Thiago de Castro Martins.

O projeto DGT.3 pretende estudar infraestruturas data-centric que possam dar suporte à redução ou até mesmo eliminação da tripulação em FPSO. Para tanto, as infraestruturas data-centric tratarão de coletar a maior quantidade de dados possível gerados pela rede de sensores em FPSO de modo a permitir a realização remota de operações e aumentar a produtividade da tripulação restante.

O "offshore of tomorrow" está sendo definido em nossa geração. Despertados pelas mudanças climáticas, fomos conscientizados de que a exploração de combustíveis fósseis para uso exclusivo de energia térmica não pode ser sustentável em um futuro distante. O efeito que a humanidade tem desempenhado na mudança do clima do planeta pela emissão de gases de efeito estufa é uma agenda premente para muitos, senão todos os países comprometidos com o futuro de suas gerações. A COP26 em Glasgow 2021 foi fundamental - especialmente durante a pandemia - para garantir que as mudanças climáticas devem ser enfrentadas por uma transição intensiva na geração e consumo de energia. Está bem estabelecido que a humanidade continuará consumindo cada vez mais energia pelo simples fato de que a população mundial crescerá e a demanda de energia sempre aumentará. Mas a transição de um mix de energia baseado em carbono para um mix de energia completamente limpo é algo que não podemos alcançar em um momento; requer um processo que começa com geração de energia mais limpa e substituição por processos mais eficientes. A indústria offshore é primordial para essa transição, não apenas porque explora petróleo e gás alimentando hidrocarbonetos em nossos sistemas, mas também porque mostra um enorme potencial para desempenhar um papel significativo na transição energética. Assim, o "offshore de amanhã" não significa o fim da exploração offshore. Pelo contrário, significa o renascimento de um setor com mais ciência e tecnologia, aplicando novas operações, produtos e processos. Muitos acreditam que a energia do futuro será fortemente baseada no hidrogênio. Muitos terão como alvo a descarbonização dos processos atuais enquanto o desenvolvimento de novos processos para capturar, armazenar e transformar carbono está em desenvolvimento. Muitos esperam que a energia renovável oceânica desempenhe um papel importante na redução da pegada de carbono de todos os sistemas offshore. Enquanto escrevemos esta proposta, várias dessas áreas estão sendo desenvolvidas por centros de pesquisa. Possivelmente o "offshore de amanhã" será bem diferente do que vemos hoje. Alguns podem dizer que a glória da indústria offshore é coisa do passado. Nós, por outro lado, acreditamos que os avanços tecnológicos e científicos alimentarão o desenvolvimento de um setor industrial promissor, talvez revolucionário. A proposta da OTIC reunirá o melhor da comunidade científica e tecnológica brasileira, unida pela tríplice hélice de academia, indústria e governo, para enfrentar a grande questão com vitórias rápidas e soluções disruptivas de longo prazo. Muitos profissionais participaram das revoluções offshore anteriores no Brasil, como a exploração de águas ultraprofundas e os reservatórios do pré-sal, mas os pesquisadores que reunimos na OTIC vão olhar para frente com um foco claro em soluções para descarbonização, operações seguras e impacto ambiental. A OTIC fornecerá suporte educacional, científico e tecnológico para inovar "o offshore de amanhã". Existem dois objetivos principais para o centro com base na principal expectativa da indústria offshore de hoje: * Descarbonização de todas as operações de EP offshore visando emissão zero de GEE. * Segurança das operações visando zero acidentes envolvendo vítimas humanas e ambientais. Portanto, os 28 projetos originais da OTIC estão organizados nos seguintes cinco programas conectados para atingir esses objetivos, relacionando fortemente a segurança humana e ambiental no contexto das mudanças climáticas. - NPO - Novos Processos e Operações- LCP - Energia de Baixo Carbono- DGT - Transformação Digital - NMT - Novos Materiais e Nanotecnologia - HSE - Saúde, Segurança, Meio Ambiente e Economia Circular.

