[pt] O HyperDE, apresentado nesta dissertação, é a combinação de um framework no padrão Model-View-Controller e um ambiente de desenvolvimento visual para a construção de protótipos de aplicações hipermídia, modeladas através dos métodos OOHDM ou SHDM. Como framework MVC, o HyperDE fornece componentes reutilizáveis e extensíveis para as camadas de modelo, visão e controle, especificados como ontologias em RDFS. Como ambiente de desenvolvimento visual, o HyperDE fornece, através de sua interface gráfica e ferramentas auxiliares, uma forma interativa e dinâmica de construir e prototipar uma aplicação hipermídia, com a possibilidade de visualizar imediatamente o resultado de cada passo do processo de desenvolvimento. A arquitetura de desenvolvimento promovida pelo ambiente é orientada a modelos, onde a definição dos modelos navegacionais efetivamente gera a implementação da aplicação. Utilizando um modelo de dados baseado em RDF e RDFS, os modelos navegacionais produzidos no HyperDE podem ser utilizados como ontologias, fazendo-se uso de tecnologias e linguagens da Web Semântica. Além disso, a utilização de uma linguagem de programação dinâmica permite que o HyperDE construa dinamicamente linguagens específicas de domínio para cada aplicação desenvolvida, o que resulta em um modelo de programação mais conciso e natural. / [en] HyperDE, presented in this dissertation, is a combination of a Model-View- Controller framework and a visual development environment for building prototype applications modeled through the OOHDM and SHDM methods. As a MVC framework, HyperDE provides the reusable and extensible components for the model, vision and control layers, specified as ontologies in RDFS. As a visual development environment, HyperDE provides, through its graphical interface and support tools, an interactive and dynamic way for building and prototyping a hypermedia application, making it possible to visualize the results on each step of the development process. The development architecture promoted by the environment is model-driven, in which the definition of the navigational models effectively generate the application implementation. Using data models based on RDF and RDFS, the navigational models produced in HyperDE can be used as ontologies, through semantic web languages and technologies. Also, the use of a dynamic programming language makes it possible for HyperDE to dynamically generate domain-specific languages for each application built, which results in a programming model much more concise and natural.

[pt] A área da saúde desponta como um terreno fértil para a pesquisa científica em Tecnologia da Informação. As atividades de pesquisa na área permitem abordar diversas questões para promover o desenvolvimento tecnológico. Além disso, em relação aos aplicativos para dispositivos móveis, as principais lojas de aplicativos registraram um crescimento significativo no número de aplicativos de saúde disponíveis. Esses crescimentos encontram uma de suas causas na realidade pandêmica que enfrentamos desde o início de 2020. Para lidar com os diferentes desafios de saúde apresentados atualmente, o uso de sistemas multiagentes tem sido considerado uma boa abordagem para lidar, por exemplo, com distribuição, pró-atividade e autonomia dos sistemas. Embora várias plataformas conhecidas utilizem agentes de software, algumas delas não oferecem suporte adequado para o desenvolvimento de agentes, como a plataforma iOS. Assim, nesta dissertação propusemos um framework BDI para iOS que visa apoiar o desenvolvimento de aplicativos móveis de saúde com agentes de software. Esse framework é chamado de Swift Agent Development framework for health (SADE4Health) e usa recursos nativos do iOS, como o Healthkit, que é um repositório central de dados de saúde e condicionamento físico para acessar e compartilhar dados, mantendo a privacidade e o controle do usuário. Para mostrar como o framework suporta o desenvolvimento de novos aplicativos iOS com agentes de software, são explicados os passos mínimos necessários para criar um agente usando os recursos de saúde oferecidos pelo iOS, assim como um cenário de uso modelado a partir deles. Além disso, é apresentado um cenário de uso relacionado ao monitoramento remoto de sinais vitais de pacientes, ilustrando como desenvolver uma instância do framework proposto. Por fim, uma avaliação empírica com desenvolvedores iOS para medir a usabilidade do framework trouxe importantes achados. / [en] The healthcare area is emerging as a fertile ground for scientific research in Information Technology. Research activities in this field allow us to address several issues to promote technological development. In addition, regarding mobile device apps, the leading app stores registered significant growth in the number of available eHealth apps. One of the causes of this growth derives from the pandemic reality we have faced since the beginning of 2020. In order to confront the different health challenges presented currently, the use of multi-agent systems has been considered a good approach, dealing with, for example, distribution, pro-activity and autonomy of systems. Although several known platforms that use software agents, some of them do not offer appropriate support to develop agents, such as the iOS platform. Thus, in this dissertation we have proposed a BDI framework for iOS that aims to support the development of health mobile apps with software agents. This is known as Swift Agent Development Framework for Health (SADE4Health) and it uses native iOS resources, such as Healthkit, comprising a central repository for health and fitness data to access and share data while maintaining the user s privacy and control. To show how the framework supports the development of new iOS apps with software agents, the minimum necessary steps to create an agent using health features offered by iOS are explained, as well as a modeled use scenario based on it. Furthermore, a use scenario related to remote monitoring of patients vital signs that illustrates how to develop an instance of the proposed framework is presented. Finally, an empirical evaluation with iOS developers to measure the framework usability brought important findings.

