visuais

como jogos e livros são muito importantes para esse desenvolvimento (OS CINCO SENTIDOS. 2015)

A visão é trabalhada com o tato, já que primeiro o bebê visualiza o que vai pegar ou tocar. Quando nasce, e por algum tempo, a criança enxerga sem foco, embaçado. Nessa fase é bacana estimular a visão com o contraste do preto e branco no lugar de objetos muito coloridos

Por volta dos 2 meses, os olhos do bebê se ajustam, e ele passa a dife-renciar cores. Nessa fase, as cores primárias chamam mais a atenção dele, então dê preferência a brinquedos em tons de vermelho, amarelo e azul. Formas variadas e padronagem dos tecidos também atraem o foco do bebê.

As cores têm uma ligação direta no desenvolvimento da criança. Estímulos decorrentes da presença de figuras, brinquedos coloridos contri-buem para a capacidade motora e cognitiva, para o raciocínio, a fala, a audição entre outras funções.

Biazetto (apud OLIVEIRA, 2008, p. 80), apresenta a importância da cor na ilustração infantil por possuir várias funções, sendo uma delas conduzir o olhar do leitor. Ao utilizar a mesma cor em pontos diferentes da ilustração é criado um caminho para o olhar. A semelhança atrai nosso olhar, por isso fazemos com que ele percorra toda ilustração em busca dessa cor. “Quando vemos uma área vermelha, por exemplo, de um lado da imagem, o nosso olhar tende a buscar a cor complementar. Portanto, se houver algo na cor verde em outra parte da ilustração, nosso olhar se dirigirá para ela”. (BIAZETTO apud OLIVEIRA, 2008, p. 80) No entanto, a cor não deve ser analisada individualmente, como afirma Oliveira: Ao se ver uma ilustração, a cor não deve ser analisada a partir de seu próprio significado isolado. Ela em si mesma não sustenta qualquer critério

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de análise. Somente quando se relaciona com a luz, com a sombra, com o momento psicológico dos personagens ou com o atmosférico da cena repre-sentada, ela realmente alcança sua plenitude expressiva. (OLIVEIRA, R. 2008, p. 51)

Sem dúvidas, a visão é a grande responsável em atrair e chamar a atenção de uma criança. Livros coloridos, com ilustrações e interações são um grande atrativo.

A leitura vai além da palavra escrita, pois a criança também lê imagens, formas e os demais elementos visuais que compõem um livro infantil, as imagens também comunicam. Livros lúdicos são grandes estímulos à leitura.

“Para que serve um livro sem figuras nem diálogos?”, perguntou-se Alice, entediada, pouco antes de decidir seguir o Coelho Branco até o País das Maravilhas. Quase cento e cinquenta anos depois (o livro de Lewis Carroll foi publicado pela primeira vez em 1865), as imagens continuam centrais para a conquista de jovens leitores - tanto que, ao longo dos últimos anos, elas vêm desempenhando papel cada vez mais relevante nas narrativas infantojuvenis (AGUIAR, 2011).

A ilustração é um artifício peculiar utilizado nos livros infantis para chamar atenção das crianças, além de também ser uma imagem que pode substituir um texto, ampliá-lo, adicionar a ele informações, ou também ques-tioná-lo (FREITAS; ZIMMERMANN, 2006–2007), levando-se em consideração que a leitura de imagens antecede à leitura de palavras, e muitas crianças têm contato com as histórias através das imagens.

A melhor forma de se iniciar a explanação sobre o impacto das ilustra-ções no imaginário infantil é justamente apontar as funções que esse discurso desempenha, pois, além de ornar e elucidar o texto, as ilustrações apresentam as seguintes funções (CARMARGO, 1999 apud MASSONI, s.d, p. 124):

a. função representativa: imita a aparência da personagem a qual se refere;

b. função descritiva: trata-se do detalhamento da aparência da personagem;

c. função narrativa: ocorre quando a ilustração situa a personagem repre-sentada através de transformação (no estado do ser representado) ou ações (por ele realizadas);

d. função simbólica: quando sugere significado sobrepostos ao seu referente, mesmo que arbitrariamente, como por exemplo as bandeiras nacionais;

