Martensitic phase transformation in NiTi shape memory alloys (SMA) occurs over a hierarchy of spatial scales, as evidenced from observed multiscale patterns of the martensitic phase fraction, which depend on the material microstructure and on the size of the SMA specimen. This paper presents a methodology for the multiscale tracking of the thermally induced martensitic phase transformation process in NiTi SMA. Fine scale stochastic phase field simulations are coupled to macroscale experimental measurements through the compound wavelet matrix method (CWM). A novel process for obtaining CWM fine scale wavelet coefficients is used that enhances the effectiveness of the method in transferring uncertainties from fine to coarse scales, and also ensures the preservation of spatial correlations in the phase fraction pattern. Size effects, well-documented in the literature, play an important role in designing the multiscale tracking methodology. Molecular dynamics (MD) simulations are employed to verify the phase field simulations in terms of different statistical measures and to demonstrate size effects at the nanometer scale. The effects of thermally induced martensite phase fraction uncertainties on the constitutive response of NiTi SMA is demonstrated.

Les cristaux liquides constituent un état de la matière intermédiaire entre les solides et les liquides. De ce fait, ils allient à la fois la fluidité des liquides et les propriétés anisotropes des solides. Ce qui les rend à la fois excitants et compliqués à étudier est leur grande diversité. En effet, il existe plus d'une dizaine de phases différentes, chacune caractérisée par une structure et des propriétés particulières. De plus, de petits changements dans la structure des molécules peuvent mener à un polymorphisme liquide cristallin modifié ou des intervalles de stabilité thermique bien différents. Au sein du laboratoire, pour essayer d'y voir plus clair et de comprendre quels sont les facteurs microscopiques qui influencent le polymorphisme liquide cristallin, une technique relativement récente a été utilisée. Il s'agit de la dynamique moléculaire au niveau atomistique. Cet outil permet d'étudier des molécules dans des conditions qui tendent à représenter au mieux des conditions expérimentales, avec une température, une pression, une densité, etc. En simulant des systèmes qui ont été caractérisés expérimentalement, des corrélations entre le comportement expérimental et simulé peuvent être extraites. L'hypothèse que nous souhaitons vérifier dans ces travaux est la suivante: les variations de l'énergie non liante de Coulomb, un terme énergétique qui peut être extrait des simulations, peuvent être corréler à des observations expérimentales. Cette hypothèse se base sur les travaux précédents effectués au sein du laboratoire sur la phase smectique C (SmC). Dans ces travaux, la plage de stabilité thermique de la phase SmC a été corrélée aux valeurs des énergies non liantes de Coulomb. Dans le cadre de cette étude, le même protocole de simulation est utilisé pour étudier la phase smectique A (SmA), dans le but de confirmer les observations faites sur la phase SmC. Pour ce faire, deux familles de mésogènes (molécules possédant une ou plusieurs phases liquides cristallines dans leurs polymorphisme) sont étudiées. Ces deux familles diffèrent par de petits détails structuraux qui ont pourtant une grande influence sur le polymorphisme expérimental. Il s'agit, dans le cas de ces deux familles, de la longueur d'une chaîne alkyle ou alkoxy sur le mésogène. Pour la première famille de mésogènes, le type de phase SmA observé est différent selon la longueur de la chaîne. Pour la deuxième famille, des mésogènes formés par liaison halogène, il a été observé expérimentalement que la longueur de la chaîne a un impact sur la plage de stabilité thermique de la phase SmA. Ces deux familles sont donc tout à fait appropriées pour une étude par simulation au niveau atomistique. En ce qui concerne les résultats de la première famille, le mésogène présentant une phase SmA différente des autres mésogènes est associé à une énergie de Coulomb également différente. Pour relier ces énergies à l'organisation des molécules au sein des phases, un raisonnement basé sur la dépendance en distance de cette interaction est utilisé. Si une attraction existe entre les mésogènes, une énergie relativement plus basse correspond à des mésogènes plus proches les uns des autres. Au contraire, si les molécules ont tendance à s'éloigner les unes des autres, une énergie relativement plus élevée correspond à une distance intermoléculaire plus faible. Nous avons pu tirer des conclusions quant aux positions relatives des mésogènes et montrer qu'elles pouvaient être reliées à la phase observée expérimentalement. Pour la deuxième famille, nous observons que le mésogène avec la plage de stabilité thermique la plus grande est celui pour lequel les énergies de Coulomb sont les plus faibles, donc celui pour lequel l'arrangement initial imposé (arrangement SmA) est le plus stable énergétiquement. Ces deux projets d'étude de la phase SmA montrent que l'hypothèse mise de l'avant dans les travaux précédents portant sur la phase SmC est vérifiée. La combinaison simulation/expérience fournit des données sur les deux échelles nécessaires, à savoir la molécule et la phase macroscopique, pour essayer d'identifier les liens existants entre ces deux mondes.

