Quality-of-service (QoS) requirements for the timely delivery of real-time multimedia raise new challenges for the networking world. A key component of QoS is QoS routing which allows the selection of network routes with sufficient resources for requested QoS parameters. Several techniques have been proposed in the literature to compute QoS routes, most of which require dynamic update of link-state information across the Internet. Given the growing size of the Internet, it is becoming increasingly difficult to gather up-to-date state information in a dynamic environment. We propose a new technique to compute QoS routes on the Internet in a fast and efficient manner without any need for dynamic updates. Our method, known as Selective Flooding, checks the state of the links on a set of pre-computed routes from the source to the destination in parallel and based on this information computes the best route and then reserves resources. We implemented Selective Flooding on a QoS routing simulator and evaluated the performance of Selective Flooding compared to source routing for a variety of network parameters. We find Selective Flooding consistently outperforms source routing in terms of call-blocking rate and outperforms source routing in terms of network overhead for some network conditions. The contributions of this thesis include the design of a new QoS routing algorithm, Selective Flooding, extensive evaluation of Selective Flooding under a variety of network conditions and a working simulation model for future research.

Juggling can be both a recreational activity that provides a wide variety of challenges to participants and an art form that can be performed on stage. Non-learning-based computer vision techniques, depth sensors, and accelerometers have been used in the past to augment these activities. These solutions either require specialized hardware or only work in a very limited set of environments. In this project, a 54 000 frame large video dataset of annotated juggling was created and a convolutional neural network was successfully trained that could locate the balls and hands with high accuracy in a variety of environments. The network was sufficiently light-weight to provide real-time inference on CPUs. In addition, the locations of the balls and hands were recorded for thirty-six common juggling pattern, and small neural networks were trained that could categorize them almost perfectly. By building on the publicly available code, models and datasets that this project has produced jugglers will be able to create interactive juggling games for beginners and novel audio-visual enhancements for live performances.

La thèse s'intéresse aux logiciels de rançon, présente une plateforme d'analyse automatique et propose des contre-mesures. Nos contre-mesures sont conçues pour être temps réel et déployées sur une machine, c'est-à-dire ''End-Hosts''. En 2013 les logiciels de rançon font de nouveau parler d'eux, pour finalement devenir une des menaces les plus sérieuses à partir de 2015. Un état de l'art détaillé des contre-mesures existantes est fourni. On peut ainsi situer les contributions de cette thèse par rapport à la littérature. Nous présentons également une plateforme d'analyse automatique de logiciels malveillants composée de machines nues. L'objectif est de ne pas altérer le comportement des échantillons analysés. Une première contre-mesure basée sur l'utilisation d'une librairie cryptographique par les logiciels de rançon est proposée. Celle-ci peut être facilement contournée. Nous proposons donc une seconde contre-mesure générique et agnostique. Cette fois, des indicateurs de compromission sont utilisés pour analyser le comportement des processus sur le système de fichiers. Nous détaillons comment de manière empirique nous avons paramétré cette contre-mesure pour la rendre~: utilisable et efficace. Un des challenges de cette thèse étant de faire concilier performance, taux de détection et un faible taux de faux positifs. Enfin, les résultats d'une expérience utilisateur sont présentés. Cette expérience analyse le comportement des utilisateurs face à une menace. En dernière partie, nous proposons des améliorations à nos contributions mais aussi des pistes à explorer. / This phD thesis takes a look at ransomware, presents an autonomous malware analysis platform and proposes countermeasures against these types of attacks. Our countermeasures are real-time and are deployed on a machine (i.e., end-hosts). In 2013, the ransomware become a hot subject of discussion again, before becoming one of the biggest cyberthreats beginning of 2015. A detailed state of the art for existing countermeasures is included in this thesis. This state of the art will help evaluate the contribution of this thesis in regards to the existing current publications. We will also present an autonomous malware analysis platform composed of bare-metal machines. Our aim is to avoid altering the behaviour of analysed samples. A first countermeasure based on the use of a cryptographic library is proposed, however it can easily be bypassed. It is why we propose a second generic and agnostic countermeasure. This time, compromission indicators are used to analyse the behaviour of process on the file system. We explain how we configured this countermeasure in an empiric way to make it useable and effective. One of the challenge of this thesis is to collate performance, detection rate and a small amount of false positive. To finish, results from a user experience are presented. This experience analyses the user's behaviour when faced with a threat. In the final part, I propose ways to enhance our contributions but also other avenues that could be explored.

