E
STRUTURA
DE
PUBLICAÇÃO
DE
MODELOS
PARA
A
PLATAFORMA
T
ERRA
ME
Bolsista: Raian Vargas Mare;o ([email protected]) Supervisor: Dr. Antônio Miguel Vieira Monteiro
Parceiros: Dra. Flávia da Fonseca Feitosa (UFABC)
Dra. Liliam César de Castro Medeiros (UNESP-‐SJC) Dr. Pedro Ribeiro de Andrade Neto (CCST-‐INPE) Dr. Tiago Garcia de Senna Carneiro (UFOP)
Introdução
•
Um dos objeZvos do CCST é desenvolver novas
tecnologias que forneçam subsídio às políZcas públicas
relacionadas à adaptação às mudanças climáZcas
globais.
•
Duas linhas temáZcas
– TerraME à desenvolvimento de novas tecnologias para a modelagem e simulação das interações homem/natureza.
Plataforma de publicação de pacotes
– Sistemas Urbanos à desenvolvimento de novas
tecnologias para estudar processos e dinâmicas urbanas, como segregação espacial e propagação de doenças.
TerraME
§ Ambiente computacional para o Desenvolvimento
de Modelos Dinâmicos Espacialmente explícitos. Soporta diversas abordagens de modelagem:
Autômatos Celulares, Modelos Baseados em Agentes, Modelos de Redes, dentre outros.
§ Fornece interface de conexão com Bancos de
dados geoespaciais TerraLib, permitindo que os m o d e l o s a c e s s e m d i r e t a m e n t e o s d a d o s geoespaciais.
Cell Spaces
TerraME: Ambiente Computacional para
o Desenvolvimento de Modelos
Dinâmicos espacialmente explícitos
Fonte: (Carneiro, 2006) Hipótese: Nenhuma abordagem sozinha é suficiente para representar a
Modelos Ambientais Dinâmicos
Espacialmente explícitos
Os modelos ambientais que nos interessam são dinâmicos e
espacialmente explícitos:
• Modelos dinâmicos são capazes de representar mudança.
• Modelos espacialmente explícitos nos permitem estudar as trajetórias e os padrões espaciais dessas mudanças.
Ambiente TerraME
Arquitetura da plataforma TerraME
• Estrutura core do TerraME bem estabelecida e em versão estável, disponibilizada gratuitamente.
• Crescente comunidade de usuários e colaboradores
– Colaborações à novos modelos ou novos conceitos.
Crescente número de usuários
Acessos entre 25 de novembro de 2009 e 30 de novembro de 2013
Mais usuários à maior número de possíveis colaborações
Modelos LUCC Modelos Urbanos ModelosHidrológicos Modelos em saúde
(epidemiologia, entomologia, etc) Modelos
climáZcos
Conceitos e soluções propostos podem ser reuZlizadas para novos modelos
A questão
Como permiZr que usuários e colaboradores
disponibilizem suas soluções em um ambiente
colaboraZvo de desenvolvimento de conceitos e modelos
aplicados a áreas específicas da ciência?
A questão
Como permiZr que usuários e colaboradores
disponibilizem suas soluções em um
ambiente
colaboraZvo de desenvolvimento de conceitos e modelos
aplicados
a áreas específicas da ciência?
Modelos e conceitos
Estrutura de publicação de modelos
para a plataforma TerraME
Modelos LUCC Modelos Urbanos Modelos Hidrológicos
Obje4vo: Fornecer especificação comum para a instalação, documentação e testes de
pacotes que permita a disponibilização de modelos e extensões da plataforma por parte de toda a comunidade.
Disponibilização em repositório online
Estrutura comum de pacotes e modelos
Especificação testes Especificação instalação Especificação Documentação Ferramenta de validação do pacote
Modelo epidemiológico – Transmissão de
Dengue
Simulação baseada em Agentes de epidemias de Dengue
Fonte: (Medeiros et al., 2011)
O Modelo
S E S E I
O Modelo
I RSimulação
Simulação
Modelo Baseado em Autômatos Celulares
Modelo URBIS-‐Caragua – Urbanização e Vulnerabilidade
social em Zonas Costeiras
Cada célula caracterizada por um vetor de variáveis Variáveis Endógenas: Valores são simulados pelo modelo
Variáveis Exógenas: Determinadas fora do modelo e cujas variações são importantes para a esZmaZva das variáveis endógenas
Espaço Celular Discreto
Classes de Vulnerabilidade
Análise de Agrupamentos (
k-‐means
)
Conjunto de variáveis proximais de diferentes Zpos
de aZvos considerados relavantes na caracterização
das condições de vulnerabilidade social:
o
Renda
o
Escolaridade
o
AlfabeZzação jovens
o
Razão de dependência
o
Mulheres chefes de família e sem instrução
o
Domicílios próprios
!
