A revolução dos dados está transformando todos os aspectos de nossas vidas. O laboratório pesquisa todos os processos de Big Data, buscando perguntas e repostas contidos em volumes massivos de dados para criação de valor em diferentes áreas de domínio. Com isso espera-se gerar impacto não apenas científico, mas econômico e social como um todo, e consequentemente, ajudar a aumentar a eficiência no uso de recursos em geral e a qualidade de vida das pessoas. Em linhas gerais, busca-se estruturar o ambiente de pesquisas do laboratório que visam principalmente à representação de dados e conhecimento que permitam que máquinas possam "entender" seu significado. De forma mais específica, pesquisas do laboratório englobam engenharia de ontologia, web semântica, linked data, big data, mineração de dados, machine learning e data science.
Link para a página do Laboratório:
http://www.bigdata.ita.br/index.php
Desenvolvimento de Métodos e Protótipos de Aplicativos de Busca e Composição de Serviços Web de Informações Aeronáuticas
O presente projeto tem como objetivo geral o desenvolvimento de métodos e protótipos de aplicativos para descrição, busca, orquestração e a composição automática de serviços para fortalecer a interoperabilidade do Sistema de Gestão de Informação Ampla (System Wide Information Management ? SWIM) no Brasil, o que contribuirá significativamente para a evolução do gerenciamento de tráfego aéreo no país..
Situação: Em andamento; Natureza: Desenvolvimento.
Desenvolvimento de Métodos é Técnicas de Composição de Webservices para o Sistema de Informação Aeronáutica
O Sistema de Gerenciamento do Tráfego Aéreo (do inglês Air Traffic management - ATM) tem por finalidade prover os meios necessários para o gerenciamento e controle do espaço aéreo, e o serviço de navegação aérea, de modo seguro e eficiente, conforme estabelecido nas normas nacionais e nos acordos e tratados internacionais de que o Brasil é parte. O sistema pressupõe a integração, de forma colaborativa, de recursos humanos, informações, tecnologias, instalações e serviços, apoiados por sistemas de comunicações, navegação e vigilância, baseados em terra, no espaço (satélites), bem como a bordo das aeronaves. O Sistema de Controle do Espaço Aéreo (SISCEAB) é a entidade responsável pelo ATM no Brasil, tendo como órgão central, o Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA), diversos provedores do serviço de navegação aérea (PSNA), além de cinco organizações que dão suporte aos PSNA (GEIV, PAME, CGNA, ICA e ICEA), todas com atribuições e responsabilidades específicas. O novo caminho adotado pelo DECEA para a gestão de informação aeronáutica é a participação do Brasil no programa System Wide Information Management (SWIM) organizado pela Organização de Aviação Civil Internacional (OACI). O SWIM está inserido no Plano Global de Navegação Aérea (GANP ? Doc 9750, 2016), em que uma meta do conceito operacional ATM Global se fundamenta em operação baseada em rede, na qual o ATM é composto por um conjunto de nós, incluindo aeronaves, fornecendo ou consumindo informações. Dessa forma, o SWIM permitirá o desenvolvimento de aplicativos avançados para usuários finais, pois possibilitará amplo compartilhamento de informações e a capacidade de encontrar as informações corretas onde quer que o fornecedor esteja. Com isso, O SWIM complementará a comunicação homem- homem por meio do intercâmbio de dados máquina-máquina, além de melhorar a distribuição e acessibilidade aos dados, em termos de qualidade, durante tais intercâmbios de informação. Em última análise, a implementação do conceito SWIM deve encarar o desafio de criar um ?ambiente de interoperabilidade? que possibilite que os sistemas de TI sejam capazes de lidar com toda a complexidade do intercâmbio de informações operacionais. Dada a notável importância do contexto em que os resultados esperados com as devidas ferramentas a serem construídas podem contribuir de forma decisiva para solucionar problemas importantes para a sociedade, e buscando avançar uma linha de pesquisa tecnológica igualmente relevante na Computação, esse projeto tem como objetivo: 1. Desenvolvimento de um modelo de busca sintática e semântica de serviços de informação aeronáutica no repositório do SWIM Registry Brazil (SWIM REG BR). 2. Proposta de modelagem de serviços com adoção das técnicas desenvolvidas no item anterior, visando à implementação de Orquestração de Serviços baseada em Composição Semântica a partir de buscas no SWIM REG BR. 3. Divulgação da produção técnico científica dos resultados obtidos, por meio de artigos em congressos e periódicos nacionais e internacionais, bem como apresentações em foros técnicos nacionais e internacionais. 4. Formação acadêmica e profissional de pessoal qualificado em computação nos níveis de graduação, pós-graduação (mestrado e doutorado) e pós-doutorado para atuar no setor de navegação aérea.