El objetivo principal de este trabajo fue evaluar el comportamiento mecánico de mezclas asfálticas del tipo Superpave y SMA (Stone Mastic Asphalt) mediante un análisis comparativo del desempeño del asfalto convencional y del asfalto modificado con SBS (estireno–butadieno-estireno). Determinando módulos dinámicos edométricos de mezclas asfálticas a diferentes temperaturas de ensayo.

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A presente tese consiste numa investigação teórica-experimental quali-quantitativa de caráter interdisciplinar, que busca compreender de que maneira combinações de perfis de alunos, baseado na sua própria avaliação de comportamento psicológico (perfis de autorrelatos) esperança, autoestima e autoeficácia, são mais adequadas na promoção da aprendizagem colaborativa mais efetiva, assim como no desenvolvimento de um modelo de tecnologia baseado em agentes, denominado Sistema-Multiagente Hermes (SMAHermes), capaz de apoiar a formação otimizada de grupos para a aprendizagem colaborativa. A metodologia de pesquisa contempla três experimentos realizados no AVEA MOODLE/CINTED/UFRGS, a partir dos quais valida-se o modelo SMA-Hermes concebido. A amostra utilizada nos experimentos foi composta de trinta e seis alunos (faixa etária média de dezoito anos), do curso de Engenharia de Computação, da Universidade Estadual do Maranhão (UEMA), referente às disciplinas de Matemática Discreta e Estrutura de Dados Avançados. Considerando os perfis de autorrelatos dos alunos, composições de grupos de forma aleatória (randômica), pelo sistema (a partir da formação desejada pelo professor) e livre (os alunos escolhem seus próprios pares) foram testadas Variáveis como PMOA (Pontuação Máxima Obtida na Atividade), TRA (Tempo de Realização da Atividade) e PCGj (Potencial de Colaboração de Grupo) foram criadas, de modo a expressarem ou predizerem os comportamentos colaborativos dos grupos. Ao final dos experimentos foi aplicado um teste sociométrico com o objetivo de identificar afinidades sociais em função dos perfis de autorrelatos esperança, autoestima e autoeficácia dos alunos. Os resultados se mostram satisfatórios em relação à melhoria dos desempenhos de grupos em contextos de aprendizagem colaborativa quando se considera a tupla (PCGj; PMOA). Constatou-se, também, através dos resultados, que os melhores desempenhos de grupos colaborativos foram alcançados através de formações de grupos de forma aleatória, ressaltando que mesmo o mínimo desempenho de grupo obtido por meio desta formação ainda assim foi positivo. Do teste sociométrico aplicado, pode-se extrair características preponderantes dos pares afins, de forma que estas informações auxiliem no desenvolvimento de um modelo ontológico de colaboração e assim apoiar na definição de Papéis do aluno Vs. Perfis de autorrelatos para contextos de aprendizagem colaborativa. / This thesis consists of a theoretical-experimental quali-quantitative research that seeks to understand how combinations of student profiles, based on their own evaluation of psychological behavior (self-report profiles), hope, self-esteem and self-efficacy, are more suitable in promoting more effective collaborative learning, as well as in the development of an agent-based technology model, called Hermes Multi-Agent System (Hermes-MAS), capable of supporting the optimized groups formation for collaborative learning. The research methodology includes three experiments carried out in MOODLE / CINTED / UFRGS VLE, from which the conceived Hermes-MAS model is validated. The sample used in the experiments was composed of thirty-six students (18 years of average age range), from the State University of Maranhão (UEMA), all of which were attending the same Discrete Mathematics and Advanced Data Structure classes. Considering the students self-report profiles, group compositions in a random system (based on the teacher's desired formation) and free (where students chose their own peers) were tested Variables such as MSOA (Maximal Score Obtained in the Activity), ART (Activity Realization Time) and GCPj (Group Collaboration