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Engenharia de Computação ·
Análise de Algoritmos
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Global Solution Algoritmos de Alta Performance 1º semestre 2023 Analisador Automático do Solo A FIAP se uniu à Kraft Heinz à Microsoft e à ONG CaçaFome para por meio da tecnologia promover ações para reduzir a fome global a escassez de alimentos e promover a agricultura sustentável A fome mundial e a escassez de alimentos são problemas complexos e urgentes que afetam milhões de pessoas em todo o mundo A ONU em seu conjunto de Objetivos de Desenvolvimento Sustentável ODS inclui o ODS 2 Fome Zero e Agricultura Sustentável como uma meta para erradicar a fome e promover sistemas agrícolas sustentáveis até 2030 Nesse contexto a tecnologia e a inovação têm um papel fundamental a desempenhar no combate à fome mundial e à escassez de alimentos As IAs generativas são uma dessas tecnologias promissoras que podem ajudar a solucionar esses problemas Estas IAs são capazes de gerar imagens texto e até mesmo som de forma autônoma com base em um conjunto de dados de entrada Muitas vezes chamado de celeiro do mundo a incorporação de soluções tecnológicas ao nosso agronegócio pode por exemplo ampliar ainda mais a produção agrícola brasileira Com o avanço da agricultura de precisão muitos já são os sensores que podem ser utilizados pelo agricultor em sua propriedade Estes sensores fornecem dados que ajudam os agricultores a monitorar e otimizar as culturas bem como adaptarse a fatores ambientais variáveis relacionados especificamente aos solos Uma forma de realizar o sensoriamento do solo é com o uso de sensores eletroquímicos Esses sensores fornecem informações essenciais para a agricultura tais como pH e níveis de nutrientes do solo Dotados de GPS estes sensores ajudam a mapear os dados químicos de toda a propriedade Os sensores de condutividade elétrica aparente CEa são capazes de medir a capacidade do solo de conduzir eletricidade Conhecendo a condutividade elétrica do solo temse informações sobre a sua salinidade e o teor de umidade Os sensores que medem a concentração de nutrientes essenciais no solo como nitrogênio fósforo potássio e micronutrientes fornecem informações sobre a disponibilidade de nutrientes para as plantas Utilizando esses sensores podese realizar a leitura das medidas e com isso o agricultor pode ter todas as recomendações otimizadas de irrigação eou fornecimento de elementos químicos para a áreas específicas possibilitando a máxima produção com menor custo Além de todas as vantagens citadas com o problema crescente da escassez de água tem sido mostrado que é necessário economizar até mesmo quando o assunto é aumentar a produtividade na produção de alimentos Com a aplicação do sistema de irrigação inteligente além de economizar água e reduzir o custo para os agricultores há também um aumento na produção das lavouras O uso de um sistema de Inteligência Artificial possibilita que uma aplicação receba leituras dos sensores a fim de avaliar a necessidade e o volume de água a ser lançada pelos irrigadores de forma a maximizar os efeitos da irrigação sobretudo o tempo de retenção de umidade pelo solo Um exemplo de possíveis medidas e coordenadas é apresentado na tabela a seguir ID Coordenadas Medida de Umidade pH 0 ID 475544210034 47o5544W21o0034S 44 63 1 ID 475542210035 47o5542W21o0035S 43 58 2 ID 475539210031 47o5539W21o0037S 39 65 3 ID 475544210039 47o5544W21o0039S 38 72 A partir da análise das medidas recebidas a IA generativa indicará quais são as ações mais apropriadas a serem executadas visando aumentar a produtividade da cultura em questão Neste sistema no campo de cultivo cada sensor é identificado por um código ID gerado a partir da latitude e da longitude do local de instalação do sensor Por exemplo 19º5515 S e 43º5616 W ID 195515435616 Para cadastrar todos os sensores que são instalados no campo armazene em um vetor cada registro de sensor formado pelos campos ID pH e umidade Sabese