Pesquisa Aplicada `a Computac¸ ˜ao
Prof. Vivek Nigam
Aula 1 – Introduc¸ ˜ao ao Curso
Bem vindos ao curso!
Algumas Informac¸ ˜
oes Pr ´aticas
Vivek Nigam
[email protected]
Sala: LARQSS (Laborat ´orio de Arquitetura e Sistemas de
Software)
P ´agina Web
Tarefas
• Voc ˆes precisam fazer um
trabalho de pesquisa
• Voc ˆes precisam escrever um
projeto para angariar
fundos
para esta pesquisa.
• Voces precisam escrever
uma patente
sobre as
t ´ecnicas desenvolvidas durante a pesquisa.
Objetivos do Curso
Esta disciplina tem o objetivo de orientar o aluno em como
conduzir pesquisa cient´ıfica na ´area da Ci ˆencia da
Computac¸ ˜ao
, englobando diferentes aspectos referentes a
esta tarefa.
• Saber avaliar
criticamente
um trabalho cient´ıfico.
• Saber como
elaborar
uma hip ´otese;
• Saber como
validar
uma hip ´otese;
• Saber como
comunicar
os resultados obtidos;
Ementa do Curso
Trabalhos de pesquisa:
• Quais os tipos?
• Como preparar para um tipo de pesquisa?
Monografias: TCCs, TGIs, Dissertac¸ ˜oes e Teses
Elaborac¸ ˜ao e Apresentac¸ao de artigos cient´ıfico;
Escrita de Proposta de Projeto de Pesquisa para
Financiamento
Blibliografia do Curso
• Metodologia de Pesquisa para Ci ˆencia da
Computac¸ ˜ao. Raul Sidnei Wazlawick. Editora Campus.
• Como Fazer Projetos, Relat ´orios, Monografias,
Dissertac¸ ˜oes e Teses (2005). Maria Marly de Oliveira.
Editora Campos/Elsevier.
M ´etodo de Avaliac¸ ˜ao
•
Escrita e Apresentac¸ ˜ao de um Artigo Cient´ıfico
Survey/Overview
Estudos Te ´oricos ou emp´ıricos/anal´ıticos
•
Escrita e Apresentac¸ ˜ao de um Projeto de Pesquisa
Poss´ıveis Temas para o Artigo Cient´ıfico
• SAT Solvers
• Verificac¸ ˜ao de Circuitos L ´ogicos
• Protocolos de Seguranc¸a
• Datalog
• Linguagens de Programac¸ ˜ao Funcionais
• Rob ´otica
• Visualizac¸ ˜ao
• Representac¸ ˜ao de Conhecimento
• Lambda-Prolog
• L ´ogicas Temporais
• L ´ogicas M ´odais
Conflitos
Dia
21 de dezembro
, eu estarei fora para uma
colaborac¸ ˜ao. Portanto,
n ˜ao haver ´a aula de Pesquisa
Aplicada `a Computac¸ ˜ao neste dia.
Conflitos
Por favor discutam qual o melhor hor ´ario para
repor esta
aula
.
Eu gostaria que voc ˆe elegessem um
representante da
turma. Para discutir hor ´arios de provas, etc.
Dia
21 de dezembro
, eu estarei fora para uma
Construc¸ ˜ao do Saber
Foi a partir de
m ´
ultiplas obervac¸ ˜
oes, experi ˆencias e
Construc¸ ˜ao do Saber
N ˜ao se trata apenas de encontrar
uma explicac¸ ˜ao ainda
que geral, do fen ˆomeno estudado, mas definir o
princ´ıpio
que fundamenta
essa explicac¸ ˜ao geral.
Conhecimento
Sabedoria
Informac¸ ˜ao
An ´alise Cr´ıtica
Construc¸ ˜ao do Saber
´
E necess ´aria muita leitura e fundamentac¸ ˜ao /
embasamento te ´
orico.
Tipos de Pesquisa em
Ci ˆencia da Computac¸ ˜ao
De acordo com WAZLAWICK, 2009.