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e. função expressiva: quando há a revelação de sentimentos e valores do produtor da imagem ou quando ressalta as emoções e sentimentos da per-sonagem representada;

f. função estética: enfatiza a forma da mensagem visual, ou seja, sua beleza;

g. função lúdica: orienta para o jogo, incluindo-se o humor como modalida-de de jogo;

h. função conativa: quando orientada para o destinatário, com o objetivo de influenciar seu comportamento, através de procedimentos persuasivos ou normativos;

i. função metalingüística: o referente da imagem é a linguagem visual ou a ela diretamente relacionado, como citações de imagem, etc.;

j. função fática: a imagem enfatiza o papel de seu próprio suporte;

k. função de pontuação: orientada para o texto junto ao qual se insere, sinali-zando seu início, seu fim ou suas partes, nele criando pausas ou destacando alguns de seus elementos.

Para a ilustração infantil não é necessário seguir nenhuma técnica es-pecífica. Pelo contrário, quanto mais diversas e criativas forem as ilustrações, maior será o incentivo ao espírito criativo da criança, dessa forma expondo a ela a diversidade. Os diferentes estilos de ilustrações devem colaborar com o livro e a história, como nos explica Lins (2003, p. 48):

A técnica, o estilo, o traço, tudo tem que trabalhar em conjunto, a favor do livro. Mesmo que as escolhas passem por fatores subjetivos. Gravura, monotipia, pastel, carimbo, pintura a óleo, colagem, bordado, grafite, nanquim, esferográfica, sucata, massa de modelar, softwares gráficos. Seja qual for a técnica escolhida, o original vai se transformar em imagem eletrô-nica e ser reproduzido em série.

Bruno Munari enfatiza bem essa questão. Seus trabalhos cheios de belas ilustrações e principalmente interações, mostra o quanto é importante trabalhar com os sentidos. Munari acredita que a materialidade é uma possi-bilidade de narrativa.

O livro da editora Cosac e Naify de Munari, Na noite escura, é explorado pelo ritmo visual dos recortes nas páginas, pela variação das texturas do papel e pelas manchas de cor simples que dão forma à coerência visual da história.

Na noite escura trabalha com papéis de diferentes tipos, tamanhos e texturas, costurados em formato de códex. Neste livro há palavras e imagens,

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diretamente associadas aos aspectos físicos do objeto. Para as crianças, não existe exatamente uma hierarquia entre as linguagens: a verbal não é mais im-portante do que a visual – como é geralmente para os adultos – e o toque, a “leitura manual”, é sempre o primeiro a ser explorado.

Figura 7: Capa do livro Na noite escura Fonte: FNAC, s.d, n.p

A Onda, livro-imagem da autora e ilustradora Suzy Lee, utiliza com muito encanto a técnica Sem palavras. Tudo simples e lindo. Na história as imagens relatam o primeiro encontro da menina com o oceano. Com poucos traços a carvão, Lee ilustrou em azul, preto e branco o movimento das águas, o bater de asas das gaivotas e o vento que balança o vestido da criança. A Onda já conquistou três prêmios: Melhor Livro Ilustrado 2008, pelo The New York Times; Melhor Livro do Ano 2008 – Álbum Ilustrado Infantil, da Publishers Weekly; e Melhor Livro Infantil do Ano 2008, da Kirkus Review.

Figura 8: Capa do livro A onda Fonte: FNAC, s.d, n.p

SINESTESIAA palavra “sinestesia” é de origem grega: “syn” (simultâneas) e

“aesthesis” (sensação), podendo ser interpretada como “sensações simultâneas” (BONIFACIO, 2012).

Para Kawasaki (2008), “a relação subjetiva que se estabelece espontane-amente entre uma percepção e outra que pertença ao domínio de um sentido

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diferente. Ou ainda como sensação, em uma parte do corpo, pelo estímulo em outra parte”.

Essas experiências sinestésicas fundem diferentes sentidos através de uma experiência direta, sensorial e instintiva. Assim como sons graves podem nos parecer mais pesados e escuros, cores em tons pastéis podem nos parecer mais leves e expansivas, entre outros exemplos.

