PESQUISA EM INFORMÁTICA -ESTILOS DE PESQUISA EM COMPUTAÇÃO. Prof. Angelo Augusto Frozza, M.Sc.

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1 PESQUISA EM INFORMÁTICA -ESTILOS DE PESQUISA EM COMPUTAÇÃO Prof. Angelo Augusto Frozza, M.Sc.

2 O TRABALHO DE CONCLUSÃO Introdução O texto que segue resume os Capítulo 2 e 8, do livro Metodologia de Pesquisa em Ciência da Computação, do Prof. Raul S. Wazlawick (2008); O Trabalho de Conclusão em um curso de graduação pode ser de dois tipos: Tecnológico Científico

3 O TRABALHO DE CONCLUSÃO O trabalho tecnológico Consiste, usualmente, em o aluno demonstrar que sabe aplicar as técnicas que aprendeu ao longo do curso; O desenvolvimento de um sistema interessante pode ser um bom exemplo de TCC; Desde que o aluno desenvolva usando técnicas aprendidas durante o curso e apresente um relatório mostrando isso;

4 O TRABALHO DE CONCLUSÃO O trabalho científico A área de Computação permeia praticamente com todas as atividades humanas e, portanto, se interrelaciona com muitas outras disciplinas; WAZLAWICK (2008) classifica os tipos de pesquisa em Computação em cinco estilos: Apresentação de um produto Apresentação de algo diferente Apresentação de algo presumivelmente melhor Apresentação de algo reconhecidamente melhor Apresentação de uma prova

5 APRESENTAÇÃO DE UM PRODUTO Esse tipo de pesquisa é aceitável em áreas emergentes da Computação, ou seja, aquelas que são consideradas muito novas; Procura-se apresentar algo novo Esse tipo de pesquisa é eminentemente exploratória, sendo difícil comparar um trabalho com trabalhos anteriores, pois estes podem não existir; Apresentam resultados da forma Fiz algo novo. Eis meu produto. ; Pouco provável em áreas mais maduras...

6 APRESENTAÇÃO DE UM PRODUTO Trabalhos desse tipo são ingênuos e devem ser evitados Mestrado ou doutorado É interessante que a pesquisa demonstre que se está resolvendo um problema relevante Se for, provavelmente alguém já tentou resolvê-lo e é possível traçar um comparativo; Deve-se tomar conhecimento de outras soluções que já existam;

7 APRESENTAÇÃO DE UM PRODUTO Exemplos: Um novo método para análise de sistemas Dificilmente aceito pela Engenharia de Software A não ser que apresente claramente os problemas com os velhos métodos e como o seu novo método os resolve; Trabalhos que apresentem uma ferramenta ou protótipo Pouca preocupação em apresentar comparativos com outras ferramentas; Alega-se que não existem ferramentas iguais, o que normalmente é até verdade;

8 APRESENTAÇÃO DE UM PRODUTO Exemplos: O aluno desenvolve um sistema e escreve um artigo apresentando-o Não há comparativos Não se apresenta nenhum conhecimento novo, a não ser o sistema em si; Tem poucas chances de publicação em veículo relevante; Servem mais como propaganda do grupo que desenvolveu o sistema; Devem ser evitados (contribuição científica - MD); Tem seu espaço em sessões de apresentação de ferramentas ou eventos cujo tema seja a aplicação da Informática a alguma outra área; Mesmo assim, devem trazer algum conhecimento novo para a área e comparar com trabalhos anteriores; Relevante na graduação/especialização, desde que apresente técnicas aprendidas durante o curso;

9 APRESENTAÇÃO DE ALGO DIFERENTE Consiste na apresentação de uma forma diferente de resolver um problema Característico de áreas emergentes; Trabalhos de comparação entre técnicas, não exigindo necessariamente rigor científico na apresentação dos resultados; Estudos de caso raramente provam alguma coisa Se funcionou no estudo de caso A ou no estudo de caso B, não quer dizer que funcionará sempre; Não há, portanto, rigor científico, mas tentativa de convencimento do leitor; O estudo de caso pode servir para provar que métodos consagrados falham em uma ou outra situação; Isto pode ser interessante, desde que o motivo da falha fosse identificado e uma solução fosse proposta e validada;