Sistemas embarcados ganham cada vez mais espaço devido ao aumento da demanda por novas funções em equipamentos, às normas regulatórias e às novas necessidades dos consumidores e do mercado. Esse aumento nos requisitos aumenta o tamanho e a complexidade dos softwares embarcados cuja importância cresce significativamente. Sistemas operacionais de tempo real constituem uma ferramenta poderosa para gerenciar a complexidade, facilitar o reuso e aumentar a portabilidade do software e também reduzir o time-to-market. Este trabalho visa avaliar a aplicabilidade de sistemas operacionais de tempo real em sistemas embarcados de baixo custo que utilizam microprocessadores pequenos (8 e 16 bits), avaliando suas características e propondo as melhores alternativas para desenvolvimento de software embarcado. Para o atendimento desta proposta, foi realizado o levantamento de características sobre o desenvolvimento brasileiro de sistemas embarcados, uma análise das características de sistemas de pequeno porte, uma discussão da viabilidade do uso de RTOS e um estudo de caso comparando arquiteturas de software embarcado. Os resultados principais mostram que arquiteturas simplificadas como a Superloop apresentam vantagem sobre os sistemas operacionais devido ao baixo consumo de memória e processamento. Os sistemas operacionais, apesar de propiciarem desenvolvimentos de códigos modulares bem como facilitar o gerenciamento de tempo, são de difícil implementação em microcontroladores pequenos, devido ao seu elevado consumo de memória e processamento. O uso de sistemas operacionais é viável para sistemas de pequeno porte com no mínimo 4 Kbytes de memória RAM e processos com limite de tempo máximo para execução (deadlines) superiores a 1 ms, condições essas que evitam a sobrecarga do microcontrolador. Neste trabalho também é mostrado um retrato do desenvolvimento de embarcados no Brasil. / Embedded systems, more and more are gaining importance, due to the increase of features requested on equipments, the regulatory standards and the costumers and market requirements. This increment on requirements increases the software size and complexity, which importance significantly grows. Real-time operating systems represents a powerful tool to manage the complexity, help the software reuse and improve portability of the software and also reduce the time-to-market. This work aims to analyze the real-time operating systems, verifying their application on low cost embedded systems using small microcontrollers (8 and 16-bit), evaluating their characteristics and propose the best architectures for software development. To attend this proposal, it was performed a survey of Brazilian embedded system development, evaluates the low cost embedded system characteristics, discusses the viability of RTOS usage and performs a comparative study of embedded software architectures. Results show that simplified architectures like the Superloop presents vantages over the operating systems due to their low memory and processing consumption. The operating system, besides helping on time management and code modularity, is difficult to implement in small microcontrollers, due to the high memory and processing consumption. The operating systems are more applicable to small embedded systems with at minimum 4 Kbytes of RAM memory and process with maximum execution time (deadlines) over 1 ms, conditions that do not causes microcontroller overload. In this work is also presented an overview of Brazilian embedded system development.

