Prof.: José Eustáquio Rangel de Queiroz [email protected] rangeldequeiroz@gmail

[email protected]

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Carga Horária: 60 horasCarga Horária: 60 horas

Prof.: José Eustáquio Rangel de Queiroz

[email protected]@gmail.com

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Ciência Computacional (Computational Science) Busca pelo entendimento de processos

científicos mediante o uso de métodos matemáticos em computadores

Ciência Computacional (Computational Science) Busca pelo entendimento de processos

científicos mediante o uso de métodos matemáticos em computadores

CiênciaCiência MatemáticaMatemática

Ciência da ComputaçãoCiência da

Computação

Ciência Computacional


CiênciaCiência MatemáticaMatemática

Ciência da ComputaçãoCiência da

Computação



Considerações Iniciais IConsiderações Iniciais IConsiderações Iniciais IConsiderações Iniciais I

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Problemas simuladosProblemas simulados

Experimentos perigosos para ser investigados em um laboratórios

Fenômenos que ocorrem muito rápida ou lentamente

Experimentos de alto custo Eventos que só podem ser solucionados a

partir de abordagens computacionais Visualização de fenômenos temporais Experimentos do tipo ‘o que-se’ Mineração de dados em bases de dados

muito extensas

Problemas simuladosProblemas simulados

Experimentos perigosos para ser investigados em um laboratórios

Fenômenos que ocorrem muito rápida ou lentamente

Experimentos de alto custo Eventos que só podem ser solucionados a

partir de abordagens computacionais Visualização de fenômenos temporais Experimentos do tipo ‘o que-se’ Mineração de dados em bases de dados

muito extensas

Considerações Iniciais IIConsiderações Iniciais IIConsiderações Iniciais IIConsiderações Iniciais II

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Investigação no âmbito da Investigação no âmbito da Ciência Ciência ComputacionalComputacional


Considerações Iniciais IIIConsiderações Iniciais IIIConsiderações Iniciais IIIConsiderações Iniciais III

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Aplicação

Problema científico de interesse e componentes de tal problema que se deseje estudar.


Aplicação

Problema científico de interesse e componentes de tal problema que se deseje estudar.

Considerações Iniciais IVConsiderações Iniciais IVConsiderações Iniciais IVConsiderações Iniciais IV

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Algoritmo

Representação numérica/matemática do problema, incluindo quaisquer métodos ou receitas numéricas empregadas para solucionar o algoritmo.


Algoritmo

Representação numérica/matemática do problema, incluindo quaisquer métodos ou receitas numéricas empregadas para solucionar o algoritmo.

Considerações Iniciais VConsiderações Iniciais VConsiderações Iniciais VConsiderações Iniciais V

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Arquitetura

Plataforma computacional e ferramenta(s) de software usadas para computar um conjunto de soluções para o algoritmo.


Arquitetura

Plataforma computacional e ferramenta(s) de software usadas para computar um conjunto de soluções para o algoritmo.

Considerações Iniciais VIConsiderações Iniciais VIConsiderações Iniciais VIConsiderações Iniciais VI

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Tecnologia a Serviço do Tecnologia a Serviço do Usuário IUsuário I

Tecnologia a Serviço do Tecnologia a Serviço do Usuário IUsuário I

Similaridade usual da estruturação Similaridade usual da estruturação matemática de problemasmatemática de problemas

Física e EngenhariasFísica e Engenharias

Formulações matemáticasFormulações matemáticas

Conjuntos lineares de equações Conjuntos lineares de equações

Conjuntos de equações não linearesConjuntos de equações não lineares

Sistemas de equações diferenciaisSistemas de equações diferenciais

Utilização dos mesmos métodos Utilização dos mesmos métodos matemáticos para a resolução dos matemáticos para a resolução dos problemas numéricos de interesse, problemas numéricos de interesse, independentementeindependentemente da área de aplicação da área de aplicação

Similaridade usual da estruturação Similaridade usual da estruturação matemática de problemasmatemática de problemas

Física e EngenhariasFísica e Engenharias

Formulações matemáticasFormulações matemáticas

Conjuntos lineares de equações Conjuntos lineares de equações

Conjuntos de equações não linearesConjuntos de equações não lineares

Sistemas de equações diferenciaisSistemas de equações diferenciais

Utilização dos mesmos métodos Utilização dos mesmos métodos matemáticos para a resolução dos matemáticos para a resolução dos problemas numéricos de interesse, problemas numéricos de interesse, independentementeindependentemente da área de aplicação da área de aplicação

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Tecnologia a Serviço do Tecnologia a Serviço do Usuário IIUsuário II

Tecnologia a Serviço do Tecnologia a Serviço do Usuário IIUsuário II

Extensa aplicação dos métodos analíticos e Extensa aplicação dos métodos analíticos e numéricos em nível computacionalnuméricos em nível computacional

SoftwareSoftware matemático e de modelagem/ matemático e de modelagem/ simulaçãosimulação

Numérico e/ou simbólicoNumérico e/ou simbólico

Extensa aplicação dos métodos analíticos e Extensa aplicação dos métodos analíticos e numéricos em nível computacionalnuméricos em nível computacional

SoftwareSoftware matemático e de modelagem/ matemático e de modelagem/ simulaçãosimulação

Numérico e/ou simbólicoNumérico e/ou simbólico

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Tecnologia a Serviço do Tecnologia a Serviço do Usuário IIIUsuário III


Uso cada vez mais efetivo de sistemas Uso cada vez mais efetivo de sistemas computacionais em todos os níveis do computacionais em todos os níveis do conhecimento humano.conhecimento humano.