10 APRESENTAÇÃO DE ALGO DIFERENTE Consiste na apresentação de uma forma diferente de resolver um problema Tipo de pesquisa típico em áreas nas quais não se dispõe de grandes bases de dados para testar teorias empiricamente ou quando o tempo e os recursos necessários para realizar a pesquisa empiricamente são inviáveis; Empírico: que se apoia exclusivamente na experiência e na observação e não em uma teoria; É necessário que se tenha uma boa hipótese de trabalho, uma boa teoria construída para sustentá-la e uma boa argumentação para fazer com que o leitor se convença da validade da teoria, mesmo sem poder testá-la;

11 APRESENTAÇÃO DE ALGO DIFERENTE Consiste na apresentação de uma forma diferente de resolver um problema Com relação à hipótese Ela é o coração do trabalho; Se for mal escolhida, o trabalho pode não alcançar os objetivos; Trabalhos que propõe algo (um novo método; uma nova idéia; um novo sistema etc.) Propor algo é fácil; Difícil é mostrar que a proposta apresenta algum tipo de melhoria em relação a outras propostas semelhantes que existem por aí;

12 APRESENTAÇÃO DE ALGO DIFERENTE Hipótese (WIKIPÉDIA, 2008): É uma teoria provável, mas ainda não demonstrada, ou uma suposição admissível; A hipótese norteia o trabalho de pesquisa justamente porque ainda não se sabe se ela é efetivamente verdadeira; Ela será testada ao longo do trabalho e, caso se confirme, o trabalho será um sucesso; Caso não se confirme, será necessário juntar os cacos e tentar outra linha de pesquisa;

13 APRESENTAÇÃO DE ALGO DIFERENTE Uma forma de aumentar a chance de sucesso é estruturar o trabalho na forma de tabela comparativa; Não se busca algo simplesmente diferente do que já existe; Mas algo que incorpore várias características importantes em um mesmo artefato; O trabalho começa com uma boa pesquisa bibliográfica para se descobrir quais são as formas correntes para se resolver o problema em questão; Em seguida, analisam-se diferentes propriedades de cada uma das abordagens, construindo uma tabela comparativa; Procede-se à definição do novo artefato que abranja todas as características; Este artefato é diferente dos demais, pois seu conjunto de características não é possuído por nenhum dos outros artefatos isoladamente; O novo artefato será útil se as características forem efetivamente relevantes;

14 APRESENTAÇÃO DE ALGO DIFERENTE Uma forma de aumentar a chance de sucesso é estruturar o trabalho na forma de tabela comparativa; Característica 1 Característica 2 Característica 3 Característica 4 Artefato 1 X X Artefato 2 X X Artefato 3 X X X NOVO ARTEFATO X X X X

15 APRESENTAÇÃO DE ALGO DIFERENTE Exemplos: Trabalho em Engenharia de Software no qual se apresenta uma nova técnica para realizar algo Compara-se a técnica com outras existentes Não necessariamente todas, nem as mais importantes Apresenta-se um ou dois estudos de caso para reforçar o argumento; Pode ser aceito em um veículo relevante, desde que os argumentos sejam convincentes; Propor um método de compressão de textos mais eficiente do que os atuais É possível e louvável; Mas como criar um método mais eficiente que os atuais? Precisa ter uma boa hipótese;

16 APRESENTAÇÃO DE ALGO PRESUMIVELMENTE MELHOR Áreas um pouco mais amadurecidas exigem que qualquer nova abordagem apresentada seja comparada quantitativamente com outras da literatura; Na falta de bancos de dados (benchmark) internacionalmente aceitos ou acessíveis, o próprio autor do trabalho acaba criando e realizando os testes que demonstram que sua abordagem é melhor do que outras; Tem que testar a sua abordagem e as outras; Tem que ficar bem claro a forma como aplicou cada uma das técnicas e que isolou todos os fatores que poderiam possivelmente afetar os resultados;

17 APRESENTAÇÃO DE ALGO PRESUMIVELMENTE MELHOR Cuidados especiais: O autor deve se certificar que está comparando a nova abordagem com alguma outra que seja o estado da arte; Um trabalho que apresente melhorias em relação a um processo publicado recentemente (no máximo 2 anos) terá grande credibilidade; Não é necessário que o método novo seja melhor que o método do estado da arte para toda e qualquer situação Pode-se apresentar abordagens que funcionam melhor em determinadas situações; Nesse caso, deve-se deixar bem claro em quais situações a nova abordagem funciona melhor e o porquê; Experimentos devem demonstrar tal melhoria;

18 APRESENTAÇÃO DE ALGO PRESUMIVELMENTE MELHOR Cuidados especiais: Um aspecto muito importante é definir qual métrica será utilizada para comparar; O sistema X é mais fácil de usar não tem fundamento, a não ser que se defina claramente o que significa ser fácil de usar ; Quantidade de cliques de mouse? Exemplo de métricas estatísticas (área de BD): Recall e Precision Precision is the fraction of retrieved instances that are relevant; Recall is the fraction of relevant instances that are retrieved.

