[pt] O desenvolvimento de frameworks é caro, não só pela dificuldade intrínseca relacionada à captura do conhecimento do domínio, mas também por causa da falta de métodos e técnicas apropriados para dar suporte à sua evolução e desenvolvimento iterativo. Neste trabalho de tese é proposta a utilização de duas técnicas complementares para dar suporte a evolução de frameworks: regras de refactoring e regras de extensão. A técnica de refactoring foi desenvolvida para restruturar software de forma a tornar o código mais legível e fácil de ser reutilizado. Regras da extensão são propostas para modificar a estrutura de pontos de variação do framework, possibilitando a adição mais fácil de novas funcionalidades no design. Ambas as técnicas preservam o comportamento observável dos programas. Esta propriedade é verificada formalmente usando-se CCS e técnicas de verificação de modelo. A abordagem proposta é testada com o auxílio de uma ferramenta semiautomática, desenvolvida para dar suporte à aplicação das regras definidas. / [en] Framework development is expensive not only because of the intrinsic difficulty related to the elicitation of domain knowledge but also because of the lack of methods and techniques to support its evolution and interactive development. The present thesis proposes the use of two complementary techniques to support framework evolution: refactoring and extension rules. The refactoring technique has been developed to enable software re-structuring in a way to produce more readable and reusable code. Extension rules have been proposed to change the structure of the framework variation points by allowing the addition of new design functionalities. Both techniques preserve the observable behavior of programs. This property is formally verified in this work by using CCS approach to model checking. The proposed approach has been tested by means of a tool specially developed to support the application of the defined rules.

[pt] Esta dissertação propõe um framework de sistemas multi- agentes para aplicações do domínio de Radio Frequency Identification (RFID). Esta tecnologia de identificação automática de objetos vem se desenvolvendo rapidamente e promete substituir brevemente a tecnologia atual de identificação de produtos: código de barras. Além de promover o desenvolvimento de hardware para etiquetas e leitoras RFID, novos padrões de identificação estão sendo propostos, desafiando os desenvolvedores de software a produzirem novas soluções para lidar com o novo e maior volume de dados e com a natureza distribuída das leitoras e leituras de objetos. Esta dissertação propõe um framework projetado utilizando-se a abordagem de sistemas multi-agentes (SMA) capaz de instanciar SMA distribuídos que: - Interagem com a infra-estrutura RFID existente (leitoras, etiquetas e middlewares); - Facilitam a geração de informações com semântica de negócios a partir de dados crus gerados por esta infra-estrutura, e; - Facilitam a implementação de novas funcionalidades decorrentes do leque de aplicações vislumbradas pelo surgimento de RFID. / [en] Radio Frequency Identification (RFID) technology along with the Electronic Product Code (EPC) created a new complex environment for warehouses systems and supply chain systems in general. The EPC specification created one more level of identification: the product instance. This new level of identification had blown the volume of data being managed by applications. That fact, along with the deployment of distributed RFID readers, causes the necessity of new applications capable of interacting with this infrastructure and capable of processing, filtering and interpreting these new data. This work proposes a framework for distributed multi-agent systems capable of interacting with a deployed RFID infrastructure.

[pt] A crescente expansão e evolução da Internet têm impulsionado a demanda por aplicações baseadas em agentes e a busca por padrões e ferramentas para dar suporte ao desenvolvimento destas aplicações. MIDAS (Middleware for Intelligent and Distributed Agent-based Systems) define uma arquitetura flexível e adaptativa, fracamente acoplada, orientada a serviços que provê uma plataforma de execução e um framework para facilitar o desenvolvimento de sistemas multiagentes na Internet. A arquitetura do framework adere e estende as especificações da arquitetura de referência WSA (Web Services Architecture), sendo formada por duas estruturas básicas: uma concreta e outra abstrata. A estrutura concreta é composta por um conjunto de agentes intermediários dinâmicos e pró-ativos, que provêem serviços de infraestrutura. Estes serviços possibilitam que os desenvolvedores possam abstrair funcionalidades complexas, tais como comunicação, concorrência, gerenciamento e interoperabilidade. A segunda estrutura é composta por classes abstratas que representam os agentes e componentes de aplicações. As classes abstratas definem os hot-spots a partir dos quais as particularidades específicas das aplicações podem ser implementadas e regulam o fluxo de interação entre a implementação concreta dos agentes e a arquitetura. A abordagem estende os atuais padrões definidos pela arquitetura de referência WSA introduzindo o conceito de agente abstrato, e mecanismos complementares para dar suporte ao workflow e modelo de comunicação dos agentes. / [en] The increasing widespread and evolution of the Internet have stimulated the demand for agent-based applications, and the search for standards and tools to support the development of these applications. MIDAS (Middleware for Intelligent and Distributed Agent-based Systems) defines a flexible, adaptable, and loosely coupled service-oriented architecture, that provides an agent platform and a framework to facilitate the development of multi- agent systems in the Internet. The framework architecture adheres and extends the specifications of the WSA (Web Services Architecture) reference model, being composed by two basic structures: a concrete and an abstract one. The concrete structure is composed by a set of dynamic and pro-actives agents, which provide infrastructure services. These services enable the developer to abstract complex functionalities, such as communication, concurrency, management and interoperability. The second structure is composed by abstract classes, which represent the agents and components of applications. The abstract classes define the hot-spots from which the specific particularities of the applications can be implemented, and regulate the interaction flow between the concrete implementation of the agents and the architecture. The proposed architecture extends the current concepts defined by the WSA reference model, introducing the concept of abstract agent and complementary mechanisms to provide support for the agent´s workflow and communication model.

