Na segunda metade do século XX a eletrônica provocou profundas modificações, tanto no setor produtivo, quanto no modo de vida das pessoas. Hoje, se pode observar os mais diversos aparatos de comunicação e controle, de medicina, informatização de serviços, entretenimento, utilidades domésticas, tecnologia embarcada de automóveis, aviônica ou espacial. Os grandes saltos tecnológicos que mais marcaram a eletrônica foram a válvula eletrônica, seguida pelos transistores, que evoluíram para os circuitos integrados que hoje integram milhões de componentes. O microprocessador, fruto dessa evolução, provocou uma fantástica alteração nas técnicas de projetos de sistemas. Por um lado, tem-se a utilização cada vez mais freqüente de técnicas digitais onde antes nem se imaginava outra formulação a não ser processamento analógico, como em comunicações, controle de processos, voz, imagem, etc. Em outra face da mesma questão, a utilização de lógica programada, onde antes eram utilizadas centenas de circuitos integrados mais simples, possibilita hoje a rápida construção de idéias inovadoras de circuitos digitais.
Os novos profissionais de tecnologia de informação e comunicações precisam possuir habilidades de largo espectro, tais como a capacidade de projeto de ferramentas para o processamento de sinais e avaliação de seu impacto no desempenho global do sistema, a capacidade de projetar micro e nano arquiteturas de processadores dedicados, e a capacidade de decidir sobre o tipo de interface analógica e/ou digital para permitir a comunicação entre subsistemas eletrônicos distribuídos e co-operantes.
Linhas de Pesquisa
Instrumentação e Processamento de Sinais
Essa linha do PPGEE é composta por professores que têm interesse em desenvolver pesquisa em Instrumentação eletrônica, processamento de sinais analógicos, processamento de sinais digitais, processamento de imagens e as suas mais diversas aplicações. Essas aplicações podem assumir caráter multidisciplinar com outras linhas, dentro ou fora da Engenharia Elétrica.
A eletrônica permeia todos os setores da sociedade. Dispositivos eletrônicos utilizados nas áreas da saúde, da indústria, dos serviços do entretenimento, etc e integram funcionalidades diversas, desde operações simples até Inteligência Artificial. Em todos os casos, os sistemas necessitam comunicar-se com o mundo físico e essa interface é realizada pela Instrumentação. Os transdutores de entrada geram um sinal elétrico associado ao valor de variáveis de um processo e os transdutores de saída permitem atuar sobre esse processo. Tanto a captura da informação quanto a atuação exigem uma cadeia de circuitos analógicos e digitais para processamento de sinais que executam a amplificação, filtragem, linearização, etc. A instrumentação eletrônica faz a caracterização dos transdutores e projeta os circuitos adequados, levanta a função de transferência, os limites de operação, a confiabilidade, etc.
A título de ilustração, essa linha já conduziu (ou conduz) trabalhos em Engenharia Biomédica, com estudo, projeto e execução de sistemas de instrumentação para Tecnologias Assistivas (interface homem-máquina). Também envolve o desenvolvimento de procedimentos de aquisição, processamento e análise de sinais biológicos com o estudo de biosinais dos sistemas nervoso e muscular. Ainda, alguns trabalhos têm apresentado contribuições envolvendo a interface entre instrumentação com aprendizagem de máquina ou sistemas especialistas.
Em outros trabalhos explorou aplicações de sistemas para transmissão de energia sem fios (WPT – Wireless Power Transmission), aplicações envolvendo colheita de diferentes fontes de energia (energy harvesting), além de aplicações de redes do tipo CNNs para a detecção e rastreamento de objetos em vídeos.
Também há vários trabalhos especificamente envolvendo aplicações de visão computacional, campo que apresenta grande potencial para desenvolvimento, uma vez que a percepção visual é um dos aspectos essenciais da inteligência, também fundamental para a área de medidas baseadas em imagens, onde a câmera é o sensor.
Palavras-chave:
Eletrônica, condicionamento de sinais, processamento de sinais, processamento de áudio e vídeo, aprendizagem de máquinas.