19 APRESENTAÇÃO DE ALGO RECONHECIDAMENTE MELHOR Corresponde ao nível mais maduro da pesquisa A apresentação de dados empíricos é relevante para a aceitação dos resultados O trabalho é desenvolvido e seus resultados são apresentados em função de testes padronizados e internacionalmente aceitos; Não precisa testar outras abordagens, pois seus resultados já estão publicados; Deve-se buscar os dados de entrada para teste em um banco de dados conhecido e apresentar os resultados usando uma métrica aceita pela comunidade; Assim, os experimentos podem ser reproduzidos por equipes independentes; Se for reconhecido que a nova abordagem é superior às existentes, esta passará a ser considerada o estado da arte;

20 APRESENTAÇÃO DE ALGO RECONHECIDAMENTE MELHOR Corresponde ao nível mais maduro da pesquisa Pesquisa típica de tese de doutorado; Avança o estado da arte; É o tipo de pesquisa mais fácil de executar, desde que o autor tenha uma boa hipótese de trabalho; Isto porque testes padrão já estão definidos e os dados já estão disponíveis; Basta implementar a abordagem e realizar os testes; O grande problema: Encontrar uma boa hipótese de trabalho, que faça sentido e que seja promissora (o que não é trivial); Pode exigir conhecimento em outras áreas, que as vezes, nem estão relacionadas ao problema em questão; Dica: estudar os Grandes problemas da computação ;

21 APRESENTAÇÃO DE UMA PROVA Trabalhos nesta área exigem provas matemáticas, de acordo com as regras da lógica; Por exemplo, áreas de métodos formais ou compiladores; Deve ser construída uma teoria, afirmando claramente quais são os conceitos utilizados e mostrando que a aplicação desses conceitos leva, logicamente, a determinados resultados; Por exemplo, demonstrar que: Determinado algoritmo é o melhor algoritmo possível para resolver um determinado tipo de problema; Um algoritmo para resolver determinado tipo de problema não existe; A complexidade de qualquer algoritmo que resolve um determinado tipo de problema não pode ser menor que um determinado polinômio;

22 DISCUSSÃO É possível classificar os estilos de pesquisa apresentados em três tipos básicos: Pesquisas formais Pesquisas empíricas Pesquisas exploratórias

23 DISCUSSÃO Pesquisas formais: Exige a elaboração de uma teoria e uma prova formal de que essa teoria é correta; A lógica formal será a grande ferramenta de trabalho do pesquisador que optar por essa linha; Mais difícil de realizar, porém, os resultados são mais difíceis de refutar;

24 DISCUSSÃO Pesquisas empíricas: Uma nova abordagem apresentada é comparada com outras através de testes aceitos pela comunidade; Os métodos estatísticos serão a grande ferramenta de trabalho do pesquisador; Pode ser refutável se não estiver embasada em uma boa teoria (a estatística não explica as causas); Piada da aranha surda;

25 DISCUSSÃO Pesquisas exploratórias: Não se consegue provar uma teoria, nem apresentar resultados estatisticamente aceitos; Entram aqui: Estudos de caso Análises qualitativas Pesquisas exploratórias em áreas emergentes A argumentação e o convencimento são as principais ferramentas do pesquisador.

26 DISCUSSÃO Pesquisas exploratórias: Parece a mais fácil de realizar, porque não é necessário utilizar os métodos da lógica formal e nem realizar experimentos exaustivos; Em termos de pesquisa, é a abordagem mais arriscada, pois a aceitação dos argumentos não é universal; Exige fundamentação em uma boa teoria ou um bom conjunto de testes; A apresentação de estudos de caso e exemplos, podem ajudar a convencer o leitor do seu ponto de vista, mas não constituem prova;