Big Data Science em Navegação Aérea
O Sistema de Gerenciamento do Tráfego Aéreo (ATM, do inglês Air Traffic management) tem por finalidade prover os meios necessários para o gerenciamento e o controle do espaço aéreo e o serviço de navegação aérea, de modo seguro e eficiente, conforme estabelecido nas normas nacionais e nos acordos e tratados internacionais de que o Brasil é parte. O sistema pressupõe a integração, de forma colaborativa, de recursos humanos, informações, tecnologias, instalações e serviços, apoiados por sistemas de comunicações, navegação e vigilância, baseados em terra, no espaço (satélites), bem como a bordo das aeronaves. O Sistema de Controle do Espaço Aéreo (SISCEAB) é a entidade responsável pelo ATM no Brasil, tendo como órgão central, o Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA), diversos provedores do serviço de navegação aérea (PSNA), além de cinco organizações que dão suporte aos PSNA (GEIV, PAME, CGNA, ICA e ICEA), todas com atribuições e responsabilidades específicas. O sistema ATM pode ser visto como um sistema de transporte. Alguns autores (DODDER, 2004) classificam os sistemas de transportes como CLIOS (do inglês Complex, Large-scale, Integrated, Open Systems), ou seja, são sistemas complexos, de larga-escala, integrados e abertos. Nesse sentido, pode-se concluir que o sistema ATM é complexo por causa: (a) de seu grande número de componentes e seus tipos de interconexões e interações; (b) do alto número de stakeholders, que possuem percepções diferentes acerca do que é um ?bom? desempenho do sistema; e (c) dos comportamentos transversais, já que as ações no domínio físico impactam no domínio da missão e vice-versa. O sistema pode ser considerado de larga-escala porque impacta uma extensa região geográfica. O atributo de integração é observado na interconexão com outros sistemas de transporte (ferroviário, rodoviário, fluvial, etc.) e com outros sistemas diversos (energia, mudança climática global, etc.). Por fim, por ter seu desempenho fortemente dependente de fatores sociais, políticos e econômicos, um sistema ATM é também considerado um sistema aberto. Tendo em conta a complexidade, a escala e a dependência de fatores externos que ocasionam volume, variedade e velocidade de geração de dados, este projeto visa a proporcionar contribuições importantes na área de Big Data Science para o ATM por meio do desenvolvimento de métodos e técnicas para: 1. Integração de Dados de Tráfego Aéreo: Devido ao caráter crítico dos sistemas e soluções do controle de tráfego aéreo, as informações são distribuídas geograficamente e manipuladas com finalidades específicas à sua missão. Este é um problema global, como apresentado no Doc 9965 da Organização de Aviação Civil Internacional (ICAO), sendo necessária a implantação do conceito de Flight Object, para amenizar seus impactos. Nesta linha de pesquisa são estudadas as arquiteturas de dados em utilização no SISCEAB, suas interfaces e técnicas de extração, transformação, integração e armazenamento de dados. 2. Infraestrutura de Software e Hardware para processamento de grandes volumes de dados ATM: Uso de técnicas de BigData, Data Science e Data Analytics 3. Visualização de dados de Tráfego Aéreo Vale destacar, ainda, que as atividades de pesquisa contextualizadas em problemas de navegação aérea abrirão novas fronteiras para o avanço de novas técnicas e métodos relacionados a Big Data Science.