[pt] A importância da Internet das Coisas (IoT) tem aumentado significativamente nos últimos anos, e dispositivos IoT têm sido usados em diferentes indústrias e tipos de aplicação, como casas inteligentes, sensores indutriais, veículos autonomos, wearables, etc. Apesar deste cenário trazer inovações tecnológicas, novas experiências para usuários, e novas soluções de negócio, também levanta preocupações relevantes relacionadas a segurança da informação e privacidade. Neste trabalho nós apresentamos o EdgeSec Framework, um novo framework de segurança para IoT desenvolvido como uma solução de segurança para os middlewares ContextNet e Mobile-Hub. O seu objetivo principal é estender e melhorar uma arquitetura e uma implementação já existentes para estes middlewares, criando uma solução mais genérica, robusta e flexível,e garantindo autenticação, autorização, integridade e confidencialidade de dados. O framework foi elaborado com foco na total extensiblidade através da introdução de interfaces de protocolos, que podem ser implementadas por plugins, tornando-o compatível com uma variedade de algoritmos de segurança e dispositivos IoT. Uma implementação completa foi realizada como prova de conceito, e testes de desempenho e experimentos foram realizados para avaliar a viabilidade da solução. Os resultados mostram que o EdgeSec Framework pode melhorar significativamente a segurança do Mobile-Hub e diversos tipos de aplicações IoT através de uma maior compatibilidade e flexibilidade, e garantindo todas as proteções básicas de segurança. / [en] The importance of the Internet of Things (IoT) has increased significantly in recent years, and IoT devices are being used in many different industries and types of applications, such as smart homes, industrial sensors, autonomous vehicles, personal wearables, and more. While this brings technology innovation, new user experiences, and new business solutions, it also raises important concerns related to information security and privacy. In this work we present EdgeSec Framework, a new IoT security framework, made concrete as a security solution for ContextNet and Mobile-Hub middlewares. Its main goal is to extend and improve on an existing security architecture and implementation, creating a more generic, robust, and flexible solution that ensures authentication, authorization, data integrity and confidentiality. The framework was designed with full extensibility in mind by introducing protocol interfaces that can be implemented by external plugins, making it compatible to a variety of security algorithms and edge devices. A complete implementation was developed as proof-of-concept, and performance tests and experiments were made to evaluate the feasibility of the solution. Results show that EdgeSec framework can greatly improve the security of Mobile-Hub and similar IoT middlewares by increasing its compatibility and flexibility, and ensuring all the basic security protections.

[pt] O projeto de poços de petróleo representa um dos maiores desafios na indústria de óleo e gás. A análise de estabilidade é parte fundamental do projeto pois fornece subsídios para perfuração e operação dos poços. Assim, compreender e prever a resposta geomecânica de um poço durante sua perfuração e produção é de suma importância. Para que o poço permaneça estável durante a perfuração, busca-se controlar, dentre outros fatores, a pressão interna ao longo de todo o processo com a lama de perfuração. Ela tem como objetivo manter a região do furo em equilíbrio, próximo de seu estado pré perfuração. A pressão interna no poço também deve permanecer dentro de uma janela de estabilidade, de forma que a perfuração ocorra de forma segura. Neste trabalho, é proposto um novo simulador para a obtenção da janela de estabilidade ótima para perfuração de poços de petróleo. O simulador utiliza uma arquitetura de plugins, que o permite realizar diferentes análises apenas substituindo alguns plugins e garante maior flexibilidade para desenvolver e estender o simulador se comparado com outros disponíveis num formato de caixa preta. O cálculo da pressão ótima da janela de estabilidade é realizado por meio da obtenção de raízes de funções de restrição baseadas em critérios de falha por plastificação ou fratura do poço. Para resolver as análises geomecânicas envolvidas, o simulador utiliza o Método dos Elementos Finitos considerando o acoplamento fluido mecânico e o comportamento elastoplástico no entorno do poço. São apresentados exemplos para a validação do simulador, bem como análises de estabilidade de poços baseados em estudos de caso da literatura. / [en] Well planning presents a major challenge in the oil and gas industry. Wellbore stability analysis is one of the most important steps during well planning and provides the technical basis for a safe drilling operation. Therefore, comprehending and predicting the physical response of wells is extremely valuable to drilling engineers. In order to achieve wellbore stability, drilling operators control, among other factors, the internal wellbore pressure using the perforation mud weight. The mud pressure is used to balance the stresses at the wellbore region and its value must remain inside a stable window to ensure a safe operation. In this work, we propose a novel simulator to perform wellbore stability analysis and to compute the optimal mud pressure window. The simulator utilizes a plugin architecture, which provides a more flexible environment to develop and extend the simulator or even perform different analyses by exchanging one or more plugins. The ideal internal pressure and mud weight window are computed by solving a root-finding problem based on different failure criteria for the well. The simulator uses the Finite Element Method to solve each geomechanical analysis during the solution procedure, assuming the fluid-mechanical coupling and elastoplastic behavior around the wellbore. The simulator was validated using various examples and wellbore stability analyses were performed on a set of case studies from the literature.

