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Pesquisa Aplicada à Computação Natasha Correia Queiroz Lino Iguatemi E. Fonseca Christian Azambuja Pagot CI/UFPB Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Tarefa 2 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Tarefa Voces precisam fazer um trabalho de pesquisa. 3 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Tarefa Voces precisam fazer um trabalho de pesquisa. Voces precisam escrever um projeto para angariar fundos para esta pesquisa. 4 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Tarefa Voces precisam fazer um trabalho de pesquisa. Voces precisam escrever um projeto para angariar fundos para esta pesquisa. Voces precisam escrever uma patente sobre as técnicas desenvolvidas durante a pesquisa. 5 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Tarefa Voces precisam fazer um trabalho de pesquisa. Voces precisam escrever um projeto para angariar fundos para esta pesquisa. Voces precisam escrever uma patente sobre as técnicas desenvolvidas durante a pesquisa. 6 Entretanto, como fazer isso? Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação Esta disciplina tem o objetivo de orientar o aluno em como conduzir pesquisa científica na área da Ciência da Computação, englobando diferentes aspectos referentes a esta tarefa. 7 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Ementa Trabalhos de pesquisa Tipos e preparação Monografias: TCCs, TGIs, Dissertações e Teses Elaboração e apresentação de artigo científico Elaboração de Patente Escrita de Proposta de Projeto de Pesquisa para Financiamento Atividades práticas 8 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Bibliografia Como Fazer Projetos, Relatórios, Monografias, Dissertações e Teses (2005). Maria Marly de Oliveira. Editora Campos/Elsevier. Como Fazer Pesquisa Qualitativa (2007). Maria Marly de Oliveira. Editora Vozes. A Code of Practice for Supervisors and Research Students. The University of Edinburgh. (http://www.postgrad.ed.ac.uk/RESCODE/Default.pdf) Metodologia de Pesquisa para Ciência da Computação. Raul Sidnei Wazlawick. Editora Campus. 9 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Avaliação Escrita de Artigo Científico Survey/Overview, ou Estudos empíricos/analíticos Escrita de uma Patente Atividades Práticas 10 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Metodologia Científica: Produção e Conhecimento 11 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Metodologia Científica: Produção e Conhecimento A construção de um projeto de pesquisa é um processo que requer muita disciplina, através de reflexões sistemáticas sobre a realidade empírica a ser pesquisada e a revisão de literatura pertinente ao tema que se pretende estudar. 12 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Construção do Saber 13 Foi a partir de múltiplas obervações, experiências e reflexões que Newton acabou por enunciar a lei da gravidade universal. Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Construção do Saber Não se trata apenas de encontrar uma explicação ainda que geral, do fenômeno estudado, mas definir o princípio que fundamenta essa explicação geral. É necessária muita leitura e fundamentação / embasamento teórico. 14 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Estilos de Pesquisa em Ciência da Computação 15 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Estilos de Pesquisa em Ciência da Computação De acordo com WAZLAWICK, 2009: Apresentação de um Produto Apresentação de Algo Diferente Apresentação de Algo Presumivelmente Melhor Apresentação de Algo Reconhecidamente Melhor Apresentação de uma Prova 16 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Um Produto Geralmente acontece em áreas novas da Ciência da Computação Onde procura-se apresentar algo novo Pesquisa eminentemente exploratória Difícil comparar com trabalhos anteriores no tema, pois estes podem não existir Áreas mais maduras podem não aceitar pesquisa desse tipo Resultados da pesquisa: “Fiz algo novo” Exemplo: Ferramentas, protótipos, etc. “Um novo método para análise de sistemas” 17 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Um Produto Observações: É interessante que a pesquisa demonstre que se está resolvendo um problema relevante Se é relevante alguém já o analisou sob alguma perspectiva, logo é possível compará-lo Sem comparativo dificilmente um artigo será aceito em veículo de publicação relevante Precisa apresentar algum conhecimento novo, não apenas descrever um tutorial de ferramenta Este tipo de trabalho seria mais aceito como trabalho de graduação, mas dificilmente seria aceito como trabalho de mestrado e doutorado 18 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Um Produto 19 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Estilos de Pesquisa em Ciência da Computação De acordo com WAZLAWICK, 2009: Apresentação de um Produto Apresentação de Algo Diferente