Interacção 3D no Modelo de Angra do Heroísmo Virtual, utilizando a Internet

Descreve-se o desenvolvimento do sistema urban-virtual.com, realizado em colaboração com a Oficina de Arquitectura de Lisboa, o qual proporciona uma interacção com uma representação 3D realista da Zona Classificada de Angra do Heroísmo, através de um visualizador de VRML, sobre a infraestrutura da Internet.

A concretização do sistema envolveu diversas etapas processuais. A Oficina de Arquitectura realizou inicialmente o levantamento topográfico e das plantas de toda a zona histórica de angra do Heroísmo nos Açores, correspondente às suas cinco freguesias, a saber, Conceição, São Bento, Sé, São Pedro e Santa Luzia. Seguidamente, foram obtidas no local fotografias digitais das fachadas de todos os edifícios destas freguesias (num total aproximado de 2400 edifícios), juntamente com o levantamento da informação e características dos mesmos, num total de 109 ruas. As fotografias foram todas corrigidas relativamente às deformações derivadas da perspectiva e convertidas em formato JPEG, tendo sido reconstruídos dois perfis fotográficos das fachadas de cada uma das referidas 109 ruas. Com a informação gráfica assim obtida (levantamento topográfico, plantas e perfis fotográficos das 109 ruas), a Oficina de Arquitectura realizou o modelo 3D da volumetria exterior de todos os 2400 edifícios da zona histórica de Angra do Heroísmo, utilizando ferramentas disponíveis no mercado, como o AutoCAD, o 3DStudioMax e o Photoshop. Cada fachada de cada edifício foi correctamente mapeada com a imagem da fotografia digital correspondente.

A partir desta fase, os autores, em colaboração com a Oficina de Arquitectura, agruparam o modelo 3D por rua, para as cinco freguesias, tendo o modelo sido guardado de uma forma estruturada numa base de dados Microsoft Access (nomeadamente, com os seguintes níveis de abstracção: toda a cidade, cada freguesia, cada rua e cada fachada ou número de polícia). Toda a informação gráfica (geometria, topologia, imagem) do modelo assim estruturado, foi convertida para formato VRML e comprimida (utilizando o GZIP), para se obter uma maior taxa de transmissão da informação digital pela Internet. O formato VRML é muito apropriado para ser manipulado por meio de um visualizador específico, sobre a infra-estrutura da Internet. Em cada rua, adicionou-se ainda um som ambiente, um cenário diurno e iluminação apropriada.

Do ponto de vista de arquitectura, o sistema urban-virtual.com, foi desenvolvida numa plataforma lógica em três camadas, utilizando o modelo de referência ASP - "Application Service Provier" (com uma camada de cliente e interacção com o utilizador, uma camada de serviço sobre protocolo http e uma camada de gestão de base de dados). Do ponto de vista da interacção com o utilizador esta arquitectura, adoptada para o urban-virtual.com, permite ao utilziador observar, no início da interacção e através de um visualizador VRML, um modelo geral simplificado em 3D da zona histórica de Angra do Heroísmo, numa visão de topo, com vista à selecção inicial da freguesia (entre as cinco possíveis). Feita esta selecção, surge o modelo 3D da freguesia escolhida (também numa vista de topo), com as ruas que a compõem realçadas. Ao mover o rato por cima das ruas, surgem textos explicativos com o nome da rua em causa. Após a selecção da rua pretendida, o utilizador pode realizar uma visita animada à mesma (animação essa determinada por um processo algorítmico), ou uma visita interactiva utilizando o rato. Pode ainda seleccionar um determinado número de polícia, através de uma opção de menu e o sistema determina automaticamente uma perspectiva frontal para a fachada correspondente a esse número. Em modo de navegação interactiva, o utilizador tem ainda a possibilidade de, ao chegar a um cruzamento, seleccionar uma nova rua. Nesse caso, o sistema faz um pedido, à camada de gestão da base de dados, via a camada de serviço sobre http, da rua escolhida e, coloca o utilizador na posição e perspectivas correctas, relativamente ao cruzamento em causa. Deste modo, torna-se possível uma visita virtual 3D completa à Zona Histórica de Angra do Heroísmo, com uma interface 3D via a rede Internet.