• Apresentac¸ ˜ao de um Produto
• Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Apresentac¸ ˜ao de um Produto
• Geralmente acontece em
´areas novas da Ci ˆencia da
Computac¸ ˜ao
• Pesquisa eminentemente explorat ´oria
Dif´ıcil comparar com trabalhos anteriores no tema, pois estes podem n ˜ao existir
´
Areas mais maduras, como Eng. de Software ou L ´ogica Computacional, podem n ˜ao aceitar pesquisa desse tipo
• Resultados da pesquisa:
“Fiz algo novo”
• Exemplos:
Ferramentas, prot ´otipos, etc.
Apresentac¸ ˜ao de um Produto
Observac¸ ˜oes:
´
E importante que a pesquisa demonstre que se est ´a
resolvendo um
problema relevante
.
• Por ser relevante, deve haver pessoas que investigaram este problema.
• Um pesquisador precisa fazer uma comparac¸ ˜ao com estes outros trabalhos!
Precisa apresentar algum
conhecimento novo
,
n ˜ao
apenas
descrever um tutorial de ferramenta.
Apresentac¸ ˜ao de um Produto
N ˜ao significa que
n ˜ao seja
divertido
desenvolver
Tipos de Pesquisa em
Ci ˆencia da Computac¸ ˜ao
De acordo com WAZLAWICK, 2009.
• Apresentac¸ ˜ao de um Produto
• Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Tipo de pesquisa mais
amadurecida
.
Consiste na apresentac¸ ˜ao de uma forma
diferente de
resolver
um problema.
Tamb ´em caracter´ıstico de ´
areas emergentes.
Trabalhos apresentados como
simples comparac¸ ˜ao entre
t ´ecnicas, em que n ˜ao se exige muito
rigor cient´ıfico
.
• Mais comparac¸ ˜oes qualitativas que quantitativas.
Observac¸ ˜oes:
Pode ser aceito para publicac¸ ˜ao desde que argumentos sejam convincentes.
Estudo de caso n ˜ao prova muita coisa, e possibilidade de
generalizar o resultado ´e responsabilidade do autor, n ˜ao do leitor. Estudo de caso pode servir para identificar falhas em situac¸ ˜oes. Resultado interessante se claramente identificado e soluc¸ ˜ao for proposta.
Trabalho t´ıpico de ´areas que n ˜ao tem grandes bases de dados
para testar teorias empiricamente, ou quando tempo e recursos s ˜ao invi ´aveis
´
E necess ´ario para que funcione:
• Ter uma boa hip ´otese de trabalho,
• Uma boa teoria constru´ıda para sustentar a hip ´otese, • Uma boa argumentac¸ ˜ao para convencer o leitor da
validade da teoria.
Hip ´otese:
• ´E o corac¸ ˜ao do trabalho, norteia o trabalho, e ser ´a testada;
• Se for mal escolhida, o trabalho pode n ˜ao alcanc¸ar objetivo;
• Hip ´otese ´e uma teoria prov ´avel, mas ainda n ˜ao demonstrada, ou suposic¸ ˜ao admiss´ıvel
Fundamentar a hip ´
otese
com estruturac¸ ˜ao do trabalho
em uma tabela comparativa;
Precisa de
boa pesquisa bibliogr ´afica
para descobrir
quais as formas correntes usuais
para resolver o
problema em quest ˜ao
.
Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Produto 1
Produto 2
Produto 3
Novo Artefato
Tipos de Pesquisa em
Ci ˆencia da Computac¸ ˜ao
De acordo com WAZLAWICK, 2009.
• Apresentac¸ ˜ao de um Produto
• Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
´
Areas
mais amadurecidas
de pesquisa
Exige que qualquer abordagem apresentada seja
comparada
quantitativamente
com outras da literatura
Para tal:
• Usa bases de dados para testes (benchmark) internacionalmente aceitos ou acess´ıveis, ou
Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Autor precisa:
• Deixar claro como aplicou cada uma das t ´ecnicas;
• O novo m ´etodo proposto n ˜ao precisa ser melhor que o estado da arte em toda e qualquer situac¸ ˜ao, mas em em determinada(s) situac¸ ˜ao(c¸ ˜oes);
• Isolar todos os fatores que possam afetar os resultados; • Comparar sua abordagem com abordagens “estado da
arte”; Na maioria dos ramos da ci ˆencia da computac¸ ˜ao,
n ˜ao faz sentido comparar como trabalhos propostos 15 anos atr ´as;
Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
O que ´e ser melhor? [Alan Bundy]
Comportamento – tem uma taxa de exito maior ou produzir resultados de melhor qualidade
• Respostas mais exatas;
• Respostas mais f ´aceis de entender;
Aplicabilidade – Pode ser usado em um maior n ´umero de situac¸ ˜oes. Efici ˆencia – ´E mais r ´apido ou usa menos espac¸o.