Necessidade de aplicações de Necessidade de aplicações de softwaresoftware que apóiem o usuário na resolução de que apóiem o usuário na resolução de problemas das mais diferentes naturezas.problemas das mais diferentes naturezas.

Diversidade de perfis de usuáriosDiversidade de perfis de usuários Faixa etáriaFaixa etária Propósito de usoPropósito de uso Experiência profissionalExperiência profissional Frequência de usoFrequência de uso

Uso cada vez mais efetivo de sistemas Uso cada vez mais efetivo de sistemas computacionais em todos os níveis do computacionais em todos os níveis do conhecimento humano.conhecimento humano.

Necessidade de aplicações de Necessidade de aplicações de softwaresoftware que apóiem o usuário na resolução de que apóiem o usuário na resolução de problemas das mais diferentes naturezas.problemas das mais diferentes naturezas.

Diversidade de perfis de usuáriosDiversidade de perfis de usuários Faixa etáriaFaixa etária Propósito de usoPropósito de uso Experiência profissionalExperiência profissional Frequência de usoFrequência de uso

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Tecnologia a Serviço do Tecnologia a Serviço do Usuário IVUsuário IV

Tecnologia a Serviço do Tecnologia a Serviço do Usuário IVUsuário IV

Uso de sistemas computacionais ou Uso de sistemas computacionais ou conhecimento de aplicações de interesse conhecimento de aplicações de interesse não é, não é, per siper si, , suficientesuficiente..

Propósito-chave Propósito-chave Suporte Suporte Processos de ensino-aprendizagem;Processos de ensino-aprendizagem; Processos de resolução de problemas Processos de resolução de problemas

reais.reais.

Geração de agentes facilitadores da Geração de agentes facilitadores da aprendizagem, dentro dos objetivos aprendizagem, dentro dos objetivos estabelecidos pelo usuárioestabelecidos pelo usuário

Uso de sistemas computacionais ou Uso de sistemas computacionais ou conhecimento de aplicações de interesse conhecimento de aplicações de interesse não é, não é, per siper si, , suficientesuficiente..

Propósito-chave Propósito-chave Suporte Suporte Processos de ensino-aprendizagem;Processos de ensino-aprendizagem; Processos de resolução de problemas Processos de resolução de problemas

reais.reais.

Geração de agentes facilitadores da Geração de agentes facilitadores da aprendizagem, dentro dos objetivos aprendizagem, dentro dos objetivos estabelecidos pelo usuárioestabelecidos pelo usuário

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PremissasPremissas

EficiênciaEficiência EficáciaEficácia SatisfaçãoSatisfação

Competitividade de um mercado Competitividade de um mercado globalizadoglobalizado

Padrões internacionais para a construção Padrões internacionais para a construção de de softwaresoftware International Organization for International Organization for

Standardization (ISO)Standardization (ISO)

PremissasPremissas

EficiênciaEficiência EficáciaEficácia SatisfaçãoSatisfação

Competitividade de um mercado Competitividade de um mercado globalizadoglobalizado

Padrões internacionais para a construção Padrões internacionais para a construção de de softwaresoftware International Organization for International Organization for

Standardization (ISO)Standardization (ISO)

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Objetivos do Objetivos do SoftwareSoftware MatemáticoMatemático

Objetivos do Objetivos do SoftwareSoftware MatemáticoMatemático

Obtenção de soluções Obtenção de soluções aproximadasaproximadas para para formulações matemáticas associadas a formulações matemáticas associadas a problemas do mundo real;problemas do mundo real;

Obtenção de soluções para problemas Obtenção de soluções para problemas científicos mediante o emprego de científicos mediante o emprego de métodos numéricos fundamentados em métodos numéricos fundamentados em modelos matemáticos;modelos matemáticos;

Suporte ao usuário no processamento Suporte ao usuário no processamento numérico associado a diversas aplicações, numérico associado a diversas aplicações, e.g., processamento digital de imagens, e.g., processamento digital de imagens, automação industrial, bioinformática, automação industrial, bioinformática, geoprocessamento.geoprocessamento.

Obtenção de soluções Obtenção de soluções aproximadasaproximadas para para formulações matemáticas associadas a formulações matemáticas associadas a problemas do mundo real;problemas do mundo real;

Obtenção de soluções para problemas Obtenção de soluções para problemas científicos mediante o emprego de científicos mediante o emprego de métodos numéricos fundamentados em métodos numéricos fundamentados em modelos matemáticos;modelos matemáticos;

Suporte ao usuário no processamento Suporte ao usuário no processamento numérico associado a diversas aplicações, numérico associado a diversas aplicações, e.g., processamento digital de imagens, e.g., processamento digital de imagens, automação industrial, bioinformática, automação industrial, bioinformática, geoprocessamento.geoprocessamento.