[pt] Com o crescimento dos sistemas de informação baseados na internet, empresas que mantém seus negócios eletrônicos através de sistemas web necessitam monitorar o andamento das atividades dos seus negócios. Várias técnicas para monitoramento e análise da execução de processos de negócio podem ser empregadas, dentre elas: (i) mineração de arquivos de log de servidores web, tais como o Apache; e (ii) inserção explícita de código de monitoramento diretamente no código da aplicação. Tais técnicas possuem várias limitações, entre elas, a dificuldade e falta de flexibilidade para corelacionar informação ocorrendo em diferentes requisições web, e/ou necessidade de várias modificações invasivas transversais diretamente no código de componentes/classes do sistema. Esse trabalho apresenta o projeto e implementação de um framework orientado a aspectos para monitoramento e análise de processos de negócio que ocorrem em sistemas web. Aspectos foram usados para implementar as variabilidades orientadas a aspectos de monitoramento de processos de negócio ocorrendo em sistemas web. O framework foi implementado usando as linguagens Java e AspectJ e foi validado por meio da sua instanciação para duas diferentes aplicações web. / [en] Over the last years, many mechanisms and techniques to monitor web applications have been proposed, such as, mining of log files from web servers and insertion of monitoring code directly in web applications. The adoption of these techniques presents several limitations such as: obstacles to correlate information from different web requests and/or requires several intrusive changes in the code of existing web applications. This dissertation presents an aspect-oriented framework to monitoring and analysing business processes. Aspect-oriented technologies are used to implement crosscutting variabilities of monitoring of web business processes. The framework has been developed using Java and AspectJ programming languages. It was instantiated and validated through the development of two different web applications.

[pt] Dispositivos portáteis dotados de computador são cada vez mais utilizados em diversos domínios de aplicações. Juntamente com as redes de telecomunicações provêem a base tecnológica para a computação móvel. Neste ambiente, os Sistemas de Gerência de Bancos de Dados (SGBDs) podem fornecer todos os mecanismos para confiança, segurança, disponibilidade, integridade e acesso eficiente a dados persistentes. Estes SGBDs podem estar localizados na rede com fio (fixa), desempenhando seu papel convencional de servidor de banco de dados, ou podem prover dados para computadores móveis e tecnologias relacionadas. Vários modelos para transações em banco de dados para o ambiente de computação móvel têm sido propostos. No entanto, não satisfazem plenamente as características únicas deste tipo de ambiente, tais como desconexões freqüentes, fraca conectividade na rede sem fio e a movimentação dos clientes. Esta tese tem por objetivo propor um modelo de computação que permita a integração de um SGBD a um ambiente de computação móvel. É apresentado um novo modelo de transações de banco de dados em múltiplos níveis no sentido de garantir o atendimento dos requisitos da computação móvel e as propriedades ACID de transações, onde há participação efetiva do SGBD. O modelo é definido em lógica de primeira ordem seguindo o formalismo ACTA. A implementação desse modelo de transações é apresentada em uma arquitetura que faz uso das abordagens de frameworks orientados a objetos e agentes de software, de forma a tratar com maior eficiência as especificidades do ambiente de computação móvel. Finalmente, é feita uma comparação entre alguns dos modelos mais relevantes de transações para bancos de dados no ambiente de computação móvel e o modelo proposto nesta tese, ressaltando o tratamento dado às propriedades ACID das transações de banco de dados. / [en] Portable computerized devices have become widely used in many different application domains and are, together with telecommunication networks, the underlying technology for mobile computing. In this environment Data- base Management Systems (DBMS) may provide reliability, security and availability, besides data integrity and efficiency persistent data access. These DBMS might be located either in conventional (fixed) networks, with the conventional data server role, or might serve global and local data for mobile computers and related technology. There are many transaction models for mobile database management. However, the particular characteristics of this mobile environment, such as frequent disconnections, weak and intermittent connectivity of wireless networks and clients movement, are not always well addressed. The goal of this thesis is to propose a computational model that enables the integration of a DBMS to a mobile environment. Indeed, we present a new multi-level database transactional model in order to handle mobile requirements and ACID transaction properties, where a DBMS is present. Our model is defined using the ACTA formalism based in first-order logic. The implementation of proposed transaction model becomes feasible through the use of object-oriented frameworks and software agents, with gave support to deal with the particularities of the mobile computing environment. Finally, we give a comparison between the most relevant transaction models for the mobile computing environment and our proposed model, emphasizing the treatment given to the ACID transactions properties.

