Ferramentas de monitoramento e análise de modelos espaciais dinâmicos em tempo-real

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1 Ferramentas de monitoramento e análise de modelos espaciais dinâmicos em tempo-real Antônio José da Cunha Rodrigues Orientador: Tiago Garcia de Senna Carneiro Departamento de Computação UFOP 22 de julho de 2011 Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos 1 / 26

2 Visualização Científica Justificativa Objetivos 1 Visualização Científica Justificativa Objetivos 2 Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade 3 Ambiente de testes Resultados 4 Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos 2 / 26

3 Visualização Científica Justificativa Objetivos Visualização Científica - Na Medicina (Fonte: Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos 3 / 26

4 Visualização Científica Justificativa Objetivos Visualização Científica - Na Engenharia (Fonte: Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos 4 / 26

5 Visualização Científica Justificativa Objetivos Visualização Científica - No estudo de fenômenos ambientais Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos 5 / 26

6 Justificativa Visualização Científica Justificativa Objetivos Um grande volume de dados são gerados em simulações e necessitam ser analisados de forma eficiente O monitoramento das variáveis de estado de um modelo pode reduzir o tempo de depuração desse modelo Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos 6 / 26

7 Objetivos Visualização Científica Justificativa Objetivos Desenvolver algoritmos e estrutura de dados que viabilize o monitoramento das entidades do modelo. Analisar a complexidade do algoritmo proposto Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos 7 / 26

8 Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade 1 Visualização Científica Justificativa Objetivos 2 Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade 3 Ambiente de testes Resultados 4 Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos 8 / 26

9 Ambiente de modelagem TerraME Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade Múltiplas escalas Resolução espacial, análitica e temporal Múltiplos paradigmas Teoria geral de sistemas Teoria agentes Teoria de autômatos celulares Interfaces gráficas são implementadas na forma do Padrão Observer Monitoram as variáveis de estado de um modelo (Célula, Espaço Celular, entre outros) Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos 9 / 26

10 Padrões de Projeto Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade Padrão Observer (Gamma et al., 1995) Padrão comportamental Manter a consistência entre objetos Padrao BlackBoard (Buschmann et al., 1996) Padrão arquitetural Pode ser visto como um repositório de dados. No entanto, possui um estrutura interna de controle Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos10 / 26

11 Comunicação Atual Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos11 / 26

12 Nova Versão Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos12 / 26

13 Algoritmos Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade Versão Atual Algorithm Subject::getState(data) 1 for each cell in cellspace do 2 for each atributes in cell do 3 data+ = [attributetype, attributename, attributevalue] retorna data Complexidade de tempo Para todos os casos: O(n m) Complexidade de espaço A alocação é temporária n é a quantidade de células no espaço celular e m é a quantidade de atributos em cada célula. Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos13 / 26

14 Algoritmo - Nova versão Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade Nova Versão Algorithm BlackBoard::getState(subject) if (data[subjectid] não é válido) then 3 data[subjectid] = subject->getstate(aux) 4 retorna data[subjectid] Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos14 / 26

15 Análise de Complexidade Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade Complexidade de tempo Melhor Caso: O(1) Pior Caso: O(n m) Complexidade de espaço Pior Caso: O(k n m) Complexidade no canal de comunicação Melhor Caso: não há comunicação, os dados são estão no BlackBoard Pior Caso: O(k n m) n é a quantidade de células no espaço celular, m é a quantidade de atributos em cada célula e k é o número de observers associados a células distintas. Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos15 / 26

16 Ambiente de testes Resultados 1 Visualização Científica Justificativa Objetivos 2 Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade 3 Ambiente de testes Resultados 4 Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos16 / 26

17 Ambiente de testes Ambiente de testes Resultados Processador: Pentium D 2,8GHz Memória: 3,2GB Sistema Operacional: Windows XP SP3 Cinco baterias de teste, avaliando: Implementações Padrão Estrutura de Gerenciado Utilizado dados Versão 1 Observer nenhuma não Versão 2 Observer + Hash e Vector não BlackBoard Versão 3 Observer + Hash e Vector sim BlackBoard Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos17 / 26

18 Experimento 1 Ambiente de testes Resultados Número de Observadores Teste 1 1 Teste 2 2 Teste 3 3 Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos18 / 26

19 Experimento 1 - Tempo Ambiente de testes Resultados Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos19 / 26

20 Experimento 1 - Espaço Ambiente de testes Resultados Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos20 / 26

21 Experimento 2 Ambiente de testes Resultados Número de Observadores Teste Teste Teste Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos21 / 26

22 Experimento 2 - Tempo Ambiente de testes Resultados Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos22 / 26

23 Experimento 2 - Espaço Ambiente de testes Resultados Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos23 / 26

24 1 Visualização Científica Justificativa Objetivos 2 Ambiente TerraME Padrões de Projeto Análise de Complexidade 3 Ambiente de testes Resultados 4 Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos24 / 26

25 Conclusão Aumento no desempenho da simulação Maior consumo de memória Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos25 / 26

26 Trabalhos Futuros Aprimorar a gestão do BlackBoard, baseando-se em poĺıticas de cache. Considerar a recuperação apenas dos dados modificados. Avaliar a possibilidade de utilizar programação paralela para recuperação dos dados do modelo. Investigar a perda de desempenho ao utilizar um grande número de observers. Antônio José Ferramentas de monitoramento e análise de modelos26 / 26