Games can be described as time-based artworks: interactive movies that allow you, the player, to tell the story of the game. The story is told in words, pictures, sounds and music. Although artists produce the pictures, script-writers the words and musicians the sounds and music, all these parts need to be brought together to make a game. Who does this? The programmer.

The visuals consist of static and moving pictures to be moved around in the game program. This is strange data: bytes that describe pictures - often moving pictures. Pictures that need to be fitted onto other pictures. Pictures on pictures that are moved on and off-screen as the camera viewpoint changes. Pictures that are subject to the screen resolution, colour pallette and virtual lighting conditions. Pictures that need to look right, fit the storyline and fit the music and sound of the game.

Many games are now in 3D. Even with today's amazing processing power graphics cannot always be produced on-the-fly in real-time. Much of the visuals in a game are therefore pre-rendered sequences of images. This is the world of 3D animation in games. Its a critical world where the programmers, hardware, software, data, artists, storytellers and musicians meet.

A Cenografia Virtual e o 3D On-Air Graphics é hoje em dia uma tecnologia, que mais do que em forte expanssão, é uma realidade no panorama internacional e nacional, permitindo às televisões e produtoras de vídeo o aproveitamento de espaço e tempo na produção de programas de televisão. É uma tecnologia que depende de tecnicos especializados para fazer a gestão do projecto, com conhecimentos multi-facetados e que permita "colar" as diferentes àreas multi-disciplinares de que dependem estes projectos, a saber criação de cenografia, modelação e animação 3D, iluminação, realização, operação de camera, régie, etc, além de que depende normalmente de desenvolvimento de scripts à medida, dependendo da solução específica. O desenvolvimento de jogos é uma área que depende enormemente da capacidade criativa e de produção de 3D, mas que de igual forma depende bastante do desenvolvimento de software quer seja no que respeita a rotinas específicas, quer seja no que concerne ao desenvolvimento de motores de jogos (SDK) que melhor se adaptem ao projecto concreto.

Shadows are an important visual cue in realtime graphics. Various algorithms for their efficent rendering have been developed over the years. They mainly differ in quality, speed and what level of interactivity they allow.

This talk attempts to review the classic and fundamental methods of realtime shadow casting as well as showing current methods and hinting at interesting concepts and ideas that will become useful in the near future.

O Tcl teve início como um linguagem de controlo de ferramentas e popularizou-se pela Tk, a sua "caixa de ferramentas" gráficas. Enquanto a Tk se estendeu a outras linguagens de programação, também influenciou profundamente a maturação do Tcl, trazendo conceitos de programação por eventos para a interacção a novas ferramentas. Durante a sua evolução o Tcl manteve uma sintaxe simples e concisa que facilita a sua aprendizagem, e adquiriu formas de estruturação que permitem a sua utilização em projectos de maior dimensão, ultrapassando o objectivo inicial de simples linguagem de integração.

Nesta sessão serão abordadas: as características marcantes da família delinguagens em que o Tcl se insere, como os mecanismos de substituição e o processamento de linhas de comandos; algumas das ferramentas mais representativas disponíveis ao programador; e certas padrões deprogramação em Tcl do particular agrado do autor.

Perl was designed to efficiently extract and process information from large text files, but over the last 16 years it has become much more powerful. Useful Perl programs can be written in a single line, while larger applications can be developed as scripts or modular components. Perl is used for system administration, web applications, email filtering, genetic engineering, linguistic analysis, and lots more.

Python is an interpreted, interactive, object-oriented programming language. It combines remarkable power with very clear syntax and it is suitable as a learning language. Python includes a large library of modules that can be used to do all sorts of tasks ranging from web-programming to graphics. This speech will give the audience an introduction to Python the programming language and also show why it is so popular in the open source community.