Bonifácio (2012) afirma que projetos que visam um ou mais sentidos podem ser entendidos como sinestésicos.

Pesquisadores já tentam desenvolver materiais pedagógicos para al-fabetização que usam a sinestesia. A americana Frog Design desenvolve um sistema de leitura no qual a criança pode associar odores às letras. O som do “A” pode vir acompanhado do delicado odor da maçã (apple, em inglês), e o “C”, do delicioso aroma de chocolate. “Nós estaremos perdendo oportunidades preciosas, se não formos capazes de explorar todo o potencial dos sentidos”, diz Laura Richardson, designer e diretora da Frog (ARAÚJO, 2014).

O Livro Negro Das Cores é um tipo de leitura capaz de explorar os sentidos. Neste livro observa que se utiliza a conotação para assumir caráter literário, ao buscar singularidades no emprego da linguagem da cor, propor-cionando ao leitor um espaço que questiona códigos automatizados e fornece novas possibilidades para um cenário que, em geral, privilegia a visualidade.

Figura 9: Capa do livro O livro negro das cores Fonte: FNAC, s.d, n.p

O texto, com a tradução em Braille e com imagens sugeridas, convida o leitor a tocá-las e a perceber esse universo. Ilustrações em relevo tem objetivo de fazer o leitor experimentar várias texturas e também de o desafiar a recriar as cores, a pensar no cheiro, no som ou no sabor que cada uma delas pode ter

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(sinopse do livro).O vermelho (visual) é azedinho (paladar) como o morango e doce

(paladar) como a melancia, mas dói (tato) quando aparece no joelho machucado. Ele diz que o verde (visual) cheira (olfato) a grama recém-cortada e tem gostinho (paladar) de sorvete de limão.

No exemplo acima é possível observar como as palavras estão impreg-nadas de elementos sonoros, táteis, gustativos, olfativos e visuais. Cada palavra e frase do texto possibilitam um sentido diferente, permitindo que o leitor seja guiado para uma apreensão singular e multissensorial do mundo (RUIZ, 2013).

Há sinestesia, portanto, quando se cruzam duas sensações, como na expressão voz áspera, na qual voz remete a uma sensação auditiva e áspera a uma sensação tátil.

CONSIDERAÇÕES FINAISA leitura é um instrumento que abre portas para a criatividade. O Livro

infantil é talvez a categoria de livro com maior variedade nos acabamentos. Desde abas deslizantes e rotativas, hologramas, pop ups, materias de acaba-mentos diversos e até texturas e cheiros. Tudo isso além de influenciar o publico alvo também vai tornar a leitura lúdica, fazendo com que as crianças vejam o livro como diversão e não obrigação.

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ESTACICAR – SISTEMA AUXILIAR PARA ESTACIONAMENTO LATERAL E MACACO ELÉTRICO

ESTACICAR - AUXILIARY SYSTEM FOR PARALLEL PARKING

AND ELECTRIC JACK

Helder Henrique de OliveiraGraduado em Tecnologia em Mecatrônica Industrial pela Universidade de Franca (UNIFRAN) em 2015.

Ricardo DavidDoutor em Ciências Médicas pela Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - USP e docente nos cursos de Tecnologia em Mecatrônica Industrial, Tecnologia em Manuten-ção Industrial, Tecnologia Sucroalcooleira, Design de Produto e Ciência da Computa-ção da Universidade de Franca, UNIFRAN; Graduado em Ciência da Computação pela Universidade de Franca (1998) e mestre em Física Médica pela Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão Preto - USP (2003).

RESUMOFruto de um Projeto de Pesquisa realizado no curso de Tecnologia em Meca-trônica Industrial na Unifran e premiado pelo II Premio de Tecnologia do Polo Francano de Tecnologia e Inovação no ano de 2015, este artigo técnico visa apresentar as técnicas utilizadas na construção de um protótipo para estacio-namento lateral de veículos de passeio bem como macaco elétrico para a troca de pneu.Palavras-chave: veículo; estacionamento lateral; macaco elétrico.