[pt] Engenheiros de sistemas multi-agentes (SMAs) móveis devem lidar com o projeto e a implementação de mobilidade de código, além do projeto e implementação de funcionalidades básicas e outros requisitos. À medida que a complexidade dos SMAs aumenta, questões referentes à mobilidade não podem ser modularizadas somente a partir da utilização de abstrações e mecanismos orientados a objetos (OO). Além disso, vários programadores freqüentemente evidenciam a presença de problemas de entrelaçamento e espalhamento em suas linhas de código referentes à mobilidade. Apesar de tais problemas, os desenvolvedores de SMAs têm se apoiado vastamente na utilização de interfaces de programação de aplicações (APIs) OO das plataformas de mobilidade e na linguagem de programação Java. O resultado é a produção de SMAs que são difíceis de entender, manter e reutilizar. Este trabalho apresenta três contribuições principais. Primeiramente, é realizada uma análise das soluções existentes para separação dos interesses de mobilidade. Além disso, são propostos a arquitetura de software ArchM e o framework AspectM, ambos baseados em aspectos, visando: (i) uma clara separação dos interesses de mobilidade em relação às funcionalidades básicas e outros requisitos, (ii) uma introdução transparente do código de mobilidade em agentes estacionários, e (iii) uma integração flexível dos SMAs com plataformas de mobilidade existentes. O desenvolvimento de software orientado a aspectos é um novo paradigma com abstrações e mecanismos de composição que possibilitam o aumento do grau de reusabilidade e manutenibilidade dos sistemas. Os benefícios de ArchM e AspectM são ilustrados através de dois estudos de caso e com o uso de duas plataformas de mobilidade. / [en] Software engineers of multi-agent systems (MASs) are concerned with the design and implementation of the mobility issues in addition to the agents` basic functionalities and other agent-related concerns. As the agents` complexity increases, mobility issues cannot be modularized based only on object-oriented (OO) abstractions and mechanisms. Besides, some programmers frequently evidence the presence of mobility tangling and scattering problems on their systems. Despite these problems, MAS developers have mostly relied on application programming interfaces (APIs) OO from mobility platforms and on the use of the Java programming language. The result is the production of MASs that are difficult to understand, maintain, and reuse. This work presents three main contributions. Firstly, an analysis of existent solutions for modularization of mobility issues. Besides, the proposal of the ArchM software architecture and the AspectM framework, both based on aspects, which support: (i) improved modularization of the mobility issues, that is, a clean separation between the mobility-specific concerns and the other agent concerns, (ii) a seamless introduction of code mobility into stationary agents, and (iii) a flexible integration with multiple mobility platforms. The aspect- oriented software development (AOSD) is a new paradigm with abstractions and composition mechanisms that support an improvement of reuse and maintainability of systems. The benefits of the AspectM framework are illustrated through two case studies and through use of two mobility platforms.