[pt] A construção de sistemas hipermídia/multimídia requer a implementação de um elemento responsável por receber a especificação de um hiperdocumento (sua estrutura, seus relacionamentos e a descrição da forma de exibição desejada) e concretizá-la na apresentação propriamente dita, sendo esse módulo de controle de execução comumente denominado formatador hipermídia. O objetivo desta tese é discutir os aspectos referentes ao projeto e desenvolvimento de formatadores hipermídia, propondo um modelo de execução de hiperdocumentos e uma estrutura genérica (framework) capaz de ser reutilizada na implementação de sistemas hipermídia. Em particular, o trabalho aborda as questões referentes à adaptação dos documentos antes e durante as suas apresentações, às estratégias de antecipação das ações de exibição (mecanismos de pré-busca), aos mecanismos de integração com os exibidores de mídia e aos mecanismos de integração com a infra-estrutura de exibição (em especial, sistema operacional e rede). A proposta apresentada segue uma especificação orientada a objetos, definindo uma arquitetura para sincronização temporal e espacial na exibição de hiperdocumentos, que pode ser utilizada também em outros domínios de aplicação que necessitem de sincronização em tempo real. / [en] The development of hypermedia/multimedia systems requires the implementation of an element responsible for receiving the specification of a hyperdocument (structure, relations and presentation descriptions) and controlling the presentation. This execution control module is commonly known as hypermedia formatter. The goal of this thesis is to discuss the aspects related to the design and implementation of hypermedia formatters, proposing a hyperdocument execution model and a framework to be reused in the implementation of hypermedia systems. In particular, this work deals with document adaptation issues, both before document presentation and on-the-fly, prefetching mechanisms, integration with presentation tools, and integration with the infrastructure (in special, operating system and network). The proposal presented follows an object-oriented specification approach, defining an architecture for temporal and spatial synchronization in hyperdocument presentations. The proposal can also be used in other application domains that need real-time synchronization.

[pt] Nas últimas décadas, tem-se observado um crescente interesse nas tecnologias relacionadas a ambientes de comunicação móvel sem fio. Em grande parte, esse interesse vem acompanhando o crescimento do mercado de telecomunicações, mais especificamente dos sistemas de telefonia móvel celular. Os usuários vêm absorvendo rapidamente essas tecnologias, originando novas necessidades, como a utilização de serviços de dados multimídia, que exige garantias de qualidade. Nesse contexto, um dos desafios encontrados é conseguir a utilização eficiente do limitado espectro de freqüências disponível, fornecendo serviços com qualidade para os usuários. Esta dissertação propõe uma arquitetura para provisão de qualidade de serviço -QoS- fim-a-fim em redes móveis sem fio, levando em consideração características inerentes a esses ambientes. Para alcançar esse objetivo, são propostas modificações aos frameworks para provisão de QoS em ambientes genéricos de processamento e comunicação, visando atender às necessidades trazidas pelas redes móveis, gerando uma arquitetura adaptável para fornecer QoS em ambientes que ofereçam suporte à mobilidade. Uma instanciação dos frameworks para provisão de QoS em redes móveis sem fio é descrita através de um cenário de mobilidade, no qual é simulada uma rede infraestruturada de serviços integrados funcionando sobre o IP Móvel, de modo a validar a peoposta. / [en] In the last decades, increasing interest has been observed in technologies related to wireless mobile communication environments. Great part of such interest follows the growth in the telecommunications industry, more specifically of cellular mobile telephony systems. Users are quickly absorbing these technologies and generating new necessities, such as the use of services of multimedia data, which demand quality assurance. In this context, one of the challenges is the efficient use of the limited frequency spectrum available, providing users quality services. This thesis proposes an architecture for the provision of end-to-end QoS in wireless mobile networks, taking into account inherent characteristics of these environments. To reach this purpose, modifications were proposed to the frameworks for QoS provisioning in generic processing and communication environments, aiming to fulfill the necessities brought by mobile networks, generating an adaptable architecture to offer QoS in environments that support mobile connections. In order to validate the proposal, an instantiation of frameworks for QoS provisioning in wireless mobile networks is described by means of a mobility scenario in which an infrastructure network of integrated services is simulated working over Mobile IP.