Sistemas Oceânicos de Energia (Ocean Energy Systems - OES) são instalações móveis e fixas (estas últimas tanto flutuantes quanto afixadas ao leito oecânico) que suportam prospeção, extração, armazenamento e exploração em geral de fontes de energia. Exemplos são Unidades Flutuantes de Produção, Armazenamento e Transferência (Floating Production, Storage and Offloading - FPSO) para extração de hidrocarbonetos, fazendas de energia eólica oceânicas, navios tanque para transporte de óleo e gás, entre outros. Tais instalações possuem uma enorme complexidade, que surge não somente dos já complexos processos centrais de sua operação, mas também da necessidade de executar tais processos com um mínimo suporte de terra. De fato, enquanto uma instalação terrestre pode contar com fornecimento constante de energia, transferência imediata de produção, reposição rápida de peças defeituosas, entre outros, um OES não conta com nada disso. Mais grave, um OES não conta com instalações externas de suporte à tripulação, como residência, alimentação e cuidados médicos que são trivialmente acessíveis em terra.Deseja-se assim eliminar ao máximo a tripulação embarcada em um OES e, se possível, embarcar especialistas somente para executar tarefas pontuais quando forem incontornáveis.Este projeto pretende fornecer infraestrutura de Realidade Virtual e Aumentada para planejamento, treinamento e suporte à execução local de tarefas de especialistas em OES, com ênfase na segurança do especialista.

Desenvolver técnicas para estimativa baseada em dados e em física. Novos sensores para variáveis que não podem ser medidas diretamente. Será aplicada aos FPSOs de hoje, utilizando dados disponíveis nos gêmeos digitais, com otimização da operação, monitoramento do impacto ambiental e melhoria da segurança. Pode ser usada na operação não tripulada dos FPSOs de próxima geração, melhorando a consciência situacional dos operadores remotos.

Problemas de vibrações, trincas e quebras de elementos de unidades geradoras exigem a reavaliação estrutural dos elementos afetados para manter a segurança, confiabilidade e disponibilidade dos elementos de máquina. As técnicas de otimização integradas ao método de elementos finitos é uma ferramenta muito poderosa utilizada para projeto. Neste P&D, a mesma técnica foi utilizada para a manutenção, e neste caso foram consideradas novas características de geometria (particularmente as superfícies de suavização entre a superfície da pá e a saia e a superfície da pá e a coroa). Assim, foi desenvolvida uma nova metodologia integrativa que realiza a simulação-otimização para determinar os raios que reduzem a máxima tensão sobre a superfície na presença de escoamento utilizando uma técnica de interação fluído-estrutura. Para o caso em que o modelo CAD da superfície da turbina não esteja disponível, foi desenvolvido uma nova técnica que reconstrói o modelo CAD utilizando o software BladeGen a partir de uma nuvem de pontos. Para facilitar a visualização dos resultados obtidos (como tensões e pressão na estrutura, ou campo de velocidades e pressão no fluído) foi desenvolvido um sistema de visualização imersiva em realidade virtual. As técnicas desenvolvidas foram aplicadas para estudar o problema de trincas na junção da tubulação com o cabeçote Kaplan. Neste último estudo, medições experimentais de tensão mecânica e de frequência de ressonância foram fornecidas pela CESP.

O projeto trata da criação de kit de robótica e material didático para ensino por aprendizagem invertida de robótica móvel, especificamente os conceitos de navegação probabilística.