[pt] O desenvolvimento de aplicações sensíveis ao contexto (ASCs) constitui-se como uma tarefa não-trivial em conseqüência das características relacionadas à sensibilidade ao contexto, como abertura, comunicação assíncrona e falta de mecanismos modulares na propagação de informações de contexto. Por outro lado, um paradigma de desenvolvimento de software é considerado uma ferramenta básica para a construção de sistemas de software. Particularmente, a Engenharia de Software para Sistemas Multi-Agentes (ESSMA) tem se apresentado como paradigma promissor para o desenvolvimento de aplicações distribuídas, abertas e extensíveis. Agentes de software são elementos cuja execução leva ao alcance dos objetivos de um sistema através de suas propriedades de interação, adaptação e autonomia. Partindo destas características, é possível propor soluções para o desenvolvimento de ASCs que facilitem a satisfação dos requisitos mencionados acima. Este trabalho tem dois objetivos principais: (1) apresentar estudos de caso envolvendo o uso de ESSMA no desenvolvimento de ASCs e (2) propor um framework como ferramenta de reuso de sensibilidade ao contexto nas aplicações. A avaliação dos estudos e da proposta do framework é utilizada para a demonstração da usabilidade de ESSMA em ASCs. A avaliação dos estudos é efetuada através da generalização de resultados, além da aplicação de métricas com foco em atributos, como a modularidade. / [en] The development of context-aware applications (CAAs) is not a trivial task due to their intrinsic features, such as openness, asynchrony communication, and the lack of modular abstractions and mechanisms for the propagation of context information. On the other hand, a software development paradigm is actually considered a basic tool for the construction of any software system. In particular, the Software Engineering for Multi-Agent Systems (SEMAS) is often introduced as a promising paradigm for the development of distributed, open, and extensible applications. Software agents are elements whose execution leads to the reach of the system`s goals, through their interaction, adaptation, and autonomy properties. From the agent properties, it becomes possible to provide solutions for the development of CAAs in order to facilitate the satisfaction of the common requirements mentioned above. This work has two main purposes: (1) the development of case studies involving the use of SEMAS for three CAA-specific applications; (2) propose a framework to support the reuse of context- awareness features in the CAAs. The evaluation of the case studies and of the framework is used for the demonstration of SEMAS usability in the CAA-specific domain. Some evidences about the generality of the results are also provided, beyond the quantitative measurements based on common quality attributes, such as the modularity.

[pt] Esse trabalho propõe uma abordagem sistemática para o desenvolvimento de frameworks usando técnicas orientadas a aspectos (OA). O objetivo central da abordagem é melhorar a capacidade de extensão e configuração de frameworks orientados a objetos (OO) para diferentes cenários de reutilização, através de uma melhor gerência de suas características. A abordagem é composta por: (i) um conjunto de diretrizes para o projeto e implementação de frameworks usando programação orientada a aspectos; e (ii) um modelo generativo usado para a instanciação automática do framework e suas variabilidades OO e OA. As diretrizes propõem a definição de um conjunto de pontos de junção de extensão (EJPs - extension join points) no código do framework, os quais podem ser usados para estender a funcionalidade básica do framework através da implementação de aspectos de extensão. Tais aspectos são responsáveis pela implementação de características transversais opcionais, alternativas ou de integração demandadas por usuários do framework. A abordagem é demonstrada com a implementação / refatoração de 3 frameworks OO pertencentes a diferentes domínios de aplicação. Uma avaliação da abordagem por meio de um estudo qualitativo e um estudo quantitativo é também apresentada. Finalmente, diversas lições aprendidas e discussões resultantes da experiência de uso da abordagem são descritas. / [en] This work proposes a systematic approach to framework development which relies on the use of aspect-oriented (AO) techniques. The main goal of the approach is to improve the extensibility and configurability of objectoriented (OO) frameworks. It is composed of: (i) a set of guidelines to design and implement frameworks using aspect-oriented programming; and (ii) a generative model which allows the automatic instantiation of the framework and its respective OO and AO variabilities. Our guidelines propose the definition of extension join points (EJPs) in the framework code, which can be used to extend the framework basic functionality by means of extension aspects. The extension aspects are responsible for implementing optional, alternative and integration crosscutting features required by the framework users. Since such aspects can be automatically unplugged from the framework code, our approach makes it easier to customize the framework to specific needs. Three cases studies are presented to illustrate the applicability of our approach to the development of frameworks from different domains. The approach is also evaluated through both a qualitative and a quantitative study. Finally, several lessons learned and discussions resulting from the use of the approach are described.