que no máximo serão instalados 20 sensores mapaSensores A medida de pH é importante pois a acidez ou a alcalinidade do solo pode indicar problemas com pragas ou enfraquecimento da plantação Assim todos os dias são registrados os IDs dos sensores onde a medida de pH esteja fora do intervalo 55 a 65 Esses locais IDs são armazenados em um vetor chamado pHalterado Ao término de 3 dias de medidas realizadas um engenheiro agrônomo irá pessoalmente ao local analisar vários aspetos que podem estar levando à alteração do pH Para tanto vai aos locais indicados pelo vetor pHAlterado Neste contexto considere que seu time formado por Engenheirosas da Computação é responsável pelo desenvolvimento desta solução Como o sistema ainda está em fase de desenvolvimento o teste do seu módulo será feito da seguinte forma 1 10 ponto Preencha um vetor com 20 registros de sensores mapaSensores com números aleatórios conforme valores abaixo Na faixa 4600 a 4799 para o ID de cada sensor Na faixa de 40 a 80 para o pH e Na faixa de 20 a 90 para umidade 2 10 ponto Considerando que os valores de medidas de pH e umidade gerados no item anterior sejam do 1º dia da semana armazene no vetor pHAlterado os IDs dos locais onde o pH está fora do intervalo 3 10 ponto Para simular o 2º dia da semana de medidas gere aleatoriamente outros valores apenas para as medidas de umidade e pH para cada sensor que são os mesmos gerados no item 1 alterando os valores do vetor mapaSensores O mapa de sensores armazena apenas a umidade e pH registrado no dia suponha que as medidas dos dias anteriores estão sendo armazenadas em uma planilha salva em cada dia 4 10 ponto Armazene no vetor pHAlterado apenas os novos IDs dos locais onde o pH está fora do intervalo no 2º dia da semana Isto é se um determinado ID gerado no 2º dia da semana já estiver presente no vetor pHAlterado ele pode ser descartado 5 10 ponto Repita o item 4 para os restantes da semana completando 3 dias apresente os Ids dos sensores presentes no vetor pHalterado a cada dia Uma outra necessidade desse sistema é a análise das medidas escolhidas pelo engenheiro agrônomo Assim devese permitir que sejam realizadas consultas à cada registro de sensor pesquisando pelo ID Para implementar essa funcionalidade no sistema 6 20 pontos Implemente a ordenação dos valores do vetor mapaSensores pelo atributo ID de acordo com a solicitação do usuário Para tanto implemente uma interface com o usuário para solicitar a forma de ordenação desejada 1 ordem crescente e 2 ordem decrescente 7 20 pontos Implemente uma interface com o usuário para permitir que o usuário indique o ID de um determinado sensor desejado e utilizando busca binária retorne o índice do registro desse sensor no vetor mapaSensores OU a mensagem Sensor não disponível 8 10 ponto Na implementação desta interface todos os valores de entrada fornecidos pelo usuários devem ser consistidos Instruções de Entrega No portal do aluno em entrega de trabalhos da disciplina Algoritmos de Alta Performance deve ser feito upload do arquivo zipado contendo o arquivo do projeto JAVA exportado Como comentário da aplicação devem ser identificados TODOS os membros do grupo Não será possível inserir membros do grupo após a entrega DATA DE ENTREGA 07062023 até as 2355 IAs generativas Inovação e Tecnologia ajudando a solucionar os problemas da fome mundial e da escassez de alimentos promovendo a agricultura sustentável A fome mundial e a escassez de alimentos são problemas complexos e urgentes que afetam milhões de pessoas em todo o mundo A ONU em seu conjunto de Objetivos de Desenvolvimento Sustentável ODS inclui o ODS 2 Fome Zero e Agricultura Sustentável como uma meta para erradicar a fome e promover sistemas agrícolas sustentáveis até 2030 Fatos sobre a Fome Em 2020 entre 720 milhões e 811 milhões de pessoas em todo o mundo estavam sofrendo de fome cerca de 161 milhões a mais do que em 2019 Também em 2020 impressionantes 24 bilhões de pessoas ou mais de 30 da população mundial estavam moderadas ou severamente