Depend ˆencia – ´E mais confi ´avel, ou mais seguro.
Manutenc¸ ˜ao – Pode ser atualizado ou extendido de forma mais f ´acil;
Tipos de Pesquisa em
Ci ˆencia da Computac¸ ˜ao
De acordo com WAZLAWICK, 2009.
• Apresentac¸ ˜ao de um Produto
• Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
• Apresentac¸ ˜ao de Algo Presumivelmente Melhor
Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
N´ıvel mais maduro de pesquisa nessa linha
Apresentac¸ ˜ao de dados emp´ıricos ´e relevante para a aceitac¸ ˜ao dos resultados
Trabalho ´e desenvolvido e seus resultados s ˜ao apresentados em func¸ ˜ao de testes padronizados e internacionalmente aceitos. Autor n ˜ao precisa testar outras abordagens, pois seus resultados j ´a est ˜ao publicados
Autor dever ´a buscar dados de entrada para testar sua abordagem em
banco de dados conhecidos e apresentar resultados usando
m ´etrica aceita pela comunidade;
Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Se abordagem melhor que anteriores, ela ser ´a considerada estado da arte.
T´ıpicas de boas teses de doutorado;
F ´acil de executar desde que o autor tenha uma boa hip ´otese de trabalho (n ˜ao ´e trivial):
Tipos de Pesquisa em
Ci ˆencia da Computac¸ ˜ao
De acordo com WAZLAWICK, 2009.
• Apresentac¸ ˜ao de um Produto
• Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Formas anteriores baseadas em evid ˆencias emp´ıricas, argumentac¸ ˜oes ou estudos de caso.
Outras pesquisas exigem provas matem ´aticas, de acordo com as regras da l ´ogica;
Deve ser constru´ıda uma teoria, afirmando claramente quais s ˜ao os conceitos utilizados, e mostrando que aplicac¸ ˜oes desses
conceitos leva a determinados resultados;
Experimentos emp´ıricos viram
obsoletos muito
rapidamente, enquanto um teorema
sobrevive para
sempre!
Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Exemplo: Teorema de Fermat
Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
Exemplo: Teorema de Fermat
Estilos de Pesquisa em Computac¸ ˜ao
Pesquisas Formais
• ´E exigida a elaborac¸ ˜ao de uma teoria e uma prova formal de que essa teoria ´e melhor (l ´ogica formal).
Pesquisas emp´ıricas:
• Uma nova abordagem apresentada ´e comparada com outras atrav ´es de testes aceitos pela comunidade
(m ´etodos estat´ısticos).
Pesquisas explorat ´
orias (
Position Papers
):
• N ˜ao se consegue provar uma teoria nem apresentar resultados estatisticamente aceitos.
Estilos de Pesquisa em Computac¸ ˜ao
Pesquisas Formais
Pesquisas Emp´ıricas:
Pesquisas Explorat ´
orias
Dif´ıceis de Realizar e de Refutar
Artigos de Pesquisa – Busca
Wikis (Wikipedia) s ˜ao ´uteis e interessantes:
• Mas ainda n ˜ao s ˜ao fontes cient´ıficas;
• Servem como ponto de partida para uma pesquisa sobre determinado tema.
Artigos de Pesquisa:
• Workshop (Oficina): Trabalhos ainda explorat ´orios ou com uma pequena contribuic¸ ˜ao.
• Confer ˆencias: Trabalhos contendo uma contribuic¸ ˜ao importante. Contudo devido a limitac¸ ˜oes de espac¸o,
podem n ˜ao conter todos os detalhes, mas o suficiente para convencer alguem. – Estes s ˜ao os mais importantes na Ci ˆencia da Computac¸ ˜ao.