Potential) were established in order to express or predict the group’s collaborative behaviors. At the end of the experiments, a sociometric test was applied with the objective of identifying social affinities according to the self-report profiles hope, self-esteem and self-efficacy of the students. The results are satisfactory in relation to the improvement of group performances in collaborative learning contexts when considering the tuple (GCPj; MSOA). It was also verified through the results that the best performances of collaborative groups were achieved through group formations in a random manner, emphasizing that even the minimal group performance obtained through this training was still positive. From the applied sociometric test, one can extract preponderant characteristics of the related pairs, so that this information helps in the development of an ontological model of collaboration and thus supports the definition of Student roles Vs. Self-report profiles for collaborative learning contexts.

La sclérose latérale amyotrophique [SLA] est une pathologie idiopathique à issue fatale caractérisée par la dégénérescence progressive et sélective des motoneurones du système nerveux central et périphérique. La SLA n’est pas exclusivement identifiée comme une maladie de la voie pyramidale, mais considérée plus largement comme une pathologie neurodégénérative multisystème. L’étude des mécanismes posturaux dans cette population n’a pas fait l’objet d’une grande attention. Dans ce travail de thèse, une exploration en imagerie cérébrale multimodale (imagerie en tenseur de diffusion [DTI] et morphométrie basée sur le voxel [VBM]) est proposée chez des patients SLA avec instabilité posturale [AIP] et stables [SIP] en vue de vérifier l’intégrité morphologique et structurelle des régions corticales et sous-corticales posturales. La comparaison entre les sujets contrôles et les patients SLA a démontré une augmentation significative du volume de la substance grise au niveau du noyau caudé chez les patients stables (SIP vs contrôle p<0,001 ; SIP vs AIP p<0,01). L’évaluation structurelle a révélé une diminution de la fraction d’anisotropie [FA] au niveau de l’aire motrice supplémentaire [AMS] dans les deux groupes de patients par rapport aux contrôles (contrôle vs SIP p<0,05 ; contrôle vs AIP p<0,001). Au niveau du noyau caudé, le groupe AIP a présenté une diminution de la valeur de la FA par rapport aux sujets contrôles (p<0,001) et aux sujets SIP (p<0,05). Ainsi, ces résultats contribuent à une meilleure caractérisation et compréhension des atteintes corticales et sous corticales des régions qui interviennent dans la posture chez les patients SLA. / The Amyotrophic Lateral Sclerosis [ALS] is an idiopathic pathology with a fatal outcome. It is characterized by a progressive and selective degeneration of motor neurons in the central and peripheral nervous system. ALS is no longer exclusively identified as a disease of the pyramidal pathway, but it is considered more broadly as multisystem neurodegenerative pathology. However, the analysis of postural processes in these patients has not been well studied in the literature. Multimodal brain imaging (Diffusion Tensor Imaging [DTI] and Voxel Based Morphometry [VBM]) exploration was performed for ALS patients with postural instability [AIP] and without postural instability [SIP] to test the morphometric and structural integrity of postural cortical and subcortical regions. A significant increase of gray matter in caudate nucleus volume has been noticed for stable patients (SIP vs controls p<0.001, SIP vs AIP p<0.01). The structural evaluation revealed a decrease of the Fractional Anisotropy [FA] at the Supplementary Motor Area [SMA] level in both groups of patients compared to controls (controls vs SIP p<0.05, controls vs. AIP p<0.001). At the caudate nucleus, the AIP group showed FA value decrease compared to controls (p<0.001) and SIP subjects (p<0.05). Thus, these results would contribute to a better characterization and understanding of the cortical and subcortical impairments of the postural regions in ALS patients.