em insegurança alimentar sem acesso regular a alimentos adequados Globalmente 1492 milhões de crianças com menos de 5 anos de idade ou 220 do total estavam sofrendo de retardo de crescimento nanismo baixa estatura para a idade em 2020 Para alcançar a meta de uma redução de 5 no número de crianças com retardo de crescimento até 2025 a taxa atual de declínio anual 21 deve dobrar para 39 Em 2020 a caquexia baixo peso para a estatura afetou 454 milhões ou 67 das crianças com menos de 5 anos de idade A parcela de países sobrecarregados por preços elevados de alimentos que havia sido relativamente estável desde 2016 aumentou drasticamente de 16 em 2019 para 47 em 2020 As metas da ODS2 são Até 2030 acabar com a fome e garantir o acesso de todas as pessoas em particular os pobres e pessoas em situações vulneráveis incluindo crianças a alimentos seguros nutritivos e suficientes durante todo o ano Até 2030 acabar com todas as formas de mánutrição incluindo atingir até 2025 as metas acordadas internacionalmente sobre nanismo e caquexia em crianças menores de cinco anos de idade e atender às necessidades nutricionais dos adolescentes mulheres grávidas e lactantes e pessoas idosas Até 2030 dobrar a produtividade agrícola e a renda dos pequenos produtores de alimentos particularmente das mulheres povos indígenas agricultores familiares pastores e pescadores inclusive por meio de acesso seguro e igual à terra outros recursos produtivos e insumos conhecimento serviços financeiros mercados e oportunidades de agregação de valor e de emprego não agrícola Até 2030 garantir sistemas sustentáveis de produção de alimentos e implementar práticas agrícolas resilientes que aumentem a produtividade e a produção que ajudem a manter os ecossistemas que fortaleçam a capacidade de adaptação às mudanças climáticas às condições meteorológicas extremas secas inundações e outros desastres e que melhorem progressivamente a qualidade da terra e do solo Até 2020 manter a diversidade genética de sementes plantas cultivadas animais de criação e domesticados e suas respectivas espécies selvagens inclusive por meio de bancos de sementes e plantas diversificados e bem geridos em nível nacional regional e internacional e garantir o acesso e a repartição justa e equitativa dos benefícios decorrentes da utilização dos recursos genéticos e conhecimentos tradicionais associados como acordado internacionalmente Nesse contexto a tecnologia e a inovação têm um papel fundamental a desempenhar no combate à fome mundial e à escassez de alimentos As IAs generativas são uma dessas tecnologias promissoras que podem ajudar a solucionar esses problemas Essas IAs são capazes de gerar imagens texto e até mesmo som de forma autônoma com base em um conjunto de dados de entrada Na agricultura as IAs generativas podem ser utilizadas para criar modelos de cultivo mais eficientes e sustentáveis permitindo o cultivo de alimentos em áreas antes consideradas inadequadas para a agricultura Por exemplo as IAs podem ser usadas para prever condições climáticas e de solo a fim de melhorar o manejo do cultivo e reduzir o desperdício de água e outros recursos naturais Além disso as IAs generativas também podem ser usadas para ajudar a resolver problemas de segurança alimentar em regiões remotas ou de difícil acesso por meio da criação de modelos de agricultura vertical aquaponia e hidroponia que podem ser utilizados para cultivar alimentos em ambientes fechados e controlados com eficiência e produtividade A tecnologia e a inovação também podem ajudar a melhorar a distribuição de alimentos desde a colheita até a entrega aos consumidores As IAs generativas podem ser usadas para criar modelos de logística eficientes reduzindo o desperdício de alimentos e os custos de transporte As IAs generativas têm um enorme potencial para ajudar a solucionar os problemas da fome mundial e da escassez de alimentos promovendo a agricultura sustentável Combinadas com outras tecnologias e inovações podem ajudar a alcançar o ODS 2 da ONU e garantir um futuro alimentar sustentável para todos