Apresentação de Algo Presumivelmente Melhor Apresentação de Algo Reconhecidamente Melhor Apresentação de uma Prova 20 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Algo Diferente Tipo de pesquisa mais amadurecida Consiste na apresentação de uma forma diferente de resolver um problema Também característico de áreas emergentes Trabalhos apresentados como simples comparação entre técnicas, em que não se exige muito rigor científico Comparações qualitativas mais que quantitativas Exemplo: Técnica para realizar algo em Engenharia de Software 21 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Algo Diferente Observações: Pode ser aceito para publicação desde que argumentos sejam convincentes Estudo de caso não prova muita coisa, e possibilidade de generalizar o resultado é responsabilidade do autor, não do leitor Não há prova com rigor científico Estudo de caso pode servir para identificar falhas em situações. Resultado interessante se claramente identificado e solução for proposta Trabalho típico de áreas que não tem grandes bases de dados para testar teorias empiricamente, ou quando tempo e recursos são inviáveis 22 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Algo Diferente É necessário para que funcione: Ter uma boa hipótese de trabalho, Uma boa teoria construída para sustentar a hipótese, Uma boa argumentação para convencer o leitor da validade da teoria Hipótese: É o coração do trabalho, norteia o trabalho, e será testada Se for mal escolhida, o trabalho pode não alcançar objetivo Hipótese é uma teoria provável, mas ainda não demonstrada, ou suposição admissível Trabalho precisa mostrar que apresenta alguma melhoria em relação a outras propostas semelhantes existentes 23 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Algo Diferente Fundamentar e diminuir risco da hipótese com estruturação do trabalho em uma tabela comparativa Precisa de boa pesquisa bibliográfica para descobrir quais as formas correntes usuais para resolver o problema em questão Novo artefato diferente dos demais existentes 24 Característica 1 Característica 2 Característica 3 Característica 4 Artefato 1 X X Artefato 2 X X Artefato 3 X X X NovoArtefato X X X X Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Estilos de Pesquisa em Ciência da Computação De acordo com WAZLAWICK, 2009: Apresentação de um Produto Apresentação de Algo Diferente Apresentação de Algo Presumivelmente Melhor Apresentação de Algo Reconhecidamente Melhor Apresentação de uma Prova 25 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Algo Presumivelmente Melhor Áreas 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 acessíveis, ou Cria dados para teste par mostrar que sua abordagem é melhor que outras 26 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Algo Presumivelmente Melhor Autor precisa: Deixar claro como aplicou cada uma das técnicas Isolar todos os fatores que possam afetar os resultados Comparar sua abordagem com abordagens “estado da arte” Em computação não faz sentido comprar uma nova técnica com uma proposta 15 anos atrás O novo método proposto não precisa ser melhor que o estado da arte em toda e qualquer situação, mas em em determinada(s) situação(ções) Precisa ter uma métrica para comparação 27 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Algo Presumivelmente Melhor 28 Figure 8 Comparison with Knoll’s method. (left) Polynomial of degree 5 rendered by our method at 30 fps. With the standard settings (depth = 10 and error = 0), Knoll’s method rendered this image at ~8 fps without visible artifacts. (right) After optimization of their parameters (depth = 4 and error = 0) to reach the best possible image quality at ~30 fps. Both images rendered in a 10242 pixel screen. Interactive Isocontouring of High-Order Surfaces Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Estilos de Pesquisa em Ciência da Computação De acordo com WAZLAWICK, 2009: Apresentação de um Produto Apresentação de Algo Diferente Apresentação de Algo Presumivelmente Melhor Apresentação de Algo Reconhecidamente Melhor Apresentação de uma Prova 29 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Algo Reconhecidamente Melhor Nível mais maduro de pesquisa nessa linha Apresentação de dados empíricos é relevante para a aceitação dos resultados Trabalho é desenvolvido e seus resultados são apresentados em função de testes padronizados e internacionalmente aceitos Autor não precisa testar outras abordagens, pois seus resultados já estão publicados Autor deverá buscar dados de entrada para testar sua abordagem em banco de dados conhecido e apresentar resultados usando métrica aceita pela comunidade Experimentos podem ser repetidos 30 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de Algo Reconhecidamente Melhor Se abordagem melhor que anteriores, ela será considerada estado da arte Típicas de boas teses de doutorado Fácil de executar desde que o autor tenha uma boa hipótese de