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SoftwareSoftware Matemático Matemático GenéricoGenérico

SoftwareSoftware Matemático Matemático GenéricoGenérico

Aplicações Aplicações standalonestandalone

Planilhas eletrônicasPlanilhas eletrônicas

SoftwareSoftware para computação simbólica para computação simbólica

SoftwareSoftware numérico numérico

Pacotes estatísticosPacotes estatísticos

Existência de diversas “caixas de Existência de diversas “caixas de ferramentas” para as 3 primeiras ferramentas” para as 3 primeiras categorias de programascategorias de programas

Existência de diversas bibliotecas de Existência de diversas bibliotecas de subrotinas para diversos propósitossubrotinas para diversos propósitos

Aplicações Aplicações standalonestandalone

Planilhas eletrônicasPlanilhas eletrônicas

SoftwareSoftware para computação simbólica para computação simbólica

SoftwareSoftware numérico numérico

Pacotes estatísticosPacotes estatísticos

Existência de diversas “caixas de Existência de diversas “caixas de ferramentas” para as 3 primeiras ferramentas” para as 3 primeiras categorias de programascategorias de programas

Existência de diversas bibliotecas de Existência de diversas bibliotecas de subrotinas para diversos propósitossubrotinas para diversos propósitos

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Planilhas Eletrônicas IPlanilhas Eletrônicas IPlanilhas Eletrônicas IPlanilhas Eletrônicas I Lotus 1-2-3Lotus 1-2-3

Primeiro programa disponível Primeiro programa disponível publicamente para combinar gráficos, publicamente para combinar gráficos, funções de planilha e gerência de dados funções de planilha e gerência de dados ((http://www-1.ibm.com/software/lotus/http://www-1.ibm.com/software/lotus/))

Grande utilização no final dos anos 1980 e Grande utilização no final dos anos 1980 e início dos anos 1990início dos anos 1990

Quattro ProQuattro Pro Programa desenvolvido originalmente pela Programa desenvolvido originalmente pela

BorlandBorland, atualmente vendido pela , atualmente vendido pela CorelCorel (pacote (pacote WordPerfectWordPerfect OfficeOffice) ) http://http://www.corel.comwww.corel.com//))

Lotus 1-2-3Lotus 1-2-3 Primeiro programa disponível Primeiro programa disponível

publicamente para combinar gráficos, publicamente para combinar gráficos, funções de planilha e gerência de dados funções de planilha e gerência de dados ((http://www-1.ibm.com/software/lotus/http://www-1.ibm.com/software/lotus/))

Grande utilização no final dos anos 1980 e Grande utilização no final dos anos 1980 e início dos anos 1990início dos anos 1990

Quattro ProQuattro Pro Programa desenvolvido originalmente pela Programa desenvolvido originalmente pela

BorlandBorland, atualmente vendido pela , atualmente vendido pela CorelCorel (pacote (pacote WordPerfectWordPerfect OfficeOffice) ) http://http://www.corel.comwww.corel.com//))

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Planilhas Eletrônicas IIPlanilhas Eletrônicas IIPlanilhas Eletrônicas IIPlanilhas Eletrônicas II ExcelExcel (pacote (pacote MS-OfficeMS-Office))

Inclusão de um programa para a Inclusão de um programa para a otimização do ambiente para problemas de otimização do ambiente para problemas de pequeno porte (pequeno porte (solversolver))

Instalação Instalação nãonão automática ( automática (Tools Tools Add- Add-ins ins Solver Add-in Solver Add-in))

Possibilidade de inclusão de Possibilidade de inclusão de solverssolvers de de problemas de otimização de grande porte problemas de otimização de grande porte

Funcionamento superior ao do Funcionamento superior ao do SolverSolver do do ExcelExcel ( (http://www.solver.com/http://www.solver.com/))

Erros específicos associados à acurácia, Erros específicos associados à acurácia, problemas com datas e visualização (problemas com datas e visualização (Excel Excel 20072007) () (http://http://office.microsoft.comoffice.microsoft.com//))

ExcelExcel (pacote (pacote MS-OfficeMS-Office))

Inclusão de um programa para a Inclusão de um programa para a otimização do ambiente para problemas de otimização do ambiente para problemas de pequeno porte (pequeno porte (solversolver))

Instalação Instalação nãonão automática ( automática (Tools Tools Add- Add-ins ins Solver Add-in Solver Add-in))

Possibilidade de inclusão de Possibilidade de inclusão de solverssolvers de de problemas de otimização de grande porte problemas de otimização de grande porte

Funcionamento superior ao do Funcionamento superior ao do SolverSolver do do ExcelExcel ( (http://www.solver.com/http://www.solver.com/))

Erros específicos associados à acurácia, Erros específicos associados à acurácia, problemas com datas e visualização (problemas com datas e visualização (Excel Excel 20072007) () (http://http://office.microsoft.comoffice.microsoft.com//))

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CalcCalc (pacote (pacote OpenOfficeOpenOffice))

Comparável ao MS-Excel em vários Comparável ao MS-Excel em vários aspectos e compatível do ponto de vista de aspectos e compatível do ponto de vista de leitura de arquivos leitura de arquivos .xls.xls

Vantagem: Vantagem: SoftwareSoftware livre livre ((http://http://www.openoffice.orgwww.openoffice.org//) )

Existência de um otimizador (Existência de um otimizador (solversolver), ), porém ainda em fase de desenvolvimento porém ainda em fase de desenvolvimento (não funciona corretamente para (não funciona corretamente para problemas não lineares)problemas não lineares)