O Ruby é uma linguagem de Scripting orientada a objectos do Japão. É inigualmente equilibrado entre as suas influnêcias "práticas", tais como o Perl, e as suas influncias "académicas", tais como o Smalltalk e o Eiffel. O desenho desta linguagem é interessante dada a sua síntese de ideias, e já que irá ter uma grande influência no perl 6. Nesta sessão será apresentado um tutorial sobre programação em Ruby, nomeadamente as propriedades que o atraíram nesta linguagem.

A Web tem sem dúvida uma natureza global. Contudo, tanto os padrões de ligação entre os documentos como comportamento dos seus utilizadores reflectem os seus antecedentes sociais e uma organização em comunidades. Nesta apresentação irá ser descrita a arquitectura e o desenho de um motor de busca especializado para a Web Portuguesa, o tumba! (Temos Um Motor de Busca Alternativo!). Questões relacionadas com a extracção, armazenamento e indexação de grandes volumes de informação proveniente da WWW irão ser expostas com base nas soluções adoptadas neste sistema. Serão também apontadas algumas direcções para o futuro, no que respeita à área de recuperação de informação na Web.

O surgimento de vários sistemas peer-to-peer para a partilha de ficheiros, como o Napster, Gnutella ou Kazaa entre outros, permitiram a qualquer utilizador da internet ter agora acesso a um conjunto de informação que anteriormente não estaria tão facilmente acessível ou disseminado.

No entanto nem todos os sistemas fazem um uso eficiente dos recursos disponíveis, quer de comunicação quer de armazenamento, para conseguir pesquisar a informação disponível.

No meio académico surgiu uma nova classe de sistemas peer-to-peer que é extremamente eficiente na localização de informação, utilizando os recursos partilhados de modo racional e escalável, mas que não é capaz de efectuar pesquisas de informação.

Nesta apresentação pretende-se mostrar uma visão global das várias técnicas utilizadas em cada um dos sistemas peer-to-peer para pesquisar informação, tendo em consideração os critérios de descentralização, escalabilidade, utilização de recursos e funcionalidade oferecida.

O "Google", "deus da Internet" e poderosíssima ferramenta de pesquisa sobre o conteúdo dos sites por si indexados, deve parte do seu sucesso a um avançado e eficaz algoritmo de ordenação dos resultados da pesquisa efectuada. O AEIOU, sendo um "catálogo" de sites, procura aperfeiçoar o mecanismo de pesquisa, no sentido de ofecerer os melhores resultados (os resultados esperados), usando uma abordagem adaptada à realidade de um catálogo: uma abordagem "humana".

As formas mais comuns de comunicar em tempo real pela Internet são os IRC (Internet Relay Chat) ou os sistemas de IM (Instant Messaging) como o MSN ou o ICQ, que permitem apenas conversar. O paradigma MOO é bastante mais interessante. Enquanto que os IRC e IM permitem apenas conversar, enviando e recebendo mensagens, o MOO permite também a criação de objectos e um elevado grau de interactividade com estes, tudo isto utilizando um ambiente de programação orientado ao objecto. Nesta apresentação será efectuada uma introdução genérica ao conceito de MOO, desde a sua concepção e alguns dados históricos até um tutorial mais específico sobre as suas potencialidades e linguagem de programação.

O MOOsaico é uma comunidade virtual com mais de dez anos, em que um dos principais objectivos é dotar o sistema de capacidades multilingue. Será efectuada uma breve introdução às capacidades desse sistema e como podem ser utilizadas e melhoradas utilizando um sistema colaborativo.

Using the theory of computation to attempt to discover the secrets of life, and promptly finding that you are over your head, has become a way of life for students of bioinformatics. Bioinformatics is defined loosely as using computers for biology research. It has a long history, but became critically important (and acquired its current name) as a result of the international Human Genome Project. Today we have the complete sequence of DNA for humans, the mouse, a simple worms, a mustard plant, the fruit fly, and many bacteria and viruses. But although we’ve identified most of the genes in these organisms, we are still learning how they all work together to create proteins and regulate the processes of life. Nevertheless, we are in the middle of the Golden Age of Biology, and bioinformatics is an important part of the scientific advances being made.