Este trabalho avaliou o potencial da aplicação da técnica recursiva dos mínimos quadrados (MQR) para o ajuste em tempo atual dos parâmetros de modelos autorregressivos com variáveis exógenas (ARX), as quais são constituídas pelos níveis de montante para melhorar o desempenho das previsões de níveis fluviais em tempo atual. Três aspectos foram estudados em conjunto: variação do alcance escolhido para a previsão, variação da proporção da área controlada em bacias a montante e variação da área da bacia da seção de previsão. A pesquisa foi realizada em três dimensões principais: a) metodológica (sem recursividade; com recursividade; com recursividade e fator de esquecimento); b) temporal (6 alcances diferentes: 10, 24, 34, 48, 58 e 72 horas); e c) espacial (variação da área controlada da bacia e da área da bacia definida pela seção de previsão). A área de estudo escolhida para essa pesquisa foi a bacia do rio Uruguai com exutório no posto fluviométrico de Uruguaiana (190.000 km²) e as suas sub-bacias embutidas de Itaqui (131.000 km²), Passo São Borja (125.000km²), Garruchos (116.000 km²), Porto Lucena (95.200 km²), Alto Uruguai (82.300 km²) e Iraí (61.900 km²). Os dados de níveis fluviométricos, com leituras diárias às 07:00 e às 17:00 horas, foram fornecidos pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM), sendo utilizados os dados de 1/1/1991 a 30/6/2015. Para a análise de desempenho dos modelos, foi aplicado como estatística de qualidade o coeficiente de Nash-Sutcliffe (NS) e o quantil 0,95 dos erros absolutos (EA(0,95): erro que não foi ultrapassado com a frequência de 0,95). Observou-se que os erros EA(0,95) dos melhores modelos obtidos para cada bacia sempre aumentam com a redução da área controlada, ou seja, a qualidade das previsões diminui com o deslocamento da seção de controle de jusante para montante. O ganho na qualidade das previsões com a utilização dos recursos adaptativos torna-se mais evidente, especialmente quando observam-se os valores de EA(0,95), pois esta estatística é mais sensível, com diferenças maiores em relação ao coeficiente NS. Além disso, este é mais representativo para os erros maiores, que ocorrem justamente durante os eventos de inundações. De modo geral, foi observado que, à medida que diminui a área da bacia, é possível obter previsões com alcances cada vez menores. Porém a influência do tamanho da área controlada de bacias a montante melhora o desempenho de bacias menores quando se observam principalmente os erros EA(0,95). Por outro lado, se a proporção da bacia controlada de montante já é bastante grande, como é o caso das alternativas 1 e 2 utilizadas para previsão em Itaqui (entre 88,5% e 95,4 %, respectivamente), os recursos adaptativos não fazem muita diferença na obtenção de melhores resultados. Todavia, quando se observam bacias com menores áreas de montante controladas, como é o caso de Porto Lucena para a alternativa 2 (65% de área controlada), o ganho no desempenho dos modelos com a utilização dos recursos adaptativos completos (MQR+f.e: mínimos quadrados recursivos com fator de esquecimento) torna-se relevante. / This study evaluated the potential of the application of the recursive least squares technique (RLS) to adjust in real time the model parameters of the autoregressive models with exogenous variables (ARX), which consists of the upstream levels, to improve the performance of the forecasts of river levels in real time. Three aspects were studied jointly: the variation of the lead time chosen for the forecast, the variation in the proportion of controlled area in upstream basins and variation in the area of forecasting section of the basin. The research was conducted in three main dimensions: a) methodological (without recursion; with recursion; with recursion and forgetting factor); b) temporal (6 different lead times: 10, 24, 34, 48, 58 and 72 hours); and c) spatial (variation in the controlled area of the basin and the area of the basin defined by the forecast section). The study area chosen for this research was the Uruguay River basin with its outflow at the river gage station of Uruguaiana (190,000 km²) and its entrenched sub-basins in Itaqui (131,000 km²), Passo São Borja (125,000 km²), Garruchos (116,000 km²), Porto Lucena (95,200 km²), Alto Uruguai (82,300 km²), and Iraí (61,900 km²). The river levels data, with daily readings at 7am and 5pm, were provided by the Company of Mineral Resources Research (CPRM), with the data used from January 1, 1991 to June 30, 2015. We applied the Nash-Sutcliffe coefficient (NS) and the quantile 0.95 of absolute errors (EA(0,95): error has not been exceeded at the rate of 0.95) for the analysis of models performances. We observed that the errors EA(0.95) of the best models obtained for each basin always increase with the reduction of the controlled area then the quality of the forecasts decreases with displacement of the downstream control section upstream. The gain in quality of the forecasts with the use of adaptive resources becomes more evident especially when the observed values of EA(0.95) as this statistic is more sensitive with greater differences in relation to the Nash-Sutcliffe Coefficient (NS). Moreover, this is most representative for larger errors which occur precisely during flooding events. In general, we observed that, as much as the area of the basin decreases, it is possible to obtain forecasts with smaller lead times, but the influence of the size of the area controlled upstream basins improves the performance of smaller basins when observing, especially the errors EA (0.95). However, if the proportion of the upstream of controlled basin is already quite large - as in the case of the alternatives 1 and 2 used for forecast in Itaqui (between 88.5% and 95.4%, respectively) - the adaptive resources do not differ too much in getting better results. However, when observing basins with smaller areas controlled upstream - as is the case of Porto Lucena to alternative 2 (65% controlled area) - the performance gain of the models with the use of the complete adaptive resources (MQR+f.e.) becomes relevant.