CalcCalc (pacote (pacote OpenOfficeOpenOffice))

Comparável ao MS-Excel em vários Comparável ao MS-Excel em vários aspectos e compatível do ponto de vista de aspectos e compatível do ponto de vista de leitura de arquivos leitura de arquivos .xls.xls

Vantagem: Vantagem: SoftwareSoftware livre livre ((http://http://www.openoffice.orgwww.openoffice.org//) )

Existência de um otimizador (Existência de um otimizador (solversolver), ), porém ainda em fase de desenvolvimento porém ainda em fase de desenvolvimento (não funciona corretamente para (não funciona corretamente para problemas não lineares)problemas não lineares)

Planilhas Eletrônicas IIIPlanilhas Eletrônicas IIIPlanilhas Eletrônicas IIIPlanilhas Eletrônicas III

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ExcelExcel e e CalcCalc

Utilidade e rapidez em aplicações simplesUtilidade e rapidez em aplicações simples

Execução lenta de macros, visto que o Execução lenta de macros, visto que o código é interpretado a cada chamada código é interpretado a cada chamada

Necessidade de edição (forçada) de Necessidade de edição (forçada) de macros para cada versão do Excel macros para cada versão do Excel (problemas residuais com VBA e/ou (problemas residuais com VBA e/ou configurações internacionais)configurações internacionais)

ExcelExcel e e CalcCalc

Utilidade e rapidez em aplicações simplesUtilidade e rapidez em aplicações simples

Execução lenta de macros, visto que o Execução lenta de macros, visto que o código é interpretado a cada chamada código é interpretado a cada chamada

Necessidade de edição (forçada) de Necessidade de edição (forçada) de macros para cada versão do Excel macros para cada versão do Excel (problemas residuais com VBA e/ou (problemas residuais com VBA e/ou configurações internacionais)configurações internacionais)

Planilhas Eletrônicas IVPlanilhas Eletrônicas IVPlanilhas Eletrônicas IVPlanilhas Eletrônicas IV

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SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica ISimbólica I

SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica ISimbólica I

Computação AlgébricaComputação Algébrica

Domínio da Computação que trata da Domínio da Computação que trata da manipulação de expressões matemáticas manipulação de expressões matemáticas em forma simbólicaem forma simbólica

Fatoração de polinômios, simplificação de Fatoração de polinômios, simplificação de funções racionais, resolução de equações, funções racionais, resolução de equações, integração e diferenciação em forma integração e diferenciação em forma simbólica, e cálculo matricial, dentre outrassimbólica, e cálculo matricial, dentre outras

Grande utilidade no ensino, na pesquisa e Grande utilidade no ensino, na pesquisa e em projetos em diferentes áreas da em projetos em diferentes áreas da engenharia engenharia

Computação AlgébricaComputação Algébrica

Domínio da Computação que trata da Domínio da Computação que trata da manipulação de expressões matemáticas manipulação de expressões matemáticas em forma simbólicaem forma simbólica

Fatoração de polinômios, simplificação de Fatoração de polinômios, simplificação de funções racionais, resolução de equações, funções racionais, resolução de equações, integração e diferenciação em forma integração e diferenciação em forma simbólica, e cálculo matricial, dentre outrassimbólica, e cálculo matricial, dentre outras

Grande utilidade no ensino, na pesquisa e Grande utilidade no ensino, na pesquisa e em projetos em diferentes áreas da em projetos em diferentes áreas da engenharia engenharia

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SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica IISimbólica II

SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica IISimbólica II

Sistema para Computação Algébrica Sistema para Computação Algébrica ((CASCAS) ) II

Software que permite manipular Software que permite manipular expressões matemáticas simbólicasexpressões matemáticas simbólicas

Precisão aritmética arbitrária (Precisão aritmética arbitrária (bignumbignum))

Motor de manipulação simbólica Motor de manipulação simbólica (simplificação de expressões algébricas, (simplificação de expressões algébricas, diferenciação e integração de funções e diferenciação e integração de funções e resolução de equações)resolução de equações)

Facilidades gráficas (geração de gráficos de Facilidades gráficas (geração de gráficos de funções, em geral 2D e 3D)funções, em geral 2D e 3D)

Sistema para Computação Algébrica Sistema para Computação Algébrica ((CASCAS) ) II


Precisão aritmética arbitrária (Precisão aritmética arbitrária (bignumbignum))

Motor de manipulação simbólica Motor de manipulação simbólica (simplificação de expressões algébricas, (simplificação de expressões algébricas, diferenciação e integração de funções e diferenciação e integração de funções e resolução de equações)resolução de equações)

Facilidades gráficas (geração de gráficos de Facilidades gráficas (geração de gráficos de funções, em geral 2D e 3D)funções, em geral 2D e 3D)

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SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica IIISimbólica III

SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica IIISimbólica III

Sistema para Computação Algébrica Sistema para Computação Algébrica ((CASCAS) ) IIII


Subsistema de álgebra linear (cálculo Subsistema de álgebra linear (cálculo matricial e resolução de sistemas de matricial e resolução de sistemas de equações lineares)equações lineares)

Linguagem de programação de alto nível Linguagem de programação de alto nível (implementação de algoritmos)(implementação de algoritmos)

Subsistema de composição (formulação de Subsistema de composição (formulação de expressões matemáticas) expressões matemáticas)