ABSTRACTBased on a Research Project carried out in the Industrial Mechatronic Techno-logy course at Unifran and awarded by the II Premio de Tecnologia do Polo Francano de Tecnologia e Inovação in 2015, this technical article presents the techniques used in the construction of a prototype for parallel parking vehicles and electric jack for tire change.Keywords: vehicle; parallel parking; electric jack.

INTRODUÇÃOSegundo a ANFAVEA - Associação Nacional de Veículos Automotores

– (2014), em 20 anos a frota brasileira de veículos crescerá 140% e atingirá a marca de 95,2 milhões de unidades. Para o professor da área de transportes


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da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp, Dr. Carlos Alberto Guimarães (2015 apud FERNANDES, 2015), o crescimento da frota refletirá em um aumento de congestionamento e lentidão no trânsito. “Na prática, esses novos automóveis utilizam um espaço viário que não aumentou ou aumentou muito pouco. O resultado imediato é lentidão, extensão do horário de pico e congestionamento”, afirma o referido professor (Ibidem) que também chama a atenção para o aumento de acidentes e a dificuldade em achar vagas de estacionamento nas vias públicas.

O diretor da Electrical and Controls Integrations Lab da General Motors, Nady Boules, afirma que com o aumento da automação de automóveis pode-se diminuir o congestionamento das estradas e também permitir remodelar de forma a torná-los mais leves e mais eficientes (2011 apud PINTO, 2011). Também haverá uma tendência de veículos que estacionem por si próprios, o que poderá contribuir para reduzir a necessidade de condutores andarem a procura de uma vaga para estacionar, declara Pinto (Ibidem).

Consoante a isto, surgiu a ideia da elaboração de um Projeto de Pesquisa realizado no curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial na Uni-versidade de Franca, UNIFRAN, baseado na construção de um dispositivo, in-titulado Estacicar, para estacionamento lateral que também funcionará como macaco elétrico para a troca de pneus, por meio de um kit de instalação em automóveis de passeio.

Justifica-se o presente projeto pelo fato do dispositivo desenvolvido oferecer comodidade ao motorista por evitar colisões dianteiras e traseiras ao estacionar, visando o bem estar durante a manobra. Poderá também facilitar, principalmente, as pessoas que tenham algum tipo de desconforto ou dificul-dade para manobrar um automóvel de passeio. Como o dispositivo é total-mente elétrico, não haverá a necessidade de se acelerar o carro, ocasionando assim uma economia de combustível, reduzindo também a emissão de gases na atmosfera, entre outras vantagens.

Este artigo tem por objetivo apresentar as técnicas utilizadas na cons-trução de um protótipo que foi montado nos eixos dianteiros e traseiros de um mini-carro, que nos foi cedido pelo curso de Design de Produto da Universida-de de Franca.

A metodologia utilizada partiu de uma pesquisa bibliográfica em livros, artigos, websites e consulta a professores da instituição onde o projeto foi realizado. Posteriormente, houve a montagem e instalação do dispositivo no mini-carro com o intuito de estacionamento lateral e macaco elétrico.

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MATERIAIS E MÉTODOSO protótipo (Fig. 1) foi instalado no eixo direito traseiro do carro para

ver e ter a certeza de que iria funcionar adequadamente e levantar o carro, e também para se obter a viabilidade do projeto. Tendo o mesmo funcionado, foram fabricadas as peças que compuseram o kit.

Figura 1– Protótipo

Foram comprados 4 motores usados de limpadores de parabrisa (Fig. 2) e posteriormente, foram realizados os testes de funcionamento.

Figura 2 - Motor limpador de parabrisa

Após os testes, foram feitas algumas modificações nos motores (Fig. 3) como a retirada da engrenagem reduzida, pois esta não seria usada - para retirar esta parte deve-se desmontar o motor e cortar a parte correspondente a engrenagem reduzida e ao circuito eletrônico do motor.

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Figura 3 - Motor modificado

Foram comprados também 4 motores novos do acionamento do vidro elétrico (Fig. 4). Os motores servirão para movimentar o carro lateralmente, sendo feito teste de funcionamento dos mesmos.