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Global Solution Algoritmos de Alta Performance 1º semestre 2023 Analisador Automático do Solo A FIAP se uniu à Kraft Heinz à Microsoft e à ONG CaçaFome para por meio da tecnologia promover ações para reduzir a fome global a escassez de alimentos e promover a agricultura sustentável A fome mundial e a escassez de alimentos são problemas complexos e urgentes que afetam milhões de pessoas em todo o mundo A ONU em seu conjunto de Objetivos de Desenvolvimento Sustentável ODS inclui o ODS 2 Fome Zero e Agricultura Sustentável como uma meta para erradicar a fome e promover sistemas agrícolas sustentáveis até 2030 Nesse contexto a tecnologia e a inovação têm um papel fundamental a desempenhar no combate à fome mundial e à escassez de alimentos As IAs generativas são uma dessas tecnologias promissoras que podem ajudar a solucionar esses problemas Estas IAs são capazes de gerar imagens texto e até mesmo som de forma autônoma com base em um conjunto de dados de entrada Muitas vezes chamado de celeiro do mundo a incorporação de soluções tecnológicas ao nosso agronegócio pode por exemplo ampliar ainda mais a produção agrícola brasileira Com o avanço da agricultura de precisão muitos já são os sensores que podem ser utilizados pelo agricultor em sua propriedade Estes sensores fornecem dados que ajudam os agricultores a monitorar e otimizar as culturas bem como adaptarse a fatores ambientais variáveis relacionados especificamente aos solos Uma forma de realizar o sensoriamento do solo é com o uso de sensores eletroquímicos Esses sensores fornecem informações essenciais para a agricultura tais como pH e níveis de nutrientes do solo Dotados de GPS estes sensores ajudam a mapear os dados químicos de toda a propriedade Os sensores de condutividade elétrica aparente CEa são capazes de medir a capacidade do solo de conduzir eletricidade Conhecendo a condutividade elétrica do solo temse informações sobre a sua salinidade e o teor de umidade Os sensores que medem a concentração de nutrientes essenciais no solo como nitrogênio fósforo potássio e micronutrientes fornecem informações sobre a disponibilidade de nutrientes para as plantas Utilizando esses sensores podese realizar a leitura das medidas e com isso o agricultor pode ter todas as recomendações otimizadas de irrigação eou fornecimento de elementos químicos para a áreas específicas possibilitando a máxima produção com menor custo Além de todas as vantagens citadas com o problema crescente da escassez de água tem sido mostrado que é necessário economizar até mesmo quando o assunto é aumentar a produtividade na produção de alimentos Com a aplicação do sistema de irrigação inteligente além de economizar água e reduzir o custo para os agricultores há também um aumento na produção das lavouras O uso de um sistema de Inteligência Artificial possibilita que uma aplicação receba leituras dos sensores a fim de avaliar a necessidade e o volume de água a ser lançada pelos irrigadores de forma a maximizar os efeitos da irrigação sobretudo o tempo de retenção de umidade pelo solo Um exemplo de possíveis medidas e coordenadas é apresentado na tabela a seguir ID Coordenadas Medida de Umidade pH 0 ID 475544210034 47o5544W21o0034S 44 63 1 ID 475542210035 47o5542W21o0035S 43 58 2 ID 475539210031 47o5539W21o0037S 39 65 3 ID 475544210039 47o5544W21o0039S 38 72 A partir da análise das medidas recebidas a IA generativa indicará quais são as ações mais apropriadas a serem executadas visando aumentar a produtividade da cultura em questão Neste sistema no campo de cultivo cada sensor é identificado por um código ID gerado a partir da latitude e da longitude do local de instalação do sensor Por exemplo 19º5515 S e 43º5616 W ID 195515435616 Para cadastrar todos os sensores que são instalados no campo armazene em um vetor cada registro de sensor formado pelos campos ID pH e umidade Sabese que no máximo serão instalados 20 sensores