DNA and RNA have certain suggestive similarities to the Turing machine. It is useful to think of the complexity of life in a cell as a large and poorly understood system. Similarly, computer science has adopted various analogies from biology, such as neural networks, simulated annealing, Petri nets, and genetic algorithms. DNA computers have been demonstrated, that perform computations using DNA.

Bioinformatics, genetics, and molecular biology have contributed substantially to curing human diseases. The technology is very powerful and requires extreme care and spirited public debate. It is not unreasonable to hope for a cure for such plagues as cancer, which is a family of about 100 diseases that result from mutations in DNA. The open problem of protein folding is critical for curing diseases, and misfolding has been identified as the cause of Mad Cow Disease.

Biology needs Informatics. The production of larger and larger databases in molecular biology, particularly those containing genomic data, have lead to a strong interest in Bioinformatics and Computational Biology due to the obvious need to analyze and understand such large collections of data. In particular, DNA microarray technology , with its ability to measure the expression patterns of thousands of genes simultaneously, presents researchers with formidable data analysis difficulties. Analysis so far has mostly been limited to identification of genes and arrays with similar overall expression patterns by clustering methods. However, in general, we expect the expression behavior of genes to be influenced by more than one regulatory network or cellular process. Therefore, the application of 'spectral' analysis methods for gene expression data, which could reveal the distinct, superposed, processes influencing a gene's expression level is desirable. We describe our research using such methods for gene expression analysis.

But data-mining approaches to large-scale measurements in biology (e.g. in gene expression) is only the first stage of a more comprehensive approach to bioinformatics. These methods are typically used to discover patterns of expression behavior associated with subsets of genes, which are thus identified. But this analysis is pursued using exclusively the numerical expression values obtained from microarray experiments. Therefore, they cannot directly help us in deriving functional knowledge. The biological reasons for the patterns identified by these techniques must ultimately be ascertained by biologists who need to be able to integrate knowledge about a large number of possible underlying biological mechanisms. Given the large number of genes in microarrays and the myriad possible networks of cellular interaction, this is a daunting task indeed. The second stage of the analysis of the large-scale measurement methods now available to biology, derives from the need to assist biologists in generating functional hypothesis about numerical analysis results (the first stage).

Recent renewed interest in Systems Biology has lead researchers in Bioinformatics to the idea that in general, no single set of measurements, data analysis method, or single research team will be sufficient to understand complex biological networks of vast size . Instead, this research needs to be carried out by interdisciplinary teams empowered with Informatics technology capable of automatically integrating the results of pattern recognition analysis of microarray data, with available sources of functional knowledge. Clearly, such integrative technology does not aim to replace biologists, but rather to assist them by reducing the number of possible explanations of functional behavior.

At Los Alamos we are a) investigating and developing 'spectral' methods for gene-expression analysis and b) extracting functional knowledge from literature sources using several techniques from information retrieval which we intend to develop for this area. Our work is pursued in collaboration with a team of researchers from computer science and biology in several LANL divisions and external research institutions as such an interdisciplinary endeavor requires.

A Robotica abrange sempre muitas áreas de conhecimento, tais como mecânica, Electrónica, Software, Inteligencia Artificial, entre outras. Existem varios desafios científicos que estimulam a activade cientifica da área da robótica. Um deles é o RoboCup, que consiste no desenvolvimento de multi agentes roboticos capazes de realizar uma tarefa em conjunto seja ela jogar um jogo de futebol ou mesmo levar a cabo uma operação de salvamento de uma catástrofe natural (incêndios, inudações, tremores de terra, etc.). O principal objectivo deste evento consiste na realização de um jogo de futebol no ano 2050 entre a equipa campeã do mundo de robos e a equipa campeã do mundo de robos.

A equipa de futebol robotico da Universidade do Minho tem vindo a participar desde 1998, com varios equipas de robos, sempre desenvolvidos pelos alunos de electrónica industrial, desde a sua mecânica, electrónica, e o software. Um dos aspectos mais importantes numa equipa de robos deste tipo consiste na sua capacidade sensorial e percepção, pois depende dela o sucesso final da aplicação. Serão descritos os sensores utilizados por estes robos, bem como a forma como é realizada a percepção, ou seja a passagem de simples dados a informação ítil. O mais importante sensor utilizado consiste na visão por computador. A interpretação da imagem omnidireccional utilizada nos robos será descrita bem como os algoritmos utilizados para toda a percepção. De modo a obter-se o maximo de informação bem como a mais actualizada possivel, é necessaria uma optimização do código, de modo a conseguir-se da visão o máximo número de frames por segundo.