Análise de Dados de Banda Larga nas Escolas Públicas Urbanas e Rurais
O projeto "Análise de Dados de Banda Larga nas Escolas Públicas Urbanas e Rurais" é fruto de parceria entre a Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL) e o Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). O projeto tem como objetivo analisar dados e informações do programa de Banda Larga nas Escolas Públicas Urbanas (PBLE) e do Atendimento de Escolas Rurais, a partir dos dados enviados pelas prestadoras dos serviços de telecomunicações entre 2013 e 2019 e armazenados em sistemas de gerenciamento de banco de dados (SGBD) da Anatel e, assim, verificar a evolução e a efetividade do atendimento de conexão à internet nas escolas públicas do país, verificar a correta localização da escola por meio da validação coordenada georreferenciada na granularidade específica de cada tipo de escola (Escola Pública Urbana: Brasil-UF-Município-Endereço e Escola Pública Rural: Brasil-UF-Município-Zona Rural), além de possibilitar que a Gerência de Controle de Obrigações de Universalização e de Ampliação de Acesso (COUN) tenha maiores subsídios para acompanhar as obrigações e para avaliar a efetividade dos programas de banda larga nas escolas públicas do país.
A Diagrammatic Representation for BFO-Conformant Ontologies
ion of ontologies are normally visually polluted because the representation of entities? properties, hierarchies, whole-part relationships and several other kinds of relationships lack appropriate support. In particular, the graphical representation of specialization and whole-part, as well as quality and dependency relationships are not very well represented. Consequently, graphical representations are long and without a clear distinction of the represented elements. Based on those problems, they extended the visual formalism higraph (hierarchical graphs) to represent domain ontologies based on the Basic Formal Ontology (BFO) top ontology in order to allow clearer and concise visual representations of such ontologies. Following up the previous work, in the present project we are now working on a more detailed and expressive diagrammatic representation for BFO conformant ontologies. The diagrammatic representation will provide a more intuitive representation for the entities of a given domain, as well as a more intuitive representation for mereological and mereotopological relationships between the entities. Such a diagrammatic representation will allow representing many arrangements in reality to satisfy the needs of complex domains, such as organization?s structure and information workflow, medicine, engineering and manufacturing. With the proposed diagrammatic representation, the main intent is to obtain a balance between expressiveness, meaningfulness and intuitiveness for ontology users.
SAT-TC (Sistema de Apoio ao Planejamento Terapêutico de Tumores Cerebrais)
Descrição: A abordagem multidisciplinar para o planejamento terapêutico dos tumores, em especial dos tumores cerebrais, é uma prática cada vez mais utilizada mundialmente. Nas reuniões multidisciplinares, neuro-oncologistas, neurocirurgiões, radiologistas, patologistas, clínicos gerais, enfermeiros e outros profissionais envolvidos discutem o caso e decidem conjuntamente o plano terapêutico para o paciente. Apesar da importância das reuniões, existem algumas barreiras que dificultam a sua concretização, dentre elas duas se destacam: a insuficiência de informações sobre o caso e a apresentação inadequada dos dados disponíveis aos membros da equipe. Tais dificuldades constituem a motivação deste projeto de pesquisa, cujo objetivo é o desenvolvimento de um sistema computacional capaz de suprir a equipe multidisciplinar de informação relevante ao planejamento terapêutico de tumores cerebrais. A premissa do sistema é a integração dos diversos dados do paciente e, por meio de técnicas computacionais sofisticadas, a identificação automática das informações essenciais, ou seja, aquelas que podem influenciar o plano terapêutico e a adequada apresentação das mesmas aos membros da equipe. O principal benefício é evitar que algum detalhe importante seja desconsiderado no momento do planejamento terapêutico, contribuindo, consequentemente, para a elaboração do melhor plano de tratamento para o paciente.
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado acadêmico: (2) .
Integrantes: José Maria Parente de Oliveira - Integrante / Ricardo da Silva Santos - Coordenador / S.M.F. Malheiros - Integrante / S. Cavalheiro - Integrante.
Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro.