Mesmo com sua abundância em recursos hídricos, extensa costa litorânea e clima favorável para o desenvolvimento da atividade de aquicultura, o Brasil utiliza apenas 0,3 das suas águas continentais para a produção de pescado, sendo apontado como o único país capaz de competir em produção com a China, líder mundial absoluto. Nacionalmente, é o ramo do agronegócio com maior crescimento nos últimos cinco anos, a uma taxa média de 10 a.a. Entretanto, existem ainda gargalos para seu pleno desenvolvimento, a saber a falta de mão-de-obra especializada, o planejamento sustentável do setor e os custos com ração, que representam cerca de 70 dos custos totais de produção. Diante deste cenário, o presente projeto foca na piscicultura brasileira de tilápias, pela sua expressividade produtiva, carência tecnológicadisposição geográfica estratégica. Será desenvolvido um sistema que monitora a voracidade dos peixes para avaliar a quantidade de ração necessária, maximizando a taxa de conversão alimentar dos empreendimentos. A partir disso, espera-se uma economia de 15 nos gastos com alimentação. Trata-se de um produto escalável e padronizado, que gera economia no principal custo de produção e minimiza o impacto ambiental devido ao excesso de nutrientes no ecossistema. Atualmente, não existem soluções especializadas para este mercado, uma vez que a tecnologia estrangeira foca em outros métodos produtivos, como a salmonicultura, truticultura, e nacionalmente ainda não se dispõe de ferramentas inteligentes que façam dosagem de alimento para as pisciculturas. Assim, espera-se contribuir para o crescimento do setor, reduzir o impacto ambiental e facilitar o acesso do consumidor final à proteína animal diversificada, através da redução dos preços.

Empresas e governos têm visto a transformação digital (ou digitização) de processos e serviços como meio de alcançar maior produtividade, maior eficácia e de aumentar a customização dos produtos, serviços e processos ofertados à sociedade. A melhoria de desempenho e a diferenciação decorrentes dessa transformação ainda não foram totalmente capturadas pelas empresas e pela administração pública. De maneira geral, as soluções demandadas pela transformação digital de cidades ou de processos de manufatura combinam serviços avançados de conectividade e automação, computação em nuvem, sensores dedicados, impressão 3D, capacidade de conexão, processos computadorizados, algoritmos inteligentes e Internet das Coisas. O processo de implantação dessa transformação no país requer o esforço combinado de empresas, governo e Instituições de Ciência e Tecnologia - ICTs - de referência. Entende-se que o IPT esteja apto a se tornar uma destas ICTs de referência. Nesse Plano de Desenvolvimento Institucional de Pesquisa - PDIP, a Instituição se propõe a abordar o tema Transformação Digital por dois eixos de pesquisa - Manufatura Avançada e Cidades Inteligentes e Sustentáveis - que se coadunam com a missão do Instituto de desenvolver e aplicar soluções tecnológicas para aumentar a competitividade das empresas e promover a qualidade de vida da população. Para tal será necessário ampliar e reforçar a capacitação material e humana do IPT para pesquisa em temas centrais dentro daqueles eixos, como, por exemplo, sistemas ciberfísicos, sensoriamento e modelagem matemática, o que se pretende atingir com a implantação do presente PDIP. Prevê-se a implementação do Plano por meio de ações em quatro instâncias: Infraestrutura, Recursos Humanos, Capacitação Digital e Geração de Protótipos a partir de atividades experimentais. Os resultados esperados pelo IPT com a implementação do PDIP são: - Criar as bases de um polo de pesquisa em Transformação Digital tendo como instituições-âncora o próprio IPT e a Universidade de São Paulo; - Ampliar o portfólio de pesquisa do Instituto e intensificar a interação com empresas e sociedade; - Alterar o perfil de atividades do Instituto de modo a privilegiar a capacidade de conduzir pesquisa aplicada e gerar inovação. (AU)

O aumento da complexidade do tráfego aéreo é um fenômeno global, sendo que no Brasil o transporte de passageiros tem potencial de crescimento de 109 até 2020 em relação a 2012. Essa expansão exige aperfeiçoamento da infraestrutura, adoção de novos procedimentos e emprego de novas tecnologias. A otimização de trajetórias de voo será muito importante nesse contexto, não só para que a aviação comporte a crescente demanda, mas também para que seja mais econômica e sustentável.Este projeto de pesquisa propõe otimizar trajetórias de voo para se minimizar consumo de combustível e tempo de voo totais de um conjunto de aeronaves. Para tanto, pretende-se utilizar um modelo de performance de aeronaves e modelar também as restrições reais de segurança do problema.