Sistema para Computação Algébrica Sistema para Computação Algébrica ((CASCAS) ) IIII


Subsistema de álgebra linear (cálculo Subsistema de álgebra linear (cálculo matricial e resolução de sistemas de matricial e resolução de sistemas de equações lineares)equações lineares)

Linguagem de programação de alto nível Linguagem de programação de alto nível (implementação de algoritmos)(implementação de algoritmos)

Subsistema de composição (formulação de Subsistema de composição (formulação de expressões matemáticas) expressões matemáticas)

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SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica IVSimbólica IV

SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica IVSimbólica IV

Sistema para Computação Algébrica Sistema para Computação Algébrica ((CASCAS) ) IIIIII

Início da pesquisa em computação Início da pesquisa em computação simbólica simbólica Desenvolvimento e Desenvolvimento e comercialização do comercialização do MacsymaMacsyma (1968 a 1982) (1968 a 1982) no MIT, como parte do no MIT, como parte do Projeto MACProjeto MAC

Macsyma Macsyma ((MacMac’s’s sy symbolicmbolic ma manipulator)nipulator)

Sistema para Computação Algébrica Sistema para Computação Algébrica ((CASCAS) ) IIIIII

Início da pesquisa em computação Início da pesquisa em computação simbólica simbólica Desenvolvimento e Desenvolvimento e comercialização do comercialização do MacsymaMacsyma (1968 a 1982) (1968 a 1982) no MIT, como parte do no MIT, como parte do Projeto MACProjeto MAC

Macsyma Macsyma ((MacMac’s’s sy symbolicmbolic ma manipulator)nipulator)

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SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica VSimbólica V

SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica VSimbólica V

Sistema para Computação Algébrica Sistema para Computação Algébrica ((CASCAS) ) IVIV

Macsyma Macsyma ((MacMac’s’s sy symbolicmbolic ma manipulator)nipulator) Escrito em Escrito em MaclispMaclisp (dialeto de (dialeto de LispLisp) para ) para

computadores computadores PDP-6PDP-6 e e PDP-10PDP-10 (também (também trabalhava nos sistemas operacionais trabalhava nos sistemas operacionais MulticsMultics e nas e nas Máquinas LispMáquinas Lisp) )

Um dos primeiros sistemas especialistas Um dos primeiros sistemas especialistas baseado em conhecimento e um dos baseado em conhecimento e um dos maiores programas (talvez o maior) escrito maiores programas (talvez o maior) escrito em em LispLisp de todos os tempos de todos os tempos

Sistema para Computação Algébrica Sistema para Computação Algébrica ((CASCAS) ) IVIV

Macsyma Macsyma ((MacMac’s’s sy symbolicmbolic ma manipulator)nipulator) Escrito em Escrito em MaclispMaclisp (dialeto de (dialeto de LispLisp) para ) para

computadores computadores PDP-6PDP-6 e e PDP-10PDP-10 (também (também trabalhava nos sistemas operacionais trabalhava nos sistemas operacionais MulticsMultics e nas e nas Máquinas LispMáquinas Lisp) )

Um dos primeiros sistemas especialistas Um dos primeiros sistemas especialistas baseado em conhecimento e um dos baseado em conhecimento e um dos maiores programas (talvez o maior) escrito maiores programas (talvez o maior) escrito em em LispLisp de todos os tempos de todos os tempos

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SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica VISimbólica VI

SoftwareSoftware para Computação para Computação Simbólica VISimbólica VI

Sistema para Computação Algébrica Sistema para Computação Algébrica ((CASCAS) ) VV Muitas das idéias concebidas para o Muitas das idéias concebidas para o

MacsymaMacsyma são atualmente usadas em são atualmente usadas em pacotes atuaispacotes atuais

MaximaMaxima (baseado na versão de 1982 do (baseado na versão de 1982 do DOE)DOE)

ReduceReduce MapleMaple MathematicaMathematica MuMATHMuMATH SAGESAGE

Sistema para Computação Algébrica Sistema para Computação Algébrica ((CASCAS) ) VV Muitas das idéias concebidas para o Muitas das idéias concebidas para o

MacsymaMacsyma são atualmente usadas em são atualmente usadas em pacotes atuaispacotes atuais

MaximaMaxima (baseado na versão de 1982 do (baseado na versão de 1982 do DOE)DOE)

ReduceReduce MapleMaple MathematicaMathematica MuMATHMuMATH SAGESAGE

http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_computer_algebra_systemshttp://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_computer_algebra_systemshttp://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_computer_algebra_systemshttp://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_computer_algebra_systems

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SoftwareSoftware Numérico I Numérico ISoftwareSoftware Numérico I Numérico I

Grande parte dos pacotes de Grande parte dos pacotes de softwaresoftware numérico também executa computação numérico também executa computação simbólica e possui funcionalidades gráficas simbólica e possui funcionalidades gráficas (pelo menos em algum nível)(pelo menos em algum nível)

Programas incluem uma extensa coleção Programas incluem uma extensa coleção de funçõesde funções Resolução de equaçõesResolução de equações Processamento matricial numéricoProcessamento matricial numérico Integração e diferenciação numéricaIntegração e diferenciação numérica Interpolação e ajuste de curvasInterpolação e ajuste de curvas