ABORDAGEM PARA VERIFICAÇÃO FORMAL DE SOFTWARE CRÍTICO ESPACIAL - VERSOFT
Descrição: Desenvolver uma abordagem pelo emprego de formalismos matemáticos para a verificação formal de softwares críticos de uso espacial, desenvolvidos pela instituição de modo a garantir a qualidade dos mesmos.
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Doutorado: (1) .
Integrantes: José Maria Parente de Oliveira - Integrante / Rovedy aparecida Busquim e Silva - Coordenador / Jorge Sousa Pinto - Integrante / Nanci Naomi Arai - Integrante / Luciana Akemi Burgareli - Integrante.
Financiador(es): Agência Espacial Brasileira - Auxílio financeiro.
Collaborative International Command and Control Research Testbed: A Simulation Based Environment for Concept Development and Assessment
Descrição: An International C2 Testbed consisting of Joint Use Cases running on Simulations in both Brazil (ITA) and the US (George Mason C4I Center). This Testbed facilitates collaborative C2 research by University Faculty, PhD/Masters Students and Industry. The end product of this research is: Conference and Journal Publications, Research Demonstrations, and Research Prototypes Scenario I - Relief Operation in a Flooding situation The goal is to produce an environment to support planning automation during relief operations; Dynamic scenario that needs re-planning; Path constraints to support vertical and horizontal separation during rescue missions in low visibility conditions. Challenges Planning in dynamic real-time scenarios (Path-Planning and Command Intent Representation); Resource allocation in relief operations; To capture the decision-maker preferences. Scenario II - Cyber Warfare in a Critical Infrastructure The goal is to reproduce the impact over one mission (Airspace Policing Mission) for a cyber attack on critical infrastructure. Another research goal is to be able to do a continuously evaluation and visualization on these aspects. Challenges To represent the dynamic aspects and restrictions of a mission; To collect a simulation's data and format the data to be able to do a continuous analysis; and To evaluate and visualize the impact of a dynamic and continuous scenario. .
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Mestrado acadêmico: (3) / Doutorado: (4) .
Integrantes: José Maria Parente de Oliveira - Integrante / Edgar Toshiro Yano - Integrante / Celso Massaki Hirata - Integrante.
Financiador(es): Comando da Aeronáutica - Bolsa.
Ontomining
Descrição: ONTOMINING é um projeto de pesquisa desenvolvido por pesquisadores da Divisão de Ciência da Computação do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) em parceria com pesquisadores do Departamento de Neuro-Oncologia da Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) e financiado pela Compuminer Mineração de Dados & BI. O objetivo principal do projeto é o desenvolvimento de um método para a extração de conhecimento de bases de dados a partir da combinação de duas tecnologias computacionais: Ontologia e Mineração de Dados (Data Mining). O uso de tecnologias computacionais para a produção de informação analítica, como Mineração de Dados, vem crescendo apesar de sua adoção em larga escala ser limitada devido à dificuldade de implementação, especialmente por usuários não-especialistas. O uso de mineração de dados requer metodologias complexas, incluindo definição do problema, preparação de dados, ajustes de algoritmos, seleção e avaliação de modelos. Uma das abordagens possíveis para permitir que usuários não-especialistas adotem o uso de mineração de dados é a automação do processo eliminando as complexas interações entre o usuário e as tarefas computacionais. No entanto, a automação do processo de mineração de dados tem muitos desafios, incluindo a dependência do domínio da aplicação, ou seja, as configurações que funcionam em um determinado domínio podem não funcionar para outro domínio. Este problema é abordado em uma linha de pesquisa denominada Domain-Driven Data Mining (D3M), que em muitos casos abrange uma tecnologia específica para representação de conhecimento de domínio denominado Ontologia. O projeto ONTOMINING foi motivado pela carência de informações analíticas em algumas importantes áreas de negócio, por exemplo, a Saúde Pública. Nesta área tão importante o uso das técnicas de mineração de dados traria grande contribuição para a produção de informaçã analítica, que é essencial para apoiar a gestão dos serviços de saúde para os cidadãos. A meta.
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Doutorado: (1) .
Integrantes: José Maria Parente de Oliveira - Coordenador / Adrana Jacinto - Integrante / Ricardo da Silva Santos - Integrante.