No projeto de pesquisa FAPESP 2009/07173-2 foi iniciado o desenvolvimento de um algoritmo de reconstrução de imagem de Tomografia por Impedância Elétrica (TIA) baseado no Recozimento Simulado. Como forma de reduzir o custo computacional do processo de reconstrução, foi criado um processo de avaliação \emph{parcial} da função objetivo que garante limites superiores para a probabilidade de desvio do algoritmo (quando comparado ao processo com avaliação completa). Os resultados iniciais do projeto, mostraram que a avaliação parcial da função objetivo tem um grande impacto no custo computacional do processo, sem prejudicar a eficácia do mesmo em reconstruir imagens de TIA. Neste projeto, um aprimoramento deste processo será apresentado, baseado na formulação de uma nova função objetivo para o Recozimento Simulado. Esta nova função, baseada no erro quadrático total de um sistema super--determinado, aprimora as garantias de convergência da função original e mitiga potenciais problema de escalabilidade.

Um problema fundamental no problema de empacotamento irregular é a determinação eficiente do polígono de obstrução. O polígono de obstrução é criado a partir de dois polígonos, definindo a região em que um polígono móvel pode ser posicionado sem colidir com o polígono fixo. O polígono de obstrução ainda não é amplamente utilizado pelos pesquisadores envolvidos com o problema do posicionamento pela dificuldade em implementá-lo. Em um trabalho de pesquisa realizado pelo proponente, uma primeira versão do algoritmo de definição do polígono de obstrução por meio de operações Booleanas regularizadas foi implementado (durante o programa de doutorado de Thiago de Castro Martins). Diversos estudos comparativos existentes na literatura fazem uso de encaixes perfeitos, sendo necessário utilizar operações Booleanas não regularizadas na determinação do polígono de obstrução. Neste projeto, será desenvolvida uma implementação aprimorada para realizar operações Booleanas não regularizadas (polígonos que não possuem o seu contorno). Desta maneira problemas de encaixe perfeito poderão ser testados. Também, os nossos resultados atuais indicam que o posicionamento sobre os vértices dos polígonos de obstrução aceleram o algoritmo, reduzindo o tempo de processamento e aumentando a probabilidade do algoritmo convergir para o ótimo global.

primeiro algoritmo para gerar imagens pulmonares utilizando TIE foi o chamado backprojection, que usa uma aproximação linear para resolver o problema inverso da TIE. Esta aproximação impõe algumas restrições como geometria circular do domínio e máxima variação de impedância que pode ser estimada com precisão. Vários algoritmos iterativos foram propostos, aumentando a precisão dos resultados ao levar em conta a natureza não linear do problema da TIE. Ambos os algoritmos não são excludentes, e a saída de algoritmos linearizados pode ser utilizada como entrada para algoritmos iterativos e vice-versa. Enquanto um prioriza a velocidade, o segundo prioriza a precisão de estimativas quando se dispõe de um maior tempo de análise. O formato torácico determina o gradiente de voltagens medido tanto quanto a distribuição de impedâncias dentro do tórax. Assim, embora seja possível a reconstrução da distribuição de impedâncias absolutas dentro do tórax, esta estimativa requer o conhecimento aproximado do formato torácico. Numa saída para contornar este problema, foi proposta a reconstrução de imagens relativas ou diferenciais. Estas imagens estimam a variação na distribuição de impedâncias intratorácicas entre dois instantes consecutivos (o primeiro funcionando como referência), assumindo um tórax aproximadamente circular e com um formato que não muda entre as duas aquisições de voltagens. Uma limitação das imagens relativas é a representação seletiva de regiões que sofrem mudanças de impedância no tempo. Isto significa que estruturas fixas como ossos, cartilagens e tecido gorduroso são invisíveis às imagens relativas produzidas pela TIE. Da mesma forma, áreas pumonares previamente consolidadas (pneumonias ou atelectasias), efusões pleurais ou uma grande bolha de enfisema, são comumente áreas silenciosas dentro das imagens relativas. É exatamente por este motivo que o salto tecnológico para obtenção de imagens absolutas à beira do leito é ansiosamente aguardado.