Grande parte dos pacotes de Grande parte dos pacotes de softwaresoftware numérico também executa computação numérico também executa computação simbólica e possui funcionalidades gráficas simbólica e possui funcionalidades gráficas (pelo menos em algum nível)(pelo menos em algum nível)

Programas incluem uma extensa coleção Programas incluem uma extensa coleção de funçõesde funções Resolução de equaçõesResolução de equações Processamento matricial numéricoProcessamento matricial numérico Integração e diferenciação numéricaIntegração e diferenciação numérica Interpolação e ajuste de curvasInterpolação e ajuste de curvas

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_numerical_analysis_softwarehttp://en.wikipedia.org/wiki/List_of_numerical_analysis_softwarehttp://en.wikipedia.org/wiki/List_of_numerical_analysis_softwarehttp://en.wikipedia.org/wiki/List_of_numerical_analysis_software

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SoftwareSoftware Numérico II Numérico IISoftwareSoftware Numérico II Numérico II Programas integrados em coleções de Programas integrados em coleções de

arquivos denominadas arquivos denominadas caixas de caixas de ferramentasferramentas ( (toolboxestoolboxes)) Rotinas e funções destinadas a propósitos Rotinas e funções destinadas a propósitos

específicosespecíficos Processamento de SinaisProcessamento de Sinais Mecânica EstruturalMecânica Estrutural Processamento de ImagensProcessamento de Imagens Matemática Matemática FuzzyFuzzy Transformadas Transformadas WaveletWavelet Redes NeuraisRedes Neurais ……

Programas integrados em coleções de Programas integrados em coleções de arquivos denominadas arquivos denominadas caixas de caixas de ferramentasferramentas ( (toolboxestoolboxes)) Rotinas e funções destinadas a propósitos Rotinas e funções destinadas a propósitos

específicosespecíficos Processamento de SinaisProcessamento de Sinais Mecânica EstruturalMecânica Estrutural Processamento de ImagensProcessamento de Imagens Matemática Matemática FuzzyFuzzy Transformadas Transformadas WaveletWavelet Redes NeuraisRedes Neurais ……

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SoftwareSoftware Numérico III Numérico IIISoftwareSoftware Numérico III Numérico III Ambientes proprietários para Ambientes proprietários para

simulação/análise numérica simulação/análise numérica

Comsol Multiphysics Comsol Multiphysics (incluindo a versão (incluindo a versão especial especial Comsol Reaction Engineering LabComsol Reaction Engineering Lab para a modelagem de reações cinéticas) para a modelagem de reações cinéticas)

MapleMaple

MathematicaMathematica (incluindo (incluindo webMathematicawebMathematica e e gridMathematicagridMathematica) )

MathcadMathcad

MATLABMATLAB (incluindo (incluindo SimulinkSimulink e e Model-Based Model-Based DesignDesign) )

Ambientes proprietários para Ambientes proprietários para simulação/análise numérica simulação/análise numérica

Comsol Multiphysics Comsol Multiphysics (incluindo a versão (incluindo a versão especial especial Comsol Reaction Engineering LabComsol Reaction Engineering Lab para a modelagem de reações cinéticas) para a modelagem de reações cinéticas)

MapleMaple

MathematicaMathematica (incluindo (incluindo webMathematicawebMathematica e e gridMathematicagridMathematica) )

MathcadMathcad

MATLABMATLAB (incluindo (incluindo SimulinkSimulink e e Model-Based Model-Based DesignDesign) )

28{jose

ana,

ran

gel}@

dsc.

ufcg

.edu

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CEEICEEI

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SoftwareSoftware Numérico IV Numérico IVSoftwareSoftware Numérico IV Numérico IV Ambientes abertos para simulação/análise Ambientes abertos para simulação/análise

numérica numérica

GNU Octave GNU Octave (incluindo (incluindo GNU PlotGNU Plot) )

MaximaMaxima (incluindo (incluindo wxMaxima wxMaxima ouou XMaxima XMaxima e e GNU PlotGNU Plot) )

ScilabScilab (incluindo (incluindo ScicosScicos) )

Ambientes abertos para simulação/análise Ambientes abertos para simulação/análise numérica numérica

GNU Octave GNU Octave (incluindo (incluindo GNU PlotGNU Plot) )

MaximaMaxima (incluindo (incluindo wxMaxima wxMaxima ouou XMaxima XMaxima e e GNU PlotGNU Plot) )

ScilabScilab (incluindo (incluindo ScicosScicos) )

http://www.modelica.org/librarieshttp://www.modelica.org/librarieshttp://www.modelica.org/librarieshttp://www.modelica.org/libraries

http://www.ann.jussieu.fr/~lehyaric/freesoft/free.htmhttp://www.ann.jussieu.fr/~lehyaric/freesoft/free.htmhttp://www.ann.jussieu.fr/~lehyaric/freesoft/free.htmhttp://www.ann.jussieu.fr/~lehyaric/freesoft/free.htm

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Bibliotecas de Rotinas e Bibliotecas de Rotinas e Funções IFunções I

Bibliotecas de Rotinas e Bibliotecas de Rotinas e Funções IFunções I

Disponibilidade de um número considerável Disponibilidade de um número considerável de bibliotecas de rotinas/funções de bibliotecas de rotinas/funções matemáticas proprietárias e livresmatemáticas proprietárias e livres