Um dado por si só não possui valor algum, a menos que ele seja interpretado, contextualizado e agregado com outros dados, para então possuir valor, tornando-o uma informação. Em algumas classes de aplicações o valor não está apenas na informação, mas também na velocidade com que essa informação é obtida. As negociações de alta frequência (NAF) são um bom exemplo onde a lucratividade é diretamente proporcional a latência (LOVELESS; STOIKOV; WAEBER, 2013). Com a evolução do hardware e de ferramentas de processamento de dados diversas aplicações que antes levavam horas para produzir resultados, hoje precisam produzir resultados em questão de minutos ou segundos (BARLOW, 2013). Este tipo de aplicação tem como característica, além da necessidade de processamento em tempo-real ou quase real, a ingestão contínua de grandes e ilimitadas quantidades de dados na forma de tuplas ou eventos. A crescente demanda por aplicações com esses requisitos levou a criação de sistemas que disponibilizam um modelo de programação que abstrai detalhes como escalonamento, tolerância a falhas, processamento e otimização de consultas. Estes sistemas são conhecidos como Stream Processing Systems (SPS), Data Stream Management Systems (DSMS) (CHAKRAVARTHY, 2009) ou Stream Processing Engines (SPE) (ABADI et al., 2005). Ultimamente estes sistemas adotaram uma arquitetura distribuída como forma de lidar com as quantidades cada vez maiores de dados (ZAHARIA et al., 2012). Entre estes sistemas estão S4, Storm, Spark Streaming, Flink Streaming e mais recentemente Samza e Apache Beam. Estes sistemas modelam o processamento de dados através de um grafo de fluxo com vértices representando os operadores e as arestas representando os data streams. Mas as similaridades não vão muito além disso, pois cada sistema possui suas particularidades com relação aos mecanismos de tolerância e recuperação a falhas, escalonamento e paralelismo de operadores, e padrões de comunicação. Neste senário seria útil possuir uma ferramenta para a comparação destes sistemas em diferentes workloads, para auxiliar na seleção da plataforma mais adequada para um trabalho específico. Este trabalho propõe um benchmark composto por aplicações de diferentes áreas, bem como um framework para o desenvolvimento e avaliação de SPSs distribuídos. / Recently a new application domain characterized by the continuous and low-latency processing of large volumes of data has been gaining attention. The growing number of applications of such genre has led to the creation of Stream Processing Systems (SPSs), systems that abstract the details of real-time applications from the developer. More recently, the ever increasing volumes of data to be processed gave rise to distributed SPSs. Currently there are in the market several distributed SPSs, however the existing benchmarks designed for the evaluation this kind of system covers only a few applications and workloads, while these systems have a much wider set of applications. In this work a benchmark for stream processing systems is proposed. Based on a survey of several papers with real-time and stream applications, the most used applications and areas were outlined, as well as the most used metrics in the performance evaluation of such applications. With these information the metrics of the benchmark were selected as well as a list of possible application to be part of the benchmark. Those passed through a workload characterization in order to select a diverse set of applications. To ease the evaluation of SPSs a framework was created with an API to generalize the application development and collect metrics, with the possibility of extending it to support other platforms in the future. To prove the usefulness of the benchmark, a subset of the applications were executed on Storm and Spark using the Azure Platform and the results have demonstrated the usefulness of the benchmark suite in comparing these systems.

A iluminação indireta é capaz de elevar consideravelmente a qualidade visual de cenas renderizadas, mas é também uma operação custosa. Por este motivo, há muito esforço de pesquisa voltado para a renderização de iluminação indireta em tempo real. Apesar de atualmente existirem técnicas poderosas para a iluminação indireta em tempo real, elas fornecem ao artista apenas um controle grosseiro do equilíbrio entre qualidade e desempenho. Nós propomos uma Malha de Luzes Virtuais para calcular a iluminação indireta difusa numa cena, inspirados pelo uso de outras malhas auxiliares, como Malhas de Navegação e Malhas de Colisão. Uma Malha de Luzes Virtuais (MLV) é uma malha simplificada de luzes poligonais usadas para aproximar a luz refletida pela geometria real. Juntamente com a MLV, nós projetamos uma estrutura de dados de aceleração para atingir um desempenho eficiente com iluminação indireta usando uma MLV complexa. O uso da MLV apresenta algumas características vantajosas: maior controle artístico dos atributos da iluminação indireta; a possibilidade de integração com técnicas existentes como animação esquelética e geração procedural; e integração simples com ferramentas e processos de produção de arte existentes. Nossos resultados experimentais mostram que a iluminação indireta controlada por artistas é uma alternativa viável a métodos existentes. / Indirect illumination on a rendered scene can add a great deal to its visual quality, but it is also a costly operation. Therefore, a lot of research targets how to render indirect illumination in real-time. While powerful techniques for real-time indirect illumination currently exist, they provide only coarse-grained artistic control over the trade-off between quality and speed. We propose a Virtual Light Mesh to compute the scene’s diffuse indirect illumination, inspired by the use of other current auxiliary meshes such as Navigation Meshes and Collision Meshes. A Virtual Light Mesh (VLM) is a simplified mesh of polygonal lights used to approximate the light bounced by the real geometry. Together with the VLM, we design an acceleration data structure for efficient indirect illumination performance with a complex VLM. The use of VLM presents some positive properties: greater artistic control of the indirect illumination characteristics; the possibility of integration with existing techniques such as skeletal animation and procedural generation; and simple integration into existing asset production tools and pipelines. Our experimental results show that artist controlled indirect illumination is a viable alternative to existing methods.

Thesis (M.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 1981. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING. / Vita. / Bibliography: leaf 94. / by Esteban José Peynado Sánchez. / M.S.

Thesis. 1977. M.S.--Massachusetts Institute of Technology. Dept. of Mechanical Engineering. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING. / Bibliography: leaves 203-204. / by Frank C. Conati. / M.S.

Thesis (M.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 1982. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING / Bibliography: leaves 158-162. / by Michael Tzu-cheng Yeh. / M.S.