Les usages dans le domaine des systèmes multi-agents ont évolué de manière à intégrer davantage les utilisateurs humains dans les applications. La manipulation d'informations privées par des agents autonomes appelle alors à une protection adaptée des données personnelles. Les présents travaux examinent d'abord le contexte légal de la protection de la vie privée, ainsi que<br />les divers moyens informatiques destinés à la protection des données personnelles. Il en ressort un besoin de solutions fondées sur les méthodes d'IA, autorisant à la fois un raisonnement sur les réglementations et l'adaptation du comportement d'un agent à ces réglementations. Dans cette perspective, nous proposons le modèle d'agent PAw (Privacy-Aware) et la logique DLP (Deontic Logic for Privacy), conçue pour traiter des réglementations provenant d'autorités multiples. Le composant de raisonnement normatif de l'agent analyse son contexte hétérogène et fournit une politique cohérente pour le traitement des données personnelles. L'agent PAw contrôle alors automatiquement sa propre utilisation des données en regard de cette politique. Afin d'appliquer cette politique de manière distante, nous étudions les différentes architectures d'applications distribuées orientées vers la protection de la vie privée, notamment celles fondées sur les principes du Trusted Computing. Nous en proposons une complémentaire, illustrant la possibilité d'utiliser différemment cette technologie. L'implémentation de l'agent PAw permet la démonstration de ses principes sur trois scénarios, montrant ainsi l'adaptabilité de l'agent à son contexte normatif et l'influence des réglementations sur le comportement de l'application.

Notre travail a porté sur le développement d'un instrument pour l'aide à la négociation des acteurs impliqués dans la gestion de l'eau, ressource posant actuellement de façon accrue le problème de la durabilité. Pour cette ressource des directives générales ont été édictées au niveau national et européen. La mise en œuvre concrète de ces réglementations passe au niveau régional et au niveau local par la création de règles résultant de négociations entre les différents acteurs concernés. Toutefois, l'émergence de ces règles de gestion et d'allocation de la ressource se fait bien souvent sans vision des conséquences résultant de l'adoption de celles-ci tant au niveau global qu'au niveau individuel. Le but de notre travail est de fournir méthodes et instruments pour faciliter une négociation dont l'enjeu est de déterminer les règles d'accès à cette ressource pour les différents utilisateurs. Nous avons, d'une part, mis à l'épreuve la conception agent BDI (Beliefs, Desires and Intentions) à un problème relevant des sciences sociales et de grande taille. D'autre part, nous avons conçu une architecture multi-agent appropriée au problème posé intégrant la dimension négociation. Enfin, nous avons initié une méthodologie de conception interactive avec les acteurs de terrain. La construction de l'instrument de simulation s'est faite en deux phases : Une première maquette (Manga) concerne une situation simple de gestion (type nappe). Manga a permis d'explorer différents corps de règles d'attribution de l'eau et attitudes des agriculteurs face au risque climatique. Toutefois passer à des situations de gestion plus réalistes mais plus complexes, nous a conduit à enrichir fortement la représentation des acteurs et à concevoir une deuxième maquette (MangaLère). En nous appuyant sur le cas concret de la gestion de la Lère, nous avons testé l'adéquation du formalisme BDI à la représentation des acteurs concernés et commencé à développer une ontologie propre au problème posé.