Figura 4 - Motor vidro elétrico

Um dos testes realizados com os motores de vidro elétrico (Fig. 4) foi encontrar uma melhor maneira de se prender a roda no motor - a princípio se colocaria um eixo com engrenagem prendendo a roda e essa engrenagem do eixo seria ligada ao motor do vidro elétrico. Foi feito teste de posicionamento do motor na peça para se encaixar o motor, porém, não daria certo por causa de espaço. Uma forma que ficou centrada foi que a engrenagem que havia no motor era densa o bastante para se colocar o eixo nela totalmente trespaçada, mas, após começar a furar a engrenagem do motor do vidro, constatou-se que esse era muito duro. Então, foi feita a tentativa nos 4 motores e feito apenas um furo para encaixe de um parafuso com rosca, onde foi preso ao eixo segurando a roda .

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Foi realizada a compra de 3 macacos usados (Fig. 5), que foram utili-zados para a retirada dos eixos e de suas respectivas porcas centradas - estas foram retiradas usando uma ferramenta de corte. Foram comprados apenas 3, pois foram reutilizadas as peças do protótipo.

Figura 5 – Macacos usados

Após a colocação das rodas de PVC (Fig. 6), passando o parafuso por dentro delas e pendendo no motor de limpador de para brisa, precisou-se descobrir como o eixo rodaria a roda e essa movimentasse o carro lateralmente. Depois de vários testes, obteve-se uma solução - colocar 2 pinos, um em cada extremidade da roda, transpassando o eixo no mesmo ponto, fazendo que esses pinos travassem a roda e essa pudesse girar junto ao eixo que iria fixado no motor de vidro elétrico. Foram então feitos os furos nos eixos com broca e lixado um pequeno sulco nas extremidades da roda, onde seriam colocados os pinos, obtendo-se os resultados desejados.

Figura 6 - Roda com pino e eixo

Os desenhos (Fig. 7) foram realizados e as medidas foram retiradas para que fossem cortadas as peças definitivas, pois tinhamos em mãos somente o protótipo, e agora as peças teriam que ter medidas mais exatas, para que os cortes fossem mais definidos e exatos, foi levado o protótipo montado inteiro para se tirar as medidas.

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Figura 7 - Molde suporte superior e inferior reta

Figura 8 - Molde peça lateral

Foram cortadas as peças (Fig. 8) na empresa WA FACAS, conforme medidas dos desenhos em papel mais duro, que é usado para riscar a chapa e essa possa ser cortada posteriormente. Essa peça com quatro furos serviu de suporte para o kit, no centro serão montadas as barras roscadas nas medidas e depois dobradas.

Figura 9 - Peça suporte superior e lateral

Figura 10 - Suporte inferior reta

Após o corte, dobraduras e soldas, como resultado foram obtidas peças robustas (Fig. 11), essas peças foras cortadas, furadas e dobradas na WA FACAS, com as medidas específicas

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Figura 11 - Peças laterais superiores e inferiores dobradas

Foram feitos espaçadores (Fig. 12) para serem colocados no eixo que servirá de alavanca - esses espaçadores servirão para que as peças, após montadas, sirvam de limitadores para as peças laterais.

Figura 12– Espaçadores

Abaixo, a montagem das peças (Fig. 13) que irão conter os kits - além das peças cortadas, furadas e dobradas, também se usou pedaços de barra roscada porcas, arruelas e parafusos.

Figura 13 - Kit peça parcial

Montadas todas as peças (Fig. 14) e testadas seus movimentos, foram colocadas também as rodinhas que contêm pequenas ranhuras e os eixos furados, onde foram passadas hastes de aço para que essas fizessem que as rodinhas ficassem fixas no eixo, pois, quando o mesmo for colocado no motor, as rodas girem junto ao eixo.

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Figura 14 - Kits montados com rodas e eixo

Na fixação do motor ao eixo do carro, foi feito uma abraçadeira (Fig. 15) que envolveu todo o motor, foram soldados dois pedaços de barra roscada nas laterais desta abraçadeira para que a mesma pudesse ficar fixa no eixo traseiro.

Figura 15 - Abraçadeira motor

Feita toda a preparação da parte traseira do carro (Fig. 16), o kit ESTACICAR foi instalado.

Figura 16 - Peças para montagem da parte traseira

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Após a preparação da parte dianteira do carro (Fig. 17), o kit foi instalado no seu eixo da parte dianteira.