One of the great challenges of current robotics research is the design of artefacts, which are able to act intelligently and autonomously in dynamic, unstructured environments. This implies that robots must be endowed with cognitive behaviour, i.e. the capability of generating decisions and motor behaviour that is not directly dictated by the online sensory information. This need is exacerbated if they are supposed to realize purposive and collaborative work with other robots or with humans. For collaborative task execution a robot must be able to make some reasoning, for example, about goals, perception, and the mental states of other agents.

A few approaches (e.g. symbolic and connectionist) have been proposed and implemented on different robots for a diverse set of tasks. However, most of these approaches lack a theoretical underpinning that would allow a thorough analytical design of cognitive functions. Recently, there has been a growing interest in dynamical approaches to cognitive science and thus to New Robotics. The reason is that the mathematical theory of dynamical systems offers the adequate tools to make a dynamical analysis of a cognitive process, that seeks to understand the evolution of that process over time and the multiple internal and external influences whose interplay shapes it.

Our working hypothesis is that if tools from dynamic systems theory can be used to analyze how natural cognitive processes unfold over time then the same tools should allow synthesizing artificial cognitive agents.

In JOIN'04 we will make a brief overview of our current research projects which are held in collaboration with the Department of Mathematics for Science and Technology:

• CoopDyn: Synthesis of Cooperative Behavior in multi-robot Systems
• ArteSImit: Artefact structural learning through Imitation
• JAST: Joint Action Science and Technology

Although each of this projects address particular open questions they all have in common the ultimate goal of developing Autonomous Cognitive Robots, i.e robots able to perform collaborative and purposive work with humans or other robots.

A experiência no desenvolvimento de produtos e soluções para o mundo da mobilidade vieram desde há muito confirmar uma necessidade de cuidados adicionais do ponto de vista de Engenharia de Software no desenvolvimento destas soluções.

A evolução constante das tecnologias móveis, a necessidade de adaptação das aplicações a dispositivos desconhecidos, tornam fundamental uma visão arquitectural de modo a garantir que as soluções funcionem no presente e no futuro com um Custo Total de Operação comportável.

Serão apresentadas algumas das soluções encontradas pela MobiComp para resolver alguns dos problemas recorrentes no mundo das aplicações móveis.

Apresentação de uma solução de backup móvel.

A banda larga da 3ª Geração permite a total mobilidade dos serviços IP actualmente existentes nas redes fixas. Por outro lado, os serviços em "tempo real" (telefonia e vídeo telefonia) começam a ser suportados na tecnologia IP, devido à implementação dos mecanismos de QoS e redução dos atrasos na rede de acesso (Rádio). Esta situação torna imprescindível a colaboração entre as operadoras móveis e as empresas que desenvolvem serviços/conteúdos.

Desafios para as operadoras móveis:

• oferecer um conjunto de serviços que satisfaça todos os segmentos de mercado,
• diferenciar a sua oferta,
• assegurar a End-to-End QoS,
• implementar a taxação diferenciada,
• acompanhar a evolução da arquitectura e tecnologia All-IP ,
• fusão de várias redes de acesso (UTRAN, EDGE, WiFi),
• integração dos serviços desenvolvidos pelos terceiros e a sua taxação.

A segunda geração e meia de telemóveis permite antever vários dos serviços móveis baseados em vídeo que se tornarão comuns na terceira geração: transmissão de imagens de eventos desportivos e outros; e aplicações de segurança.

A terceira geração permitirá, no entanto, aplicações mais inovadoras recorrendo a realidade aumentada estática e dinâmica nas áreas do entretenimento móvel e navegação urbana. Essas aplicações, desenvolvidas pela YDreams, ilustram os horizontes que a banda larga móvel irá abrir.