Principais tópicos de pesquisa abordados:
- Engenharia Biomédica com estudo, projeto e execução de sistemas de instrumentação para Tecnologias Assistivas (interface homem-máquina);
- Desenvolvimento de procedimentos de aquisição, processamento e análise de sinais biológicos com o estudo de biosinais dos sistemas nervoso e muscular;
- Estudo e aplicação envolvendo colheita de diferentes fontes de energia (energy harvesting);
- Estudo e aplicação de sistemas para transmissão de energia sem fios (WPT – Wireless Power Transmission);
- Desenvovimento, Processamento e Fusão de sinais de sensores (sensor fusion) para controle de processos e tomadas de decisões;
- O Laboratório de Sistemas Industriais (LSI) e o Laboratório de Instrumentação (IEE) atuam na linha de Instrumentação e ilustram algumas das produções dessa linha.
- Processamento de Sinais e Imagens;
- Aplicação de Transformações Integrais para processamento inteligente de sinais;
- Processamento de sinais bioelétricos;
- Análise e Processamento de sinais e imagens biomédicas;
- Desenvolvimento de algoritmos para processamento de imagens.
- O laboratório de Processamento de Sinais e Imagens (LAPSI) tem colaborado fortemente com a comunidade local através de projetos e convênios com o Instituto de Cardiologia, Hospital de Clínicas de Porto Alegre, Instituto de Patologia, e outros financiados por órgãos públicos como FAPERGS, CNPq e FINEP.
Comunicações e Circuitos
Esta linha realiza pesquisas em circuitos integrados digitais e analógicos; novos materiais para fabricação de dispositivos eletrônicos e nano-eletrônicos; análise de desempenho e confiabilidade; técnicas e ferramentas para modelagem e simulação de circuitos integrados; limites fundamentais da eletrônica e computação; telecomunicações; protocolos e eletrônica de comunicações; redes de computadores, redes sem fio industriais e para Internet das Coisas; elementos para radiação eletromagnética (incluindo antenas) e eletromagnetismo; interação da radiação eletromagnética com tecidos biológicos.
Palavras-chave:
Circuitos integrados, semicondutores, telecomunicações, eletromagnetismo, redes.
Principais tópicos de pesquisa abordados:
- Modelagem e caracterização de componentes e dispositivos integrados, incluindo variabilidade e modelos estatísticos;
- Efeitos de radiação sobre circuitos integrados, focando aplicações aero-espaciais;
- Projeto, prototipação e teste de sistemas embarcados;
- Projeto e teste de circuitos integrados mistos analógico-digitais e de RF;
- Projeto e teste de dispositivos programáveis;
- Aquisição de sinais e linearização de sensores;
- Desenvolvimento de arquiteturas de hardware para processamento de imagens;
- Projetos de circuitos ASIC para aquisição e tratamento de sinais bioelétricos;
- As pesquisas nesta área têm sido conduzidas dentro do PPGEE mais intensamente pelo laboratório de Prototipação de Sistemas Eletrônicos (LAPROT) e pelos grupos de pesquisa em Teste e Projeto visando o Teste de Sistemas de Hardware e Núcleo de TV Digital da UFRGS, ambos cadastrados como grupo de pesquisa no CNPq. Este laboratório e o grupo têm colaborado fortemente com a indústria local através de projetos e convênios com CEITEC, CEEE, Embrasul, Compuletra, Fundação Viate, Equitel-Siemens e outros financiados por órgãos estatais como Fapergs, CNPq, Finep e Capes.
Principais tópicos de pesquisa abordados:
- Dispositivos para comunicações óticas;
- Efeitos biológicos de campos eletromagnéticos;
- As pesquisas nesta área têm sido conduzidas dentro do PPGEE pelo laboratório de Opto-eletrônica. Este laboratório tem colaborado fortemente com a indústria local através de projetos e convênios com a Equitel-Siemens, Telet e outros financiados por órgãos estatais.