[pt] O constante crescimento da competitividade entre indústrias traz a necessidade de encontrar soluções para sustentar a vantagem competitiva por meio da inovação. Devido à diversidade de projetos e incerteza envolvida na inovação, a gestão dos projetos e o cálculo de valor, assim como sua gestão de risco, deve ser efetivo. Esta dissertação identifica a oportunidade do cálculo do valor de empresas Startups considerando a flexibilidade de projetos de inovação e tem como objetivo a criação de um framework conceitual para avaliar a possibilidade de geração de valor em negócios de produtos e serviços inovadores com base em análise qualitativa dos conceitos de opções reais. Durante a pesquisa e pela da análise dos métodos e processos das teorias da inovação e das opções reais, foi possível delimitar aspectos para desenvolvimento do framework: avaliação qualitativa, inovação de produtos e serviços; empresa alvo Startup, modelo do framework e opções reais a serem avaliadas (Opção de Aprendizado, Opção de Abandono, Opção de Switch e Opção de Expansão).O estudo estrutura e apresenta um framework que inclui um processo de quatro fases, permitindo assim que Startups identifiquem maior valor no seu negócio para melhorá-lo. / [en] The constant growth in competition between companies has brought the need to find solutions to sustain competitive advantage through innovation. Due to projects diversity and the uncertainty inherent to innovation, the project management and value calculation, as well as its risk management, must be effective. This dissertation identifies the opportunity to calculate the value generated by innovation the flexibility to react to the uncertainties inherent to innovation projects, and has as objective to create a conceptual framework focused on Startup Products and Services business plan. During the research and through the analysis of methods and processes of real options and innovation theories, we designed the framework development: qualitative evaluation, product and services innovation, Startups as target companies, framework model and real options to be evaluated (Abandonment Option, Learning Option, Switch Option and Expansion Option). This study structures and presents a framework that includes a four step process, hence allowing Startups to obtain higher value to improve their business.

[pt] O processamento de consultas em Sistemas de Gerência de Banco de Dados tradicionais tem sido largamente estudado na literatura e utilizado comercialmente com enorme sucesso. Isso é devido, em parte, à eficiência das Máquinas de Execução de Consultas (MEC) no suporte ao modelo de execução tradicional. Porém, o surgimento de novos cenários de aplicação, principalmente em conseqüência do modelo computacional da web, motivou a pesquisa de novos modelos de execução, tais como: modelo adaptável e modelo contínuo, além da pesquisa de modelos de dados semi-estruturados, tal como o XML, ambos não suportados pelas MEC tradicionais. O objetivo desta tese consiste no desenvolvimento de uma MEC extensível frente a diferentes modelos de execução e de dados. Adicionalmente, esta proposta trata de maneira ortogonal o modelo de execução e o modelo de dados, o que permite a avaliação de planos de execução de consultas (PEC) com fragmentos em diferentes modelos. Utilizou-se a técnica de framework de software para a especificação da MEC extensível, produzindo o framework QEEF (Query Execution Engine Framework). A extensibilidade da solução reflete-se em um meta-modelo, denominado QUEM (QUery Execution Meta-model), capaz de exprimir diferentes modelos em um meta-PEC. O framework QEEF pré-processa um meta-PEC e produz um PEC final a ser avaliado pela MEC instanciada. Como parte da validação desta proposta, instanciou-se o QEEF para diferentes modelos de execução e de dados. / [en] Querying processing in traditional Database Management Systems (DBMS) has been extensively studied in the literature and adopted in industry. Such success is, in part, due to the performance of their Query Execution Engines (QEE) for supporting the traditional query execution model. The advent of new query scenarios, mainly due to the web computational model, has motivate the research on new execution models such as: adaptive and continuous, and on semistructured data models, such as XML, both not natively supported by traditional query engines. This thesis proposes the development of an extensible QEE adapted to the new execution and data models. Achieving this goal, we use a software design approach based on framework technique to produce the Query Execution Engine Framework (QEEF). Moreover, we address the question of the orthogonality between execution and data models, witch allows for executing query execution plans (QEP) with fragments in different models. The extensibility of our solution is specified by in a QEP by an execution meta- model named QUEM (QUery Execution Meta-model) used to express different models in a meta-QEP. During query evaluation, the latter is pre-processed by the QEEF producing a final QEP to be evaluated by the running QEE. The QEEF is instantiated for different execution and data models as part of the validation of this proposal.