Lorsque de nombreux agents interagissent, des conflits peuvent survenir. Pour les résoudre, différentes méthodes peuvent être utilisées, comme la coordination, les systèmes de vote et la négociation. Celle qui nous intéresse dans cette thèse est la négociation à base de contrats portant sur des ressources. L'objectif de notre travail est de concevoir un modèle général de négociation que nous avons appelé GeNCA : Generic Negotiation of Contracts API. Afin de concevoir un tel modèle, nous commençons par étudier les formes de négociation les plus courantes. L'analyse de ces négociations nous permet de dégager leurs points communs et nous fournit une base pour concevoir notre modèle. Grâce à la collecte de ces points communs et à l'étude du déroulement de ces négociations, nous montrons qu'il est possible de concevoir un protocole général de négociation, paramétrable, qui offre la possibilité de formuler des contre-propositions et qui permet de décrire le déroulement d'une négociation particulière.

En esta tesis doctoral se presenta TAP (Trusted and Active Protocol PDU transfer), una arquitectura para redes de tecnología ATM, novedosa por sus características distribuida, activa y multiagente. El protocolo propuesto para la arquitectura ofrece transferencias garantizadas a un conjunto privilegiado de conexiones VPI/VCI. Se propone también una extensión de la capa AAL-5 de ATM que hemos denominado EAAL-5 (Extended AAL type 5) usada para la gestión de las conexiones privilegiadas extremo-extremo.TAP ofrece garantía de servicio (GoS) cuando la red está perdiendo células ATM y aprovecha los periodos de inactividad en los enlaces para realizar las retransmisiones de las CPCS-PDU-EAAL-5. El protocolo propuesto emplea mecanismos NACK (mediante células RM de retorno) y es soportado por conmutadores ATM activos equipados con una memoria de almacenamiento de PDU denominada DMTE (Dynamic Memory to store Trusted native EAAL-5 PDU). La arquitectura activa propuesta está basada en un SMA (Sistema Multiagente) constituido por agentes programables colaborativos y distribuidos en la red. Las simulaciones realizadas demuestran la efectividad del mecanismo de recuperación de PDU propuesto con un mejor goodput en la red.La arquitectura TAP es soportada sobre conmutadores ATM activos que denominamos AcTMs (Active Asynchronous Transfer Mode Switch) y que hemos diseñado con técnicas software para: garantizar la gestión justa de colas de entrada basadas en WFQ (Weighted Fair Queueing); realizar el control de congestiones del buffer inspirado en EPD (Early Packet Discard); y evitar, con VC Merge, la mezcla de las PDU de conexiones diferentes. Estas técnicas software se proponen, por tanto, con la intención de: distribuir de forma justa la carga de los conmutadores; optimizar las retransmisiones de PDU; aliviar la implosión sobre las fuentes; evitar la fragmentación de las PDU y disminuir el interleaving de células, optimizando el goodput.Los conmutadores AcTMs requieren también el hardware apropiado para soportar TAP. Para ello, además del buffer, se proponen, la memoria DMTE y un conjunto de tablas de E/S asociadas a cada uno de los puertos de los AcTMs. Se demuestra que estos requerimientos hardware son realistas y viables para ser incorporados en los conmutadores activos. Destacamos el carácter multidisciplinar de esta tesis, donde la base de las investigaciones es la ingeniería de protocolos ATM, complementada con las novedosas ventajas que los agentes software pueden aportar. No obstante, los conmutadores finalmente obtenidos podrían ser objeto del ámbito de las arquitecturas especializadas, de forma que varios módulos del prototipo presentado, podrían ser implementados como componentes hardware para optimizar su rendimiento.Una vez identificadas las limitaciones de la tecnología ATM para soportar las transferencias garantizadas, que son nuestro principal objetivo, se describe la motivación general de estas investigaciones en entornos donde ATM es la base del tráfico IP. De este modo, se emplea NS (Network Simulator) para el estudio de escenarios donde el protocolo TAP puede aportar importantes beneficios al conocido protocolo TCP.Para poder estudiar el comportamiento de todas estas propuestas hemos implementado un simulador de TAP que aprovecha las ventajas que aporta el lenguaje Java para el desarrollo de protocolos de comunicaciones y de SMA. Este simulador permite definir múltiples