[pt] As Redes de comunicação sem fio estão cada vez mais presentes no dia-a- dia das pessoas. Falar com amigos, ouvir música, ver televisão, fazer compras, são exemplos de atividades que podem ser realizadas hoje em dia por uma grande variedade de tipos de redes sem fio. Os dispositivos móveis de hoje possuem diversas interfaces de rede, possibilitando ao usuário escolher qual delas irá utilizar. Devido à mobilidade oferecida por dispositivos móveis, a cada nova localidade, diferentes tipos de rede e cenários para utilização de um serviço se configuram. Algumas soluções e propostas estão sendo estudadas para permitir que o usuário escolha a melhor conexão de rede para a utilização de um serviço, dependendo da situação em que este se encontre. Porém, poucas análises são apresentadas para que as provedoras de redes e serviços possam oferecer esta melhor conexão. Mobilidade, liberdade de escolha do usuário, variedade de conexões de rede e tipos de serviço são desafios que as provedoras começam a encontrar. Por outro lado, a possibilidade de captar novos clientes, aumentar seu volume de vendas de serviços e sua conseqüente participação no mercado, são oportunidades que surgem neste novo cenário. Um framework em sistemas multi-agentes é proposto com o objetivo de se analisar este novo cenário e exercitar soluções que sejam úteis tanto para clientes, quanto para provedoras de redes sem fio. Estratégias para definição do preço de um serviço pelo lado da provedora e estratégias para escolha do melhor serviço oferecido por uma provedora do lado do cliente, com a utilização de informação de contexto, são objetos de analise. Na solução, a informação de contexto é representada pelo modelo de ontologias proposto pelo DynaCIP e um algoritmo de tomada de decisão utilizado pelo agente é proposto, embora o framework flexibilize a utilização de outros algoritmos. A instanciação do framework para um cenário de redes sem fio de nova geração é implementado e discutido na proposta. / [en] The Wireless communication networks are increasingly present in people`s lives. Talking to friends, listening music, watching television, buying things, are examples of activities that nowadays can be accomplished by a great variety of wireless networks. Modern mobile devices have a diversity of network interfaces, for users to choose from. Due to mobility offered by mobile devices, different types and scenarios of networks appear at every new location. Some proposals and solutions are been studied to allow users to choose the best network connection for a specific service utilization, depending on the current user`s task. But, few proposals are presented to allow network and service providers to provide these best connection. Mobility, user`s freedom of choice, variety of network connections and types of service are challenges that the providers are beginning to find. Moreover, the ability to attract new customers, increase your services sales volume and its consequent market share, are opportunities that arise in this new scenario. A multi- agent systems framework is proposed with the aim to examine this new scenario and exercise solutions that are useful both for customers, and for wireless network providers. Contextaware strategies for provider`s service pricing and for customer`s best choice of service provided are subject to review. In the solution, context information is represented in the ontology model proposed by DynaCIP and an algorithm for decision-making used by the agent is proposed, although the framework flexible the use of other algorithms. A framework instantiation for a next generation wireless networks scenario is implemented and discussed in the proposal.

[pt] A combinação de computação móvel sem fio e tecnologias para a localização de dispositivos possibilitou o surgimento de um novo paradigma de computação conhecido como Serviços Baseados em Localização, cujo objetivo é estudar como prover ao usuário serviços personalizados que dependem da localidade onde este se encontra. Dentre esses serviços, destacam-se aqueles cuja principal função é dar apoio a diferentes formas de comunicação entre usuários de dispositivos móveis. Apesar de vários serviços terem sido desenvolvidos com esse intuito, são poucos os trabalhos que fizeram um levantamento de suas características comuns com o objetivo de projetar uma infra- estrutura genérica que sirva de base para o desenvolvimento de novos serviços. Isso serviu de motivação para esta dissertação, que trata do desenvolvimento de um framework que facilite a construção de serviços para comunicação baseada na localização de usuários móveis. Como estudos de caso, foram instanciados um aplicativo chamado Nita (Notes In The Air), que provê comunicação síncrona e assíncrona entre usuários presentes numa mesma localidade, e um aplicativo para comunicação instantânea similar ao BuddySpace. / [en] The combination of mobile wireless computing and location technology enabled the emergence of a new computing paradigm known as Location-Based Services, whose goal is to study how to provide personalized services to users depending on the their location. Among these services, very useful are the ones which support different kinds of communication between mobile users. Although several services have been developed with this goal, only few work aimed at identifying the common characteristics of these systems, with the goal of designing a generic infrastructure that serves as the basis for the development of new services. This was the main motivation for this thesis work, in which we designed an object framework facilitating the construction of applications for location-based communication among mobile users. As main case studies, we instantiated an application called Nita (Notes In The Air), which provides both synchronous and asynchronous communication between co- located users, and a location-enhanced instant messaging application similar to BuddySpace.