Banca de DEFESA: RAFAEL COSTA BRAGA

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : RAFAEL COSTA BRAGA
Data: 11/11/2026
HORA: 14:00
LOCAL: Virtual
TÍTULO:

Desenvolvimento, avaliação e análise de viabilidade de um artefato portátil de inferência neural em WebAssembly: estudo de caso para detecção de sonolência no ESP32-CAM

PÁGINAS: 146
RESUMO:

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a avaliação de um artefato portátil de inferência neural baseado em WebAssembly, utilizando como estudo de caso uma aplicação de detecção de sonolência no microcontrolador ESP32-CAM. O problema de pesquisa consiste em investigar em que medida a inferência de uma rede neural convolucional quantizada pode ser encapsulada em um módulo WebAssembly e reutilizada, sem alteração de sua lógica computacional, em plataformas heterogêneas, caracterizando os custos das estratégias de execução do WebAssembly, seu desempenho relativo ao TensorFlow Lite Micro (TFLM) com ESP-NN e as limitações observadas no ESP32-CAM. A pesquisa foi conduzida segundo a metodologia Design Science Research (DSR). A rede neural, baseada na arquitetura MobileNetV2, teve suas operações de inferência implementadas em WebAssembly Text Format (WAT), com os parâmetros quantizados extraídos automaticamente do modelo, e foi compilada para o formato binário WASM. No ESP32-CAM, o módulo foi executado pelo WebAssembly Micro Runtime (WAMR) nos modos interpretado e Ahead-of-Time (AOT), e a mesma lógica também foi executada em ambiente desktop, sem qualquer alteração. Em experimentos com 2.000 imagens, a execução AOT no ESP32-CAM alcançou acurácia de 98,30%, frente a 99,50% da implementação de referência em TensorFlow Lite e 98,25% obtidos no ambiente desktop. O tempo médio de inferência em AOT foi de 9,59 segundos a 160 MHz e 6,19 segundos a 240 MHz, contra aproximadamente 144 segundos por inferência no modo interpretado, uma aceleração de aproximadamente 15 vezes na comparação entre estratégias a 160 MHz, chegando a cerca de 23 vezes quando também se eleva a frequência para 240 MHz. A partir das 18.943.232 operações MAC identificadas por inferência, foram calculados o throughput computacional efetivo e o custo em ciclos efetivos por MAC, permitindo estimar o comportamento do artefato sob diferentes condições de processamento e explorar o potencial de otimizações como SIMD. Os resultados demonstram a reutilização da lógica de inferência entre as plataformas avaliadas e caracterizam os custos das estratégias de execução do WebAssembly. O mesmo modelo de sonolência também foi executado no ESP32-CAM com TFLM e ESP-NN a 240 MHz, com tempo médio de 1,777 segundo por imagem, frente a 6,195 segundos em WASM AOT. Essa comparação caracteriza o desempenho relativo das implementações, mas não isola o custo da portabilidade, pois seus kernels e otimizações são diferentes. A viabilidade funcional e de memória foi demonstrada nas condições avaliadas, mas, para requisitos temporais mais restritivos, tornam-se necessárias otimizações adicionais, como SIMD, paralelismo, melhor aproveitamento de memória ou hardware com maior capacidade de processamento.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - Interno ao Programa - 2269065 - ROMULO GONCALVES LINS
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 1914234 - ALEXANDRE ACACIO DE ANDRADE
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - CESAR DA COSTA - IFSP
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1296761 - MARCELO BENDER PEROTONI
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - SIDNEI NICOLI - ESTÁCIO-SP