escenarios y analizar los resultados de la simulación del prototipo para poder llegar a una serie de interesantes conclusiones. Las simulaciones a través de fuentes ON/OFF analizan conexiones punto-a-punto y punto-a-multipunto usando clases, objetos, threads, sincronizaciones y procesos distribuidos implementados en lenguaje Java.La memoria de tesis doctoral ha sido organizada en tres grandes apartados con el objeto de estructurar adecuadamente los contenidos presentados. La Parte I está dedicada a analizar las investigaciones relacionadas con este trabajo, de forma que se describen en siete capítulos los aspectos básicos de la tecnología ATM y se aprovecha cada uno de los capítulos para presentar resumidamente nuestras aportaciones, las cuales son ampliadas en las Partes II y III. De este modo, comenzamos destacando en el Capítulo 1 los fundamentos de la tecnología, para pasar después a describir en el Capítulo 2 una taxonomía de arquitecturas y protocolos para las redes ATM que nos sirven para identificar la propuesta TAP cuya arquitectura básica es incluida al final del capítulo. El Capítulo 3 se centra en los conceptos de fiabilidad y garantía de servicio (GoS) destacando éste último, ya que es una de nuestras propuestas a los parámetros generales de calidad de servicio (QoS) y que se deriva de éstos. Así, se explica el mecanismo con el que se ofrece la GoS a las fuentes privilegiadas. Seguidamente, el Capítulo 4 se centra en el control de congestión y la justicia, ambos aplicados sobre las colas de entrada de los conmutadores ATM. Éstos son también dos aspectos básicos en nuestra propuesta para conseguir aportar soluciones al problema de las congestiones en las fuentes privilegiadas, pero garantizando además la justicia a aquellas fuentes que no lo son. Una vez estudiadas las propuestas de la literatura se presenta un esquema de nuestro algoritmo QPWFQ. El Capítulo 5 estudia los diversos mecanismos de control de congestión aplicados sobre el buffer de los conmutadores y, después de analizar las propuestas más extendidas, comentamos nuestro algoritmo EPDR inspirado en EPD para conseguir atender las solicitudes de retransmisión de las PDU congestionadas. En el Capítulo 6 se realiza una revisión de la literatura en materia de agentes software orientada hacia las redes de comunicaciones, con la intención de centrar adecuadamente el SMA que proponemos como soporte de TAP y con el objetivo de conseguir una red activa formada por conmutadores AcTMs cuya arquitectura es adelantada al final de este capítulo. El Capítulo 7 justifica el carácter distribuido del protocolo TAP sobre una VPN (Virtual Private Network) constituida por nodos AcTMs que coexisten con conmutadores no activos en la misma red. En resumen, la Parte I trata de justificar nuestras propuestas, reafirmándolas sobre los propios fundamentos de la tecnología actual.La Parte II identifica las motivaciones generales de esta tesis, partiendo de las limitaciones actuales de la tecnología ATM que se pretenden solventar con la propuesta de TAP. Esta parte se ha dividido en dos capítulos, dedicándose el Capítulo 8 a describir las motivaciones generales, de modo que el control de congestión en los nodos de la red no sólo beneficia al tráfico ATM nativo, sino que puede ser también de utilidad para protocolos tan extendidos como TCP. Se identifican, por tanto, los beneficios aportados por TAP a las redes actuales. En el Capítulo 9 se discuten las limitaciones de ATM frente al parámetro de GoS propuesto y se explica cómo TAP puede evitar problemas tan indeseables como la fragmentación de las PDU, el interleaving del tráfico, las retransmisiones extremo-extremo y la implosión en las fuentes de tráfico.El objetivo de la Parte III es detallar las soluciones propuestas, de forma que en cuatro capítulos se realiza una descripción detallada, tanto de la arquitectura, como del protocolo que se implementa sobre ella. El Capítulo 10 describe la arquitectura distribuida y multiagente TAP, relacionándola con el modelo arquitectónico ATM, y analizando cada uno de los componentes hardware y software de los conmutadores AcTMs. El Capítulo 11 se centra específicamente en detallar el conjunto de algoritmos que constituyen el protocolo TAP y, por tanto, en el SMA que lo constituye. También se formaliza la idea intuitiva de aprovechar los tiempos de inactividad de la red para atender las retransmisiones de las PDU congestionadas. El Capítulo 