Visualização científica de dados analíticos filtrados por formulações matemáticas : estudo de caso

Abstract

Resumo: O desenvolvimento de programas visualizadores analíticos que permitam uma análise completa de fenômenos é uma tarefa complexa. Um aspecto que tem fundamental importância neste processo é a capacidade de produzir visualizações a partir das formulações físico-matemáticas que descrevem tais fenômenos e também a partir de dados não analíticos. Outro aspecto importante é referente aos recursos de investigação científica que o programa fornece. Dentro deste contexto está a possibilidade de selecionar áreas de interesse nos dados, ou sub-regiões de dados. No entanto, os sistemas de visualização existentes não abordam de maneira adequada esta questão, restringindo-se, em sua maioria, a contornos puramente geométricos. Neste trabalho, técnicas baseadas em filtros físico-matemáticos são investigadas, os quais podem ser formulações para funções, matrizes, sistemas de equações, entre outras. O software de visualização desenvolvido para demonstrar as técnicas investigadas também contempla uma linguagem interpretada, desenvolvida para permitir a modelagem para as visualizações. O visualizador não exige o conhecimento de programação por parte do usuário, porque muitas visualizações são geradas através de scripts matemáticos que sao, automática e posteriormente, convertidos pelo visualizador em código-fonte da linguagem interpretada. As características aqui descritas são validadas através de uma experiência realizada na área de transferência de calor.

Abstract: The development of analytic visualization software systems which allow full analysis of phenomena is a complex task. A feature which plays a major role in this process is the ability to produce visualization images from physic-mathematical formulations which describe such phenomena and also from non-analytic data. Another important issue refers to resources for scientific investigation provided by the system. In this context, the possibility to select areas of interest within the data is especially important. However, existing visualization systems fail to address this issue adequately, most of them restricting the selection of subregions to purely geometric contours. In this work, techniques based upon physic-mathematical filters are investigated, which can be formulations for functions, matrices, equation systems, among others. The visualization system developed to demonstrate the techniques which were investigated also introduces an interpreted language, which was developed to allow for visualization modelling. The visualization system does not require programming skills, since many visualizations are generated through mathematical scripts which are automatically converted to the interpreted language source code. A heat transfer experiment was performed in order to validate the features described here.