Métodos Avançados de Modelação e Simulação

Código:

PRODEI026

Sigla:

MAMS

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências e Tecnologia da Programação

Ocorrência: 2015/2016 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Informática
Curso/CE Responsável:	Programa Doutoral em Engenharia Informática

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
PRODEI	5	Plano de estudos Oficial	1	-	6	28	162

Língua de trabalho

Inglês

Objetivos

O objectivo da disciplina pode ser avaliado sob duas perspectivas. Em primeiro lugar, aos alunos pretende-se apresentar a área de modelação e simulação como um recurso importante e ferramenta indispensável ao método científico, para teste e validação de conceitos e teorias, útil em praticamente todos os projectos de doutoramento. Em segundo lugar, a apresentação e discussão de técnicas e métodos recentes de modelação e simulação devem motivar a identificação de problemas e desafios que fazem desta área um excelente domínio de estudo em Engenharia Informática, envolvendo diferentes disciplinas.

Mais especificamente, os objectivos da disciplina incluirão:
• Apresentar os conceitos básicos de modelação e simulação (computacional) e as suas diversas áreas de aplicação;
• Apresentar as principais fases do ciclo de vida de um projecto de simulação, desde a fase de modelação até a análise e aplicação dos resultados;
• Apresentar os principais tipos de modelos e a sua adequação ao tratamento de diferentes problemas, assim como as suas principais técnicas de simulação;
• Apresentar e discutir extensivamente o estado-da-arte e os recentes avanços tecnológicos na área de modelação e simulação, identificando desafios, principais áreas de investigação e tendências;

Resultados de aprendizagem e competências

Após concluir com sucesso o curso da disciplina, um aluno deverá ser capaz de:
• Identificar problemas, construir modelos e desenvolver projectos de simulação;
• Analisar e aplicar resultados de simulação;
• Incluir técnicas de simulação no método científico de diferentes áreas de investigação;
• Demonstrar entendimento das principais áreas de interesse e actuais desafios na área de modelação e simulação;
• Utilizar ferramentas de modelação e simulação;
• Projectar e implementar ferramentas e ambientes de simulação para fins específicos ou de propósito geral.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Revisão e apresentação de conceitos:
a. Simulação como metodologia de engenharia;
b. Modelação (realismo, abstracção) e tipos de modelos (normativos, comportamentais, …);
c. Preparação e tratamento de dados;
d. Modelação de sistemas complexos e processos estocásticos;

2. Projectos de simulação:
a. Técnicas básicas de simulação: simulação contínua, discreta e probabilística;
b. O ciclo de vida da simulação: modelação, colecta e preparação de dados, projectos de cenários, teste, calibração e validação de modelos, análise de resultados e implementação;
c. Linguagens e ambientes de simulação;

3. Tópicos avançados em modelação e simulação:
a. Simulação orientada a objectos;
b. Simulação distribuída;
c. Modelação e simulação interactiva visual;
d. Simulação realista;
e. Simulação inteligente;
f. Modelação e Simulação baseada em agentes
g. Ambientes de simulação e simulação de ambientes;
h. Aprendizagem e modelos evolutivos;
i. Métodos de optimização em simulação;
j. Heurísticas e metaheurísticas;

4. Aplicações avançadas de simulação.
5. Projecto

Bibliografia Obrigatória

Brito, A.; Teixeira, J.; Simulação por computador: fundamentos e implementação em C e C++, Publindústria, 2001
Law, A.; Simulation Modeling and Analysis, McGraw-Hill, 2007
Chung, C. ; Simulation Modeling Handbook: a practical approach, CRC Press, 2003
Banks, J.; Carson, J.; Nelson, B. ; Discrete-event System Simulation, Prentice Hall, 2005

Bibliografia Complementar

Vários Autores; Artigos de Conferências e Revistas Científicas da área, ACM SIGSIM, SCS, IEEE, Eurosis

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

O recurso à aprendizagem passiva estará basicamente restrito à introdução inicial de conceitos, a partir do que se incentivará o aluno a enriquecer os seus conhecimentos com uma contextualização do estado-da-arte e identificação de tendências recentes. Esta componente incluirá a apresentação de casos de estudo, actuais e representativos das diversas áreas de estudo envolvidas.

O método de ensino predominante está assente na aprendizagem activa e está orientado à Investigação e ao Projecto, nomeadamente a partir da integração do aluno em actividades práticas como a utilização de ferramentas de simulação, implementação de simuladores ad-hoc, realização de revisões e leituras científicas, assim com a estruturação do conhecimento em forma de seminários e escrita de artigos.

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de simulação

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Trabalho escrito	60,00
Trabalho laboratorial	40,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Elaboração de projeto	33,60
Estudo autónomo	42,00
Frequência das aulas	36,00
Trabalho de investigação	50,40
Total:	162,00

Obtenção de frequência

A obtenção de frequência implica nota >=7 em todos os elementos constituintes da avaliação distribuída (AD).

Fórmula de cálculo da classificação final

Avaliação Distribuída (AD) inclui:
- Preparação/apresentação de seminários (S): 20%
- Preparação/apresentação de tutorial (T): 20% 
- Realização de um projecto de simulação (P): 60%

Avaliação do Projecto Final (P) inclui:
- Apresentação oral + demo (60%)
- Escrita de artigo sobre projecto desenvolvido (40%)

O cálculo da Classificação Final (CF) é:
CF = 0,2 *S + 0,2*T + 0,6*P 

O estudante não poderá ter nota inferior a 8 em quaisquer das componentes. Caso isto se verifique, o aluno será considerado reprovado.

Provas e trabalhos especiais

- Escrita de artigo e apresentação oral do mesmo; - Preparação e apresentação de seminários; - Projecto de simulação de média dimensão.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

As componentes de avaliação são obrigatórias para todos os alunos, mesmo para aqueles dispensados de frequência às aulas. Os momentos de avaliação serão ajustados às suas necessidades e disponibilidades.

Melhoria de classificação

A melhoria da classificação final poderá ser obtida a partir da melhoria de uma ou mais das seguintes componentes de avaliação: - Projecto de simulação - Escrita de artigo e apresentação oral do mesmo; - Preparação/apresentação de seminários - Mini teste