12 presenta los detalles de implementación del simulador de TAP que proponemos como prototipo para analizar los resultados obtenidos en diversos escenarios. Se argumenta la elección del lenguaje Java como herramienta para el desarrollo de protocolos y SMA, para pasar después a describir la metodología y las decisiones de diseño más importantes, así como de las clases Java más destacables del prototipo. Este capítulo concluye con el análisis de los resultados más significativos de las simulaciones. Por último, el Capítulo 13 se dedica a identificar líneas futuras de acción que aporten continuidad al conjunto de investigaciones de las que ha sido objeto esta tesis doctoral. / In this doctoral thesis, TAP (Trusted and Active Protocol PDU Transfer) is presented as an innovative architecture for ATM networks due to its active multi-agent and distributive characteristics. The protocol proposed for this architecture offers guaranteed transfer of a privileged group of VPI/VCI connections. We also propose an extension of the AAL-5 layer of ATM which we have called EAAL-5 ( Extended AAL type 5) which is used for the management of privileged end-to end connections.TAP offers Guarantee of Service (GoS) when the network is losing ATM cells and it takes advantage of the inactive periods in the links in order to retransmit the CPCS-PDU-EAAL-5. The protocol we propose uses NACK mechanisms (using backwards RM cells) and is supported by active ATM switches that have a PDU storage memory called DMTE (Dynamic Memory to store Trusted Native EAAL-5 PDU).Our proposed active architecture is based on a MAS (Multi-Agent System) formed by programmable collaborative agents, distributed in the network. The simulations carried out have proved the effectiveness of the PDU recovery mechanism that we have proposed for a better goodput in the net.The TAP architecture is supported over active ATM switches which we have called AcTMs (Active Asynchronous Transfer Mode Switch) and which we have designed with software technology in order to:· guarantee the fair management of entry queues based on WFQ (Weighted Fair Queueing);· manage the control of buffer congestion, using a device inspired by EPD (Early Packet Discard)· and prevent, with VCmerge, the mixing of PDUs coming from different connections.We therefore propose this software technology in order to: fairly distribute the load on the switches; optimize the PDU retransmissions; alleviate the implosion on the sources; prevent PDU fragmentation and decrease the interleaving of cells, thereby optimizing goodput.The AcTM switches also need the appropriate hardware in order to support TAP. Therefore, we propose not only the buffer but also DMTE memory and a set of I/O tables that go with each AcTM port. It has been proved that these hardware requirements are realistic and viable and can be integrated in the active switches. We would also like to point out the multidisciplinary nature of this thesis in which the basis of the research is ATM protocol engineering, complemented by the innovative advantages that the software agents can provide. Nevertheless, the switches that we have finally managed to obtain could be regarded as within the field of specialized architectures; thus several modules of the prototype we have presented could be implemented as hardware components in order to optimize performance.Once the limitations of ATM technology in supporting guaranteed transfer have been identified, which is our principal objective, we describe the general motive for this research in environments where ATM is the basis of IP traffic. An NS (Network Simulator) has thus been used in order to study scenarios in which TAP protocol can significantly improve the already familiar TCP protocol.In order to study the performance of all these proposed improvements, we have used a TAP simulator, which has the advantages that Java language offers for the development of MAS and communication protocols. This simulator can define a variety of scenarios and analyse the results of the simulation of the prototype thus reaching a series of interesting conclusions. The simulations, via ON/OFF sources, analyse point-to-point and point-to-multipoint connections using classes, objects, threads, synchronizations and distributed processes carried out under Java.This dissertation has been organized in three parts in order to adequately structure the contents presented. Part I analyses