Figura 17 - Peças para montagem dianteira

A fixação do dispositivo (Fig. 18) e teste de funcionamento foi realizada na parte traseira do carro, sem que houvesse nenhum tipo de stress do kit. Também foram fixados os motores do vidro elétrico na lateral da peça e foi rosqueado o eixo da rodinha.

Figura 18 - Kit montado traseiro

A fixação do dispositivo (Fig. 19) e também teste de funcionamento na parte traseira do carro foi realizada, novamente, sem nenhum tipo de stress do kit. Também foram fixados os motores do vidro elétrico na lateral da peça e foi rosqueado o eixo da rodinha.

Figura 19 - Kit montado dianteiro

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Feitas as ligações elétricas dos motores (Fig. 20), que irão erguer o carro e fazer com que o mesmo possa se movimentar lateralmente apareceram alguns problemas que serão descritos a seguir.

Após a ligação, foi feito o teste para que a parte traseira se erguesse, o que não aconteceu, pois o dispositivo não suportou o peso do carro e os dis-positivos pareciam não ter força para levantar as rodas, mesmo quando estes tocavam o chão no ângulo correto, pois, com o protótipo, havia funcionado e levantado o carro normalmente sem esforço aparente.

Figura 20 - Kit traseiro montado com motor

Foi constatado também problemas com a parte dianteira (Fig. 21) que não foram observados no início do projeto, pois a parte da frente é mais baixa que a parte traseira e os dispositivos foram feitos todos do mesmo tamanho. Quando colocados na parte dianteira e esses acionados, a roda pegava no chão e o ângulo de inclinação era pouco, fazendo com que esta também não levan-tasse a parte dianteira que era bem mais leve.

Figura 21 - kits montados total

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Figura 22 - Detalhe kit montado traseiro direito

Mesmo com esse pequeno defeito e com todos os problemas apre-sentados, o carro deveria estar pronto para a FEPRO, Feira de Profissões da Uni-versidade de Franca. A solução encontrada, momentaneamente, foi deixar os dispositivos que fazem com que o carro levante e fiquem todos acionados (Fig. 23), para que possa ser corrigido posteriormente após o evento. Feito o proce-dimento, o protótipo pode ser apresentado. A movimentação lateral que faz com que o carro se movimente lateralmente funcionou a contento, mesmo o dispositivo sendo acionado por fios diretos na bateria.

Figura 23 - Vista kit parte traseira feira

Figura 24 - Vista lateral feira

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Após o evento, foi modificada a parte traseira (Fig. 25). Foi proposto pelo professor Ricardo David, orientador do projeto, que fosse colocado um suporte no eixo traseiro para que o motor que o faz levantar ficasse mais móvel, aumentando assim sua força, o que não adiantou. Já o Coordenador do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial, professor Henrique José da Silva, após analisar o dispositivo, viu que o efeito alavanca que os dispositivos estavam fazendo com que o carro pesasse quatro vezes mais. Foi, então, aumentada em 8 cm as extremidades da peça que é dobrada, fazendo assim com que o eixo ficasse mais para baixo e deixando o efeito alavanca aceitável. O suporte que foi feito para o motor ser fixado ficou muito grande, tirando a boa estética que o kit possuía.’

Figura 25 - suporte motor proposto

Remodelando as peças dianteiras e traseiras (Fig. 26), na parte traseira foi soldada um alongador nas extremidades de 8 cm. Foram feitos novos furos, assim, também aconteceu com a parte dianteira que além de ter alongada nas peças que ficam dobradas e são o suporte também foram cortadas as partes internas, para que estas ficassem menores.

Figura 26 - Peças reduzidas dianteiras

A parte dianteira foi refeita aumentando em quatro centímetros as ex-tremidades das peças que eram dobradas, abaixando assim o eixo de apoio da

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alavanca. Foram reduzidas também as partes centrais das peças dianteiras, por terem ficado grandes, devido ao carro ser rebaixado.

