Pesquisa na área de estatística cria plataforma de avaliação

Ferramenta para aplicar e avaliar provas é desenvolvida junto à Computação

A tecnologia permite que o acesso à informação e interatividade sejam cada vez mais presentes nas salas de aula, auxiliando no processo de aprendizagem. No entanto, ainda não foi capaz de eliminar, de uma vez, as avaliações em papel, demandando tempo dos docentes na aplicação dos testes e na correção.

Agora, um trabalho que tem coordenação da pesquisadora da área de Estatística, Mariana Curi, integrante do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), promete mudar essa realidade com inovação.

Inicialmente chamado Plataforma de Avaliação Informatizada (PAI), o sistema é diferenciado porque não apenas monta as provas, seleciona questões e as corrige automaticamente, mas incorpora módulos estatísticos e matemáticos que permitem que as avaliações sejam adaptativas. “Conforme as respostas dadas pelo aluno, é possível escolher uma próxima questão no banco de dados mais adequada ao nível de dificuldade ou acerto dele, individualizando e aprimorando assim o conteúdo e dificultando "cola"”, explica Mariana que já utiliza a ferramenta em suas avaliações.

Agora, o projeto da pesquisadora ganha reforço junto do também pesquisador do CeMEAI, Seiji Isotani, da área de computação que irá desenvolver um software contando também com o envolvimento de um grupo de alunos de doutorado.

 “O sistema já existente será aprimorado com a participação do grupo de Computação, possibilitando seu uso por outros docentes e também para avaliações de qualquer conteúdo, tais pesquisa de opinião ou marketing, não necessariamente provas ligadas à área educacional”, comentou.

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP.

O CeMEAI é estruturado para promover o uso de ciências matemáticas como um recurso industrial em quatro áreas básicas: Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.

Além do ICMC-USP, CCET-UFSCar, IMECC-UNICAMP, IBILCE-UNESP, FCT-UNESP, IAE e IME-USP compõem o CeMEAI como instituições associadas.

Raquel Vieira – Comunicação CeMEAI

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Pesquisa do CeMEAI utiliza VANT em pulverizações

Estudo busca automatizar a tarefa do despejo de agrotóxicos

Os veículos aéreos não tripulados (VANTs) têm se desenvolvido bastante na última década e podem ser usados em diversas tarefas. No campus da USP em São Carlos, pesquisadores do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) desenvolveram um modelo que pode ajudar os agricultores.

A ideia do estudo orientado pelo professor Jó Ueyama, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) e pesquisador do CeMEAI, é criar um equipamento que faça pulverizações sem depender de uma pessoa para controlá-lo. Utilizando a inteligência computacional, o VANT é monitorado por uma central eletrônica, que faz todos os cálculos necessários para despejar o agrotóxico no local exato e não poluir o meio-ambiente. “São vários agentes envolvidos, como um anemômetro, para medir a velocidade e a direção do vento, e uma estação base. Todos eles conversam entre si para fazer com que o agrotóxico caia na região correta”, conta Heitor Freitas, aluno de doutorado do ICMC.

Outro doutorando envolvido na pesquisa é Bruno Faiçal, também do ICMC. Ele explica como os testes funcionam: “Os voos são pré-programados. Nós estabelecemos uma rota desejada e passamos para o computador de bordo do VANT. No local onde o teste é realizado, nós só o colocamos no ar e, sozinho, ele segue a rota pré-estabelecida”.

Com o voo programado e a rota determinada, o VANT é capaz de despejar o agrotóxico apenas na área desejada e de forma autônoma, já que o equipamento calcula as variações do vento e da umidade do ar e compensa essas forças para que a margem de erro seja mínima.

O equipamento ainda não está finalizado. A cada cinco dias, Freitas e Faiçal fazem testes no campo de futebol da USP para aprimorar o dispositivo. O sistema do VANT em desenvolvimento pesa 1kg, carrega até 2,5kg de agrotóxico e tem autonomia de voo de aproximadamente 30 minutos.

A intenção dos pesquisadores é incorporar a ideia em aeronaves pulverizadoras maiores. “Esse aqui é um protótipo menor, para testarmos a ideia. O objetivo é levar para uma aeronave maior, que cubra uma área maior” frisa Freitas. E os pesquisadores já estão buscando apoio para isso. “Nós já estamos em contato com uma empresa norte-americana para esse fim e esperamos conseguir financiamento para uma aeronave maior”, finaliza Faiçal.

Sobre o CeMEAI

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

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

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

Leonardo Zacarin - Assessoria CEPID-CeMEAI

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Estudo possibilita a detecção automática de vazamentos em redes de água

Pesquisa tem participação de professor do CeMEAI

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Sobre o CeMEAI

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

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

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

Leonardo Zacarin - Assessoria CEPID-CeMEAI

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Estudo busca personalizar ambiente de aprendizado com elementos de games

Pesquisa pretende trazer novidades no ensino em escolas e universidades

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

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

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

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

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

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

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

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

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