the research related to this work; thus the first seven chapters describe the basic aspects of ATM technology. Each chapter briefly presents our contributions, which are studied in greater detail in Parts II and III.Thus, in Chapter 1 we point out the basic concepts of this technology and, in Chapter 2, we describe a taxonomy of architectures and protocols for ATM networks which will serve to identify our TAP proposal whose basic architecture is included at the end of the chapter.Chapter 3 deals with the concepts of reliability and GoS, with an emphasis on the latter since this is one of our proposals for the improvement of the general parameters of Quality of Service (QoS). Thus, we explain the mechanism, which is used in order to provide GoS to privileged sources.Following this, Chapter 4, deals with congestion control and fairness, which are applied to ATM switch entry queues. These concepts are also two basic aspects of our proposal to provide solutions to the problem of congestion at privileged sources, while -at the same time- guaranteeing fairness to those sources, which are not privileged. After studying the proposals that have already been published in this area of research, we present an outline of our QPWFQ (Queue PDU Weighted Fair Queueing) algorithm.In Chapter 5 we study the various congestion control mechanisms applied to switch buffers (that already exist) and, after analysing the most common proposals and solutions, we describe our EPDR (Early Packet Discard and Relay) algorithm inspired by EPD and which aims to attend the retransmission requests of congested PDUs.Chapter 6 reviews the literature on software agents designed for communication networks since we intend to explain the relevance of the MAS that we propose as a support for TAP. Thus, our objective is to obtain an active network formed by AcTMs switches whose architecture is outlined at the end of the chapter.In Chapter 7 we justify the distributive characteristics of the TAP protocol over a VPN (Virtual Private Network) formed by AcTMs nodes which exist side by side with non-active switches in the same network.Thus, in Part I we intend to justify our proposals by basing them on the fundamentals of the present technology.Part II describes the general motivation of this thesis, beginning with an analysis of the present limitations of ATM technology, which we propose to solve by using TAP. This part is divided into two chapters: Chapter 8 describes our general objectives whereby the control of congestion at the network nodes not only benefits native ATM traffic but can also be of use for such widespread protocols as TCP. We thus point out the advantages that TAP can provide for present-day networks.In Chapter 9 the limitations of ATM are discussed vis a vis the GoS parameter we have proposed and we explain how TAP can avoid such undesirable problems as PDU fragmentation, traffic interleaving, end-to-end retransmissions and the implosion of traffic sources.The objective of Part III is a comprehensive description of the solutions that we propose and, in the following four chapters, we provide a detailed description both of the architecture and of the protocol that goes with it.Chapter 10 describes the TAP distributed, multi-agent architecture, relating it to the ATM architectural model and analysing each of the hardware and software components of the AcTMs switches.Chapter 11 specifically focuses on the exhaustive description of the complete set of algorithms that make up the TAP protocol and therefore within the MAS which constitutes it. Moreover, the intuitive idea of making use of the periods of inactivity in the network in order to deal with the retransmissions of congested PDUs is formalized as a theory.In Chapter 12 we present the details of the implementation of the TAP simulator proposed as a prototype in order to analyse the results obtained under different scenarios. We argue in favour of the choice of Java language as a tool for the development of protocols and MAS and we then describe the methodology and the most important decisions concerning design as well as the most outstanding classes of Java used in the prototype. This chapter ends with an analysis of the most significant results of the simulations.Finally, Chapter 13 focuses on identifying future lines of action that would give continuity to the whole range of research which has been the object of study of this doctoral thesis.