Figura 27 - Kit montado dianteiro esquerdo

Foi repensado também um design melhor (Fig. 28) para as peças traseiras que foram usadas no eixo e que seguram o motor, pois ficaram muito grandes e isso afetou a estética. Como o motor deveria ter um movimento que auxiliasse a força, foram tiradas todas as peças que ficavam presas ao motor. Fez-se na base traseira uma dobradiça que segura o motor, um furo para que esse deixasse o motor móvel quando necessário. A peça que havia presa ao eixo foi retirada também. Foi comprada uma barra roscada para que fosse feito o suporte que vai preso ao eixo de outra forma.

Figura 28 - Detalhe novo suporte definitivo

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Foram refeitas as posições e ajustes na parte dianteira do protótipo, pois, como as peças mudaram, teve que se fazer tudo novamente, respeitando as novas medidas e também os eixos de rotação. Teve também que ser cortado para um tamanho menor, pois as partes dianteiras, além de mais baixa, é mais estreita.

Figura 29 - Teste kit dianteiro direito

Na montagem da parte traseira, foi feito também o novo suporte e ajustado para que os dois suportes ficassem na mesma posição. Foi constatado também que o dispositivo estava trabalhando forçado, mesmo com os novos mecanismos. Foi feita a regulagem nos kits traseiros para que estes trabalhas-sem um pouco inclinados (Fig. 30), levantando o carro com muito menos esforço.

Figura 30 - Carro suspenso pelos kits

Durante a montagem da parte elétrica (Fig. 31) ao dispositivo, também foram instalados sensores de fim de curso - foram utilizados dois sensores de fim de curso em cada roda, um que interrompe o circuito quando o dispositivo é acionado, para que o mesmo estacione lateralmente, e outro colocado de maneira que o circuito seja desligado quando o kit for acionado para desligar.

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Figura 31 - Parte elétrica dianteira

Durante a montagem da parte traseira da fiação, assim como na parte dianteira, também foram colocados dois sensores por roda, para que interrom-pam o circuito e não continuem acionados quando o kit estiver na posição ideal para se fazer levantar o carro.

Figura 32 - Parte elétrica total

Figura 33 - Finalizado

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CONCLUSÃOConclui-se que um dispositivo feito a partir de um Projeto de Pesquisa,

pode ser construído a partir de materiais de fácil acesso e baixo custo. Também, que o kit desenvolvido poderá ser desenvolvido para carros de passeios reais, porém, com algumas adaptações: terá que ser utilizado motores com engrena-gens de redução, ou mesmo motores lineares, para que estes motores possam suportar o peso necessário. Da mesma forma, a parte de acionamento elétrico poderá ser feita com controladores e reles, tornando o dispositivo de fácil manuseio, bem como em um dispositivo que possa vir a ser comercializado.

A proposta inicial do projeto foi cumprida: apresentar uma solução viável para se estacionar um carro lateralmente.

Ressalta-se aqui a ajuda dos colegas e professores, que permitiram a confecção de um equipamento totalmente funcional, conforme a ideia proposta.

REFERÊNCIASANFAVEA. 2014. Anfavea apresenta estudo sobre o mercado brasileiro de autoveículos em 2034. Disponível em: <http://www.anfavea.com.br/docs/06%2011%2014_PressRelease_Estu-do_2034.pdf >. Acesso em: 14 out. 2015.

FERNANDES, Thomaz. Frota de carros cresce mais que a de motos na RMC. 2015: Disponível em : <http://portal.tododia.uol.com.br/_conteudo/2015/04/cidades/72880-frota-de-carros--cresce-mais-que-a-de-motos-na-rmc.php>. Acesso em: 03 abr. 2015.

PIANEGONDA, Nátalia; 10 novembro 2014: Disponível em: <http://www.cnt.org.br/Paginas/Agencia_noticia.aspx?noticia=mercado-setor-automotivo-anfavea-projecao-20-anos-2034>. Acesso em 03 maio 2015.

PINTO, Ricardo. Automação de veículos abre caminho a maiores reduções de consu-mo de combustível. 2011. Disponível em: <http://www.wikienergia.pt/~edp/index.php?title=Automação_de_veiculos_abre_caminhos_a_maiores_reduções_de_consumo>. Acesso em: 03 abr. 2015.

Este livro foi composto na tipologia Myriad Pro Light SemiCondensed

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