Facilidade de chamada de rotinas/funções a Facilidade de chamada de rotinas/funções a partir da aplicação principal se esta partir da aplicação principal se esta compartilhar a linguagem de programação compartilhar a linguagem de programação (LP) com a biblioteca(LP) com a biblioteca Possibilidade de hibridação de LPPossibilidade de hibridação de LP

Exigência de maior atenção na estruturação Exigência de maior atenção na estruturação da aplicaçãoda aplicação

Necessidade de tarefas adicionais para o Necessidade de tarefas adicionais para o interfaceamento das diferentes partes do interfaceamento das diferentes partes do programaprograma

Disponibilidade de um número considerável Disponibilidade de um número considerável de bibliotecas de rotinas/funções de bibliotecas de rotinas/funções matemáticas proprietárias e livresmatemáticas proprietárias e livres

Facilidade de chamada de rotinas/funções a Facilidade de chamada de rotinas/funções a partir da aplicação principal se esta partir da aplicação principal se esta compartilhar a linguagem de programação compartilhar a linguagem de programação (LP) com a biblioteca(LP) com a biblioteca Possibilidade de hibridação de LPPossibilidade de hibridação de LP

Exigência de maior atenção na estruturação Exigência de maior atenção na estruturação da aplicaçãoda aplicação

Necessidade de tarefas adicionais para o Necessidade de tarefas adicionais para o interfaceamento das diferentes partes do interfaceamento das diferentes partes do programaprograma

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Bibliotecas de Rotinas e Bibliotecas de Rotinas e Funções IIFunções II

Bibliotecas de Rotinas e Bibliotecas de Rotinas e Funções IIFunções II

Repositórios e Portais InformativosRepositórios e Portais Informativos

Netlib Netlib

NHSENHSE

Fortran 90 Software Repository Fortran 90 Software Repository NISTNIST

Mathtools.netMathtools.net

Repositórios e Portais InformativosRepositórios e Portais Informativos

Netlib Netlib

NHSENHSE

Fortran 90 Software Repository Fortran 90 Software Repository NISTNIST

Mathtools.netMathtools.net

http://www.sai.msu.su/sal/B/1/http://www.sai.msu.su/sal/B/1/http://www.sai.msu.su/sal/B/1/http://www.sai.msu.su/sal/B/1/

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Bibliotecas de Rotinas e Bibliotecas de Rotinas e Funções IIIFunções III

Bibliotecas de Rotinas e Bibliotecas de Rotinas e Funções IIIFunções III

Disponibilidade do código fonte da maioria Disponibilidade do código fonte da maioria das bibliotecas das bibliotecas NetlibNetlib

Portabilidade relativamente fácil da Portabilidade relativamente fácil da aplicação para outros SO e/ou compiladores aplicação para outros SO e/ou compiladores

Maioria da bibliotecas de subrotinas em Maioria da bibliotecas de subrotinas em Fortran, com algumas (re)escritas nas Fortran, com algumas (re)escritas nas linguagens C/C++linguagens C/C++

Maioria da bibliotecas mais recentes de Maioria da bibliotecas mais recentes de funções em C++funções em C++

Disponibilidade do código fonte da maioria Disponibilidade do código fonte da maioria das bibliotecas das bibliotecas NetlibNetlib

Portabilidade relativamente fácil da Portabilidade relativamente fácil da aplicação para outros SO e/ou compiladores aplicação para outros SO e/ou compiladores

Maioria da bibliotecas de subrotinas em Maioria da bibliotecas de subrotinas em Fortran, com algumas (re)escritas nas Fortran, com algumas (re)escritas nas linguagens C/C++linguagens C/C++

Maioria da bibliotecas mais recentes de Maioria da bibliotecas mais recentes de funções em C++funções em C++

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Qualidade do Qualidade do SoftwareSoftware Numérico INumérico I

Qualidade do Qualidade do SoftwareSoftware Numérico INumérico I

Mensuração da Mensuração da qualidadequalidade do do softwaresoftware numériconumérico

Métricas de QualidadeMétricas de Qualidade

ConfiabilidadeConfiabilidade

O O softwaresoftware produz resultados confiáveis? produz resultados confiáveis?

DesempenhoDesempenho

O tempo de processamento é aceitável?O tempo de processamento é aceitável?

Tolerância a falhasTolerância a falhas

O O softwaresoftware é suficientemente robusto para é suficientemente robusto para resistir ao uso por um usuário inexperiente?resistir ao uso por um usuário inexperiente?

Mensuração da Mensuração da qualidadequalidade do do softwaresoftware numériconumérico

Métricas de QualidadeMétricas de Qualidade

ConfiabilidadeConfiabilidade

O O softwaresoftware produz resultados confiáveis? produz resultados confiáveis?

DesempenhoDesempenho

O tempo de processamento é aceitável?O tempo de processamento é aceitável?