mapaSensores A medida de pH é importante pois a acidez ou a alcalinidade do solo pode indicar problemas com pragas ou enfraquecimento da plantação Assim todos os dias são registrados os IDs dos sensores onde a medida de pH esteja fora do intervalo 55 a 65 Esses locais IDs são armazenados em um vetor chamado pHalterado Ao término de 3 dias de medidas realizadas um engenheiro agrônomo irá pessoalmente ao local analisar vários aspetos que podem estar levando à alteração do pH Para tanto vai aos locais indicados pelo vetor pHAlterado Neste contexto considere que seu time formado por Engenheirosas da Computação é responsável pelo desenvolvimento desta solução Como o sistema ainda está em fase de desenvolvimento o teste do seu módulo será feito da seguinte forma 1 10 ponto Preencha um vetor com 20 registros de sensores mapaSensores com números aleatórios conforme valores abaixo Na faixa 4600 a 4799 para o ID de cada sensor Na faixa de 40 a 80 para o pH e Na faixa de 20 a 90 para umidade 2 10 ponto Considerando que os valores de medidas de pH e umidade gerados no item anterior sejam do 1º dia da semana armazene no vetor pHAlterado os IDs dos locais onde o pH está fora do intervalo 3 10 ponto Para simular o 2º dia da semana de medidas gere aleatoriamente outros valores apenas para as medidas de umidade e pH para cada sensor que são os mesmos gerados no item 1 alterando os valores do vetor mapaSensores O mapa de sensores armazena apenas a umidade e pH registrado no dia suponha que as medidas dos dias anteriores estão sendo armazenadas em uma planilha salva em cada dia 4 10 ponto Armazene no vetor pHAlterado apenas os novos IDs dos locais onde o pH está fora do intervalo no 2º dia da semana Isto é se um determinado ID gerado no 2º dia da semana já estiver presente no vetor pHAlterado ele pode ser descartado 5 10 ponto Repita o item 4 para os restantes da semana completando 3 dias apresente os Ids dos sensores presentes no vetor pHalterado a cada dia Uma outra necessidade desse sistema é a análise das medidas escolhidas pelo engenheiro agrônomo Assim devese permitir que sejam realizadas consultas à cada registro de sensor pesquisando pelo ID Para implementar essa funcionalidade no sistema 6 20 pontos Implemente a ordenação dos valores do vetor mapaSensores pelo atributo ID de acordo com a solicitação do usuário Para tanto implemente uma interface com o usuário para solicitar a forma de ordenação desejada 1 ordem crescente e 2 ordem decrescente 7 20 pontos Implemente uma interface com o usuário para permitir que o usuário indique o ID de um determinado sensor desejado e utilizando busca binária retorne o índice do registro desse sensor no vetor mapaSensores OU a mensagem Sensor não disponível 8 10 ponto Na implementação desta interface todos os valores de entrada fornecidos pelo usuários devem ser consistidos Instruções de Entrega No portal do aluno em entrega de trabalhos da disciplina Algoritmos de Alta Performance deve ser feito upload do arquivo zipado contendo o arquivo do projeto JAVA exportado Como comentário da aplicação devem ser identificados TODOS os membros do grupo Não será possível inserir membros do grupo após a entrega DATA DE ENTREGA 07062023 até as 2355 IAs generativas Inovação e Tecnologia ajudando a solucionar os problemas da fome mundial e da escassez de alimentos promovendo a agricultura sustentável A fome mundial e a escassez de alimentos são problemas complexos e urgentes que afetam milhões de pessoas em todo o mundo A ONU em seu conjunto de Objetivos de Desenvolvimento Sustentável ODS inclui o ODS 2 Fome Zero e Agricultura Sustentável como uma meta para erradicar a fome e promover sistemas agrícolas sustentáveis até 2030 Fatos sobre a Fome Em 2020 entre 720 milhões e 811 milhões de pessoas em todo o mundo estavam sofrendo de fome cerca de 161 milhões a mais do que em 2019 Também em 2020 impressionantes 24 bilhões de pessoas ou mais de 30 da população mundial estavam moderadas ou severamente em insegurança alimentar sem acesso regular a