Árvore de Classificação do Espaço Celular
(Classes de Ocupação -‐ Variável Endógena)
Imagens de Satélite LANDSAT
(1991, 1999 e 2010)
1991
Classes de Vulnerabilidade
Alta
Intermediária Baixa
2000
Classes de Vulnerabilidade
Alta
Intermediária Baixa
2010
Classes de Vulnerabilidade
Alta
Intermediária Baixa
Plano de trabalho
• Analisar as estratégias de publicação de pacotes em outros ambientes computacionais, tais como R, NetLogo e RePast.
• Elaborar a estrutura de gerenciamento e publicação de pacotes e modelos para a plataforma TerraME.
• Acrescentar os efeitos da mobilidade humana baseada nas dinâmicas do modelo epidemiológico usando dados reais. • Adaptar a implementação do modelo epidemiológico para
aplicação na ilha de Fernando de Noronha.
• Implementar as interações inerentes aos vários soroZpos da Dengue no Modelo Epidemiológico.
Plano de trabalho
• Elaborar arZgo cienofico sobre o modelo que consZtui o módulo epidemiológico do DengueME e submeter a periódico em parceria com Dra. Liliam Medeiros.
• Adaptar o Modelo URBIS-‐Caragua para a sua parametrização uZlizando a abordagem de computação evoluZva.
• Operacionalizar o Modelo URBIS-‐Caragua.
• Elaborar arZgo cienofico sobre o modelo URBIS-‐Caragua e
submeter a periódico internacional em parceria com o grupo do CCST.
• Adaptar e publicar os modelos URBIS-‐Caragua e o módulo epidemiológico da plataforma DengueME no repositório de pacotes e modelos da plataforma TerraME.
Etapas
1. Desenvolver a estrutura de publicação de pacotes e modelos no TerraME.
2. Extensão e operacionalização do módulo epidemiológico do DengueME.
3. Extensão e operacionalização do modelo URBIS-‐Caragua.
4. Validação da estrutura de repositórios de pacotes e modelos, usando o DengueME e o URBIC-‐Caragua.
Resultados Esperados
1. Ferramenta para publicação e divulgação de modelos e pacotes
no TerraME.
2. Manual com especificação da estrutura necessária para que
modelos e pacotes sejam publicados na ferramenta proposta.
3. Dois pacotes implementados no TerraME, um para o URBIS-‐
Caragua e o outro para o módulo epidemiológico do DengueME. 4. Três ArZgos cienoficos. Um sobre a ferramenta para publicação
de pacotes, um sobre o modelo epidemiológico, e um sobre o modelo URBIS-‐Caragua.
Resultados Esperados
Modelos e extensões do usuário Modelos LUCC Modelos Urbanos Modelos Hidrológicos Disponibilização em repositório online
Estrutura comum de pacotes e modelos
Especificação testes Especificação instalação Especificação Documentação Ferramenta de validação do pacote
Resultados Esperados
1. Ferramenta para publicação e divulgação de modelos e pacotes no TerraME.
2. Manual com especificação da estrutura necessária para que modelos e pacotes sejam publicados na ferramenta proposta.
3. Dois pacotes implementados no TerraME, um para o URBIS-‐
Caragua e o outro para o módulo epidemiológico do DengueME.
4. Três ArZgos cienoficos. Um sobre a ferramenta para publicação de pacotes, um sobre o modelo epidemiológico, e um sobre o modelo URBIS-‐Caragua.
Resultados Esperados
Modelo URBIS-‐Caraguá
Resultados Esperados
1. Ferramenta para publicação e divulgação de modelos e pacotes no TerraME.
2. Manual com especificação da estrutura necessária para que modelos e pacotes sejam publicados na ferramenta proposta. 3. Dois pacotes implementados no TerraME, um para o URBIS-‐
Caragua e o outro para o módulo epidemiológico do DengueME.
4. Três ArZgos cienoficos. Um sobre a ferramenta para publicação
de pacotes, um sobre o modelo epidemiológico, e um sobre o modelo URBIS-‐Caragua.
Conclusão
Com o TerraME bem estabelecido como plataforma e o crescente número de usuários, o desenvolvimento de um ambiente colaboraZvo de desenvolvimento de conceitos e modelos aplicados a áreas específicas da ciência favorecerá não só desenvolvimento da ferramenta como também o desenvolvimento de novos modelos no estado-‐da-‐arte destas áreas.