• Revista: Trabalhos completos com uma contribuic¸ ˜ao importante. Geralmente, baseado num artigo de
Artigos de Pesquisa – Busca
M ´aquinas de Busca
• CiteSeerX (Scientific Literature Digital Library and Search Engine) – http://citeseerx.ist.psu.edu/
• The DBLP Computer Science Bibliography –
http://www.informatik.uni-trier.de/ ley/db/ • Google Scholar – http://scholar.google.com.br/
• Microsoft Academic Search –
http://academic.research.microsoft.com/
Melhor:
Na p ´agina pessoal do (co-)author.
Editoras: ACM, IEEE, Springer, Dagstuhl LIPIcs, Elsevier,
Avaliac¸ ˜ao
V ´arios Indices
• Impact Factor (de revista, confer ˆencia) • h-index (de author)
• Qualis – Bom para confer ˆencia, mas ainda muito ruim para jornais.
Melhor:
Pergunte a um especialista da
´area, e.g., o seu orientador.
Atividades
Para a pr ´
oxima aula:
• Navegue pelos portais e sites de artigos.
• Defina com o seu grupo o tema sobre o qual ir ˜ao pesquisar.
• Comece a procurar Revistas (Journals), Confer ˆencias, Simp ´osios, Workshops sobre o tema.
• Elabore uma lista dos mais interessantes
• Procure artigos dentre os itens selecionados.
• Aqueles que s ˜ao interessantes para a pesquisa tem ´atica que pretende realizar.
Poss´ıveis Temas para o Artigo Cient´ıfico
• SAT Solvers
• Verificac¸ ˜ao de Circuitos L ´ogicos
• Protocolos de Seguranc¸a
• Datalog
• Linguagens de Programac¸ ˜ao Funcionais
• Rob ´otica
• Visualizac¸ ˜ao
• Representac¸ ˜ao de Conhecimento
• Lambda-Prolog
• L ´ogicas Temporais
• L ´ogicas M ´odais
Atividades
Classifique com relac¸ ˜ao ao estilo:
• Apresentac¸ ˜ao de um Produto • Apresentac¸ ˜ao de Algo Diferente
• Apresentac¸ ˜ao de Algo Presumivelmente Melhor • Apresentac¸ ˜ao de Algo Reconhecidamente Melhor • Apresentac¸ ˜ao de uma Prova
Classifique com relac¸ ˜ao ao grupo de pesquisa:
Um pouco sobre Vivek Nigam
• 1999 – 2003: Graduac¸ ˜ao em Engenharia Eletr ˆonica no
ITA;
• 2004 (8 meses): Engenherio na SMAR Equipamentos
Eletr ˆonicos;
• 2004 – 2006: Mestrado duplo em
L ´ogica Computacional
na Alemanha e em Portugal;
• 2006 – 2009: Doutorado em
L ´ogica Computacional
na
´
Ecole Polytechnique na Franc¸a ;
• 2009 – 2010: P ´os-Doutorado em
Sistemas
Collaborativos
na UPENN nos EUA;
Um pouco sobre Vivek Nigam
• Teoria da Computac¸ao: Sistemas de provas,
Frameworks L ´ogicos
• Seguranc¸a de Protocolos: Modelos Formais para a
especificac¸ ˜ao e verificac¸ ˜ao de protocolos de seguranc¸a;
• Inform ´atica na Sa ´ude: Aplicac¸ ˜ao de M ´etodos Formais
em Investigac¸ ˜oes Cl´ınicas.
• Sem ˆantica de Linguagem de Programac¸ ˜ao: Modelos
que justifiquem a equival ˆencia de dois programas.
Muitos Projetos envolvendo uma equipe de
renome internacional
Pesquisadores
• Prof. Andre Scedrov da Universidade da Pennsylvania (Filad ´elfia):
Mais de 60 publicac¸ ˜oes A1 – B1.
• Prof. Carolyn Talcott da SRI International (S ˜ao Francisco): Mais de 50 publicac¸ ˜oes A1 – B1.
Grupo Internacional e Produc¸ ˜ao de Alta Qualidade
Publicac¸ ˜oes envolvendo Vivek Nigam – ´Ultimos dois anos:
• Revista Information and Computation – A2 (Aceito).
• Confer ˆencia LICS – A2 (2012).
• Confer ˆencia RTA – B1 (2012).
• Confer ˆencia PPDP – B1 (2011).
• Confer ˆencia LSFA (ENTCS) – B1 (2011).
• Revista Transactions on Networking – A1 (Aceito).