Tolerância a falhasTolerância a falhas

O O softwaresoftware é suficientemente robusto para é suficientemente robusto para resistir ao uso por um usuário inexperiente?resistir ao uso por um usuário inexperiente?

http://math.nist.gov/stssf/http://math.nist.gov/stssf/http://math.nist.gov/stssf/http://math.nist.gov/stssf/

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Qualidade do Qualidade do SoftwareSoftware Numérico IINumérico II

Qualidade do Qualidade do SoftwareSoftware Numérico IINumérico II

Interface com o Usuário (Interface com o Usuário (UIUI)) Gráfica, orientada a comandos, orientada a Gráfica, orientada a comandos, orientada a

menus ou via chamadas a subrotinasmenus ou via chamadas a subrotinas Exigência do delineamento preciso da Exigência do delineamento preciso da

percepção do usuário da capacidade do percepção do usuário da capacidade do softwaresoftware numérico numérico

UsabilidadeUsabilidade EficiênciaEficiência Recursos despendidos em Recursos despendidos em

relação à acurácia e completude com que relação à acurácia e completude com que usuários atingem metas específicasusuários atingem metas específicas

EficáciaEficácia Acurácia e completude com que Acurácia e completude com que usuários atingem metas específicasusuários atingem metas específicas

Grau de SatisfaçãoGrau de Satisfação (Subjetiva) (Subjetiva) Conforto e Conforto e aceitação de uso do produto pelos usuáriosaceitação de uso do produto pelos usuários

Interface com o Usuário (Interface com o Usuário (UIUI)) Gráfica, orientada a comandos, orientada a Gráfica, orientada a comandos, orientada a

menus ou via chamadas a subrotinasmenus ou via chamadas a subrotinas Exigência do delineamento preciso da Exigência do delineamento preciso da

percepção do usuário da capacidade do percepção do usuário da capacidade do softwaresoftware numérico numérico

UsabilidadeUsabilidade EficiênciaEficiência Recursos despendidos em Recursos despendidos em

relação à acurácia e completude com que relação à acurácia e completude com que usuários atingem metas específicasusuários atingem metas específicas

EficáciaEficácia Acurácia e completude com que Acurácia e completude com que usuários atingem metas específicasusuários atingem metas específicas

Grau de SatisfaçãoGrau de Satisfação (Subjetiva) (Subjetiva) Conforto e Conforto e aceitação de uso do produto pelos usuáriosaceitação de uso do produto pelos usuários

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Qualidade do Qualidade do SoftwareSoftware Numérico IIINumérico III

Qualidade do Qualidade do SoftwareSoftware Numérico IIINumérico III

““Gargalos” comunsGargalos” comuns

Interfaces com o usuário para Interfaces com o usuário para software software numérico tipicamente baseiam-se na numérico tipicamente baseiam-se na compreensão do processo de compreensão do processo de funcionamento do funcionamento do softwaresoftware pelo projetista pelo projetista

Não envolvimento do usuário no processo Não envolvimento do usuário no processo de desenvolvimentode desenvolvimento

UCD requer organização e esforço extras do UCD requer organização e esforço extras do projetistaprojetista

Graus de usabilidade mais elevados Graus de usabilidade mais elevados

Redução dos custos de Redução dos custos de softwaresoftware com com reprojetos e refatorações que possam ser reprojetos e refatorações que possam ser evitadasevitadas

““Gargalos” comunsGargalos” comuns

Interfaces com o usuário para Interfaces com o usuário para software software numérico tipicamente baseiam-se na numérico tipicamente baseiam-se na compreensão do processo de compreensão do processo de funcionamento do funcionamento do softwaresoftware pelo projetista pelo projetista

Não envolvimento do usuário no processo Não envolvimento do usuário no processo de desenvolvimentode desenvolvimento

UCD requer organização e esforço extras do UCD requer organização e esforço extras do projetistaprojetista

Graus de usabilidade mais elevados Graus de usabilidade mais elevados

Redução dos custos de Redução dos custos de softwaresoftware com com reprojetos e refatorações que possam ser reprojetos e refatorações que possam ser evitadasevitadas

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Leitura AdicionalLeitura AdicionalLeitura AdicionalLeitura Adicional Bussieck, M. R.; Dirkse, S. P., Meeraus A.; Pruessner, A.

(2004) Software Quality Assurance for Mathematical Modeling Systems

Pancake, C. M. (1996) Improving the Usability of Numerical Software through User-Centered Design

Houstis, E. N., & Rice, J. R. (2000) On the Future of Problem Solving Environments

Bussieck, M. R.; Dirkse, S. P., Meeraus A.; Pruessner, A. (2004) Software Quality Assurance for Mathematical Modeling Systems

Pancake, C. M. (1996) Improving the Usability of Numerical Software through User-Centered Design

Houstis, E. N., & Rice, J. R. (2000) On the Future of Problem Solving Environments

[email protected]

[email protected]

CEEICEEICEEI DSCDSC 36

José Eustáquio Rangel de José Eustáquio Rangel de QueirozQueiroz

[email protected]

[email protected]

José Eustáquio Rangel de José Eustáquio Rangel de QueirozQueiroz

[email protected]

[email protected]

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS E DEPARTAMENTO DE SISTEMAS E COMPUTAÇÃOCOMPUTAÇÃO

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS E DEPARTAMENTO DE SISTEMAS E COMPUTAÇÃOCOMPUTAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDEUNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDEUNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDEUNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDECENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E CENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E

INFORMÁTICAINFORMÁTICACENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E CENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E

INFORMÁTICAINFORMÁTICA

Prof.: José Eustáquio Rangel de Queiroz [email protected] rangeldequeiroz@gmail

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Transcript of Prof.: José Eustáquio Rangel de Queiroz [email protected] rangeldequeiroz@gmail