trabalho (não é trivial): Testes padrão já estão definidos Dados já estão disponíveis “Basta” implementar a abordagem e realizar os testes Exige amplo estudo do estado da arte em determinada área Exige muita reflexão sobre a forma como as técnicas são desenvolvidas para desenvolver os problemas 31 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Estilos de Pesquisa em Ciência da Computação De acordo com WAZLAWICK, 2009: Apresentação de um Produto Apresentação de Algo Diferente Apresentação de Algo Presumivelmente Melhor Apresentação de Algo Reconhecidamente Melhor Apresentação de uma Prova 32 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de uma Prova Formas anteriores baseadas em evidências empíricas, argumentações ou estudos de caso Outras pesquisas exigem provas matemáticas, de acordo com as regras da lógica Por exemplo: Métodos Formais Compiladores Deve ser construída uma teoria, afirmando claramente quais são os conceitos utilizados, e mostrando que aplicações desses conceitos leva a determinados resultados 33 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de uma Prova Exemplo: O teorema de Fermat. 34 Não existe nenhum conjunto de inteiros positivos x, y, z e n com n maior que 2 que satisfaça xn + yn = zn Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Apresentação de uma Prova Andrew Wiles 35 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Estilos de Pesquisa em Computação 36 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Estilos de Pesquisa em Computação Pesquisas formais: É exigida a elaboração de uma teoria e uma prova formal de que essa teoria é correta (lógica formal) Pesquisas empíricas: Uma nova abordagem apresentada é comparada com outras através de testes aceitos pela comunidade (métodos estatísticos) Pesquisas exploratórias: Não se consegue provar uma teoria nem apresentar resultados estatisticamente aceitos. Estudos de caso, análises qualitativas e pesquisas exploratórias em áreas emergentes (argumentação) 37 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Estilos de Pesquisa em Computação 38 Pesquisas formais Pesquisas empíricas Pesquisas exploratórias Difíceis de realizar e refutar. Fáceis de realizar e refutar. Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Artigos Científicos - Busca 39 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Artigos Científicos - Busca Wikis (Wikipedia) são úteis e interessantes: Mas não são fontes científicas Servem como ponto de partida para uma pesquisa sobre determinado tema Solução: Artigos científicos 40 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Artigos Científicos - Busca Engenhos de busca científicos: CiteSeerX (Scientific Literature Digital Library and Search Engine) http://citeseerx.ist.psu.edu/ Google Scholar (Google Acadêmico) http://scholar.google.com.br/ Microsoft Academic Search http://academic.research.microsoft.com/ 41 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Artigos Científicos - Busca Portais: Periódicos da CAPES: http://www.periodicos.capes.gov.br Lecture Notes in Computer Science: http://www.springer.com/computer/lncs?SGWID=0-164-0-0-0 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Publications and Standards: http://www.ieee.org/publications_standards/index.html ACM (Association for Computer Machinery) http://www.acm.org/publications 42 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Artigos Científicos - Avaliação Muitas publicações nacionais e internacionais em: Conferências Simpósios Workshops Revistas (Journals) Patentes (propriedade intelectual) Como avaliá-las: Qualis (Brasil) http://www.capes.gov.br/avaliacao/qualis Fator de Impacto/Impact Factor (Internacional): Medida que reflete o número médio de citações de artigos publicados (JCR: http://thomsonreuters.com/products_services/science/science_products/a-z/journal_citation_reports) 43 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Atividade (Categoria: Outros) Para a próxima aula: Navegue pelo portais e sites de artigos para obter informação e se familiarizar Defina com seu grupo o tema sobre o qual irão pesquisar Comece a procurar Revistas (Journals), Conferências, Simpósios, Workshops sobre o tema Elabore uma lista dos mais interessantes Procure artigos dentre os items selecionados Aqueles que são interessantes para a pesquisa temática que pretende realizar Selecione os artigos mais relevantes para ler e fazer resumo (mínimo de 1 por participante do grupo) 44 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática Atividade (Categoria: Outros) Classificar os artigos: de acordo com estilo em: Apresentação de um Produto Apresentação de Algo Diferente Apresentação de Algo Presumivelmente Melhor Apresentação de Algo Reconhecidamente Melhor Apresentação de uma Prova nos grupos de pesquisa: Formal, Empírica ou Exploratória 45 Universidade Federal da Paraíba Centro de Informática
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