alimentos adequados Globalmente 1492 milhões de crianças com menos de 5 anos de idade ou 220 do total estavam sofrendo de retardo de crescimento nanismo baixa estatura para a idade em 2020 Para alcançar a meta de uma redução de 5 no número de crianças com retardo de crescimento até 2025 a taxa atual de declínio anual 21 deve dobrar para 39 Em 2020 a caquexia baixo peso para a estatura afetou 454 milhões ou 67 das crianças com menos de 5 anos de idade A parcela de países sobrecarregados por preços elevados de alimentos que havia sido relativamente estável desde 2016 aumentou drasticamente de 16 em 2019 para 47 em 2020 As metas da ODS2 são Até 2030 acabar com a fome e garantir o acesso de todas as pessoas em particular os pobres e pessoas em situações vulneráveis incluindo crianças a alimentos seguros nutritivos e suficientes durante todo o ano Até 2030 acabar com todas as formas de mánutrição incluindo atingir até 2025 as metas acordadas internacionalmente sobre nanismo e caquexia em crianças menores de cinco anos de idade e atender às necessidades nutricionais dos adolescentes mulheres grávidas e lactantes e pessoas idosas Até 2030 dobrar a produtividade agrícola e a renda dos pequenos produtores de alimentos particularmente das mulheres povos indígenas agricultores familiares pastores e pescadores inclusive por meio de acesso seguro e igual à terra outros recursos produtivos e insumos conhecimento serviços financeiros mercados e oportunidades de agregação de valor e de emprego não agrícola Até 2030 garantir sistemas sustentáveis de produção de alimentos e implementar práticas agrícolas resilientes que aumentem a produtividade e a produção que ajudem a manter os ecossistemas que fortaleçam a capacidade de adaptação às mudanças climáticas às condições meteorológicas extremas secas inundações e outros desastres e que melhorem progressivamente a qualidade da terra e do solo Até 2020 manter a diversidade genética de sementes plantas cultivadas animais de criação e domesticados e suas respectivas espécies selvagens inclusive por meio de bancos de sementes e plantas diversificados e bem geridos em nível nacional regional e internacional e garantir o acesso e a repartição justa e equitativa dos benefícios decorrentes da utilização dos recursos genéticos e conhecimentos tradicionais associados como acordado internacionalmente Nesse contexto a tecnologia e a inovação têm um papel fundamental a desempenhar no combate à fome mundial e à escassez de alimentos As IAs generativas são uma dessas tecnologias promissoras que podem ajudar a solucionar esses problemas Essas IAs são capazes de gerar imagens texto e até mesmo som de forma autônoma com base em um conjunto de dados de entrada Na agricultura as IAs generativas podem ser utilizadas para criar modelos de cultivo mais eficientes e sustentáveis permitindo o cultivo de alimentos em áreas antes consideradas inadequadas para a agricultura Por exemplo as IAs podem ser usadas para prever condições climáticas e de solo a fim de melhorar o manejo do cultivo e reduzir o desperdício de água e outros recursos naturais Além disso as IAs generativas também podem ser usadas para ajudar a resolver problemas de segurança alimentar em regiões remotas ou de difícil acesso por meio da criação de modelos de agricultura vertical aquaponia e hidroponia que podem ser utilizados para cultivar alimentos em ambientes fechados e controlados com eficiência e produtividade A tecnologia e a inovação também podem ajudar a melhorar a distribuição de alimentos desde a colheita até a entrega aos consumidores As IAs generativas podem ser usadas para criar modelos de logística eficientes reduzindo o desperdício de alimentos e os custos de transporte As IAs generativas têm um enorme potencial para ajudar a solucionar os problemas da fome mundial e da escassez de alimentos promovendo a agricultura sustentável Combinadas com outras tecnologias e inovações podem ajudar a alcançar o ODS 2 da ONU e garantir um futuro alimentar sustentável para todos