[pt] A coordenação de vários participantes interagindo simultaneamente em uma sessão de bate-papo é difícil, devido ao grande volume de idéias geradas e à variedade de assuntos, que podem ser paralelos ou até não relacionados. Durante várias edições do curso TIAE - Tecnologias da Informação Aplicadas à Educação - as seguintes dificuldades foram percebidas repetidamente pelos mediadores no debate: estimular a participação de todos, manter o foco da conversação e manter o ritmo do debate. Esta pesquisa investiga o uso de técnicas para facilitar a dinâmica dos debates. Uma ferramenta de bate- papo (Mediated Chat 2.0) implementando técnicas de conversação foi desenvolvida e disponibilizada para ajudar o mediador na condução da conversação entre os aprendizes de um curso do ambiente AulaNet. Atualmente, a aplicação usada no ambiente AulaNet é o Mediated Chat 1.0, uma instanciação do Framework Canais de Comunicação que foi desenvolvido no Laboratório de Engenharia de Software da PUC-Rio em 2000. O Mediated Chat 2.0 é uma instanciação deste mesmo framework. Para avaliar a aplicação desenvolvida foram realizados debates no curso TIAE 2002.2 onde pôde-se experimentar e comparar as duas ferramentas: Mediated Chat 1.0 e 2.0. As sessões de debate foram analisadas buscando avaliar se os mediadores conseguiram aplicar de forma satisfatória a dinâmica elaborada para os debates com a ferramenta Mediated Chat 2.0. O Mediated Chat 2.0 será incorporado ao software AulaNet. / [en] It is difficult to coordinate participants simultaneously interacting and generating ideas in a textual chat session. During several editions of ITAE course - Information Technologies Applied to Education - the following difficulties were perceived by the mediators: ensure participation from all users, keep the focus of the conversation and the flow of the chat. This research investigates the use of conversation techniques to facilitate the dynamics of textual chats. A tool (Mediated Chat 2.0) implementing those techniques was developed and made available to help mediators conduct chat sessions in a course using the AulaNet environment. Currently, the standard application used in the AulaNet environment is the Mediated Chat 1.0, an instance of the Communication Channels Framework developed in the Software Engineering Laboratory at PUC-Rio in 2000. The Mediated Chat 2.0 is an instance of the same framework. To evaluate the developed application, chats had been carried out in ITAE 2002.2 where both Mediated Chat 1.0 and 2.0 were used and compared. The chat sessions had been analyzed to evaluate whether the mediators managed to successfully apply the dynamics supported by the Mediated Chat 2.0. The Mediated Chat 2.0 will be incorporated into the AulaNet software.

[pt] Diversas organizações buscam por padrões e guias de trabalho para atingir um processo de desenvolvimento maduro. Entretanto, mudanças e evoluções no negócio e na tecnologia implicam constantemente em mudanças e evoluções no processo. Esta dissertação propõe um framework que permite as organizações definirem e analisarem seus processos de desenvolvimento de software no contexto da organização ou projeto. Dessa forma, integração, alteração e evoluções do processo são facilitadas. A definição de um processo está baseada no conceito de Unidades de Processo. As Unidades de Processo representam blocos de construção utilizados na elaboração de novos modelos de processo, podendo utilizar partes de modelos de processos existentes ou não. A análise do processo é baseada em normas de qualidade ou modelos de maturidade, como SW-CMM, CMMI, ISO 12207. / [en] Many organizations search for standards and guidance to achieve a mature process. However, change and evolution of business and technology imply constant change and evolution of development processes. In this dissertation we propose a framework that offers an infrastructure allowing organizations to define and analyze software engineering process at organization level or project level. Besides that, it facilitates integration, change and process evolution. The definition of a process is based on a concept Process Units. These represent building blocks for tailoring integrated development processes, by reusing or not parts of existing process models. The process analysis is based on quality standards or maturity models, such as SW-CMM, CMMI, ISO 12207.