O planejamento de experimentos em sistemas computacionais não é uma tarefa trivial, pois envolve diversas etapas tais como, o planejamento propriamente dito, a execução dos experimentos e a análise dos resultados. A definição e a utilização de metodologias adequadas para cada uma destas etapas facilita a obtenção dos resultados de um experimento em um sistema computacional. Neste trabalho são apresentados mecanismos para auxiliar o planejamento e execução de experimentos em sistemas orientados a serviços. O planejamento de experimento é realizado a partir de um modelo baseado nos conjuntos de entradas comuns a arquiteturas orientadas a serviço. A execução deste planejamento é feita em um ambiente colaborativo real, a qual auxilia a identificação de gargalos que não estão presentes em simulações ou modelos analíticos. Um estudo de caso aplicado na arquitetura WSARCH, possibilitou avaliar seu desempenho e identificar problemas de configuração / The design of experiments in computational systems is not a trivial task as it involves several steps such as planning and execution of the experiments and the analyse of the results. The use of appropriate methodologies for each of these steps makes it easier obtain the experiment results of a computer system. In this dissertation, mechanisms to assist the planning and execution of experiments in service-oriented systems are presented. The planning of the experiment is made according to a model based on a set of common entries for service-oriented architectures. The experiment execution is performed in a real collaborative environment, which helps to identify bottlenecks that are not found in simulations or analytical models. A study case applied in WSARCH architecture, enables to evaluate the performance and identify configuration problems

A predição de estruturas de proteínas é um campo de pesquisa que busca simular o enovelamento de cadeias de aminoácidos de forma a descobrir as funções das proteínas na natureza, um processo altamente dispendioso por meio de métodos in vivo. Inserida no contexto da Bioinformática, é uma das tarefas mais computacionalmente custosas e desafiadoras da atualidade. Devido à complexidade, muitas pesquisas se utilizam de gateways científicos para disponibilização de ferramentas de execução e análise desses experimentos, aliado ao uso de workflows científicos para organização de tarefas e disponibilização de informações. No entanto, esses gateways podem enfrentar gargalos de desempenho e falhas estruturais, produzindo resultados de baixa qualidade. Para atuar nesse contexto multifacetado e oferecer alternativas para algumas das limitações, esta tese propõe uma arquitetura modular baseada nos conceitos de Service Oriented Architecture (SOA) para oferta de recursos computacionais em gateways científicos, com foco nos experimentos de Protein Structure Prediction (PSP). A Arquitetura Modular Distribuída para auxílio à Predição de Estruturas de Proteínas (MDAPSP) é descrita conceitualmente e validada em um modelo de simulação computacional, no qual se pode identificar suas capacidades, detalhar o funcionamento de seus módulos e destacar seu potencial. A avaliação experimental demonstra a qualidade dos algoritmos propostos, ampliando a capacidade de atendimento de um gateway científico, reduzindo o tempo necessário para experimentos de predição e lançando as bases para o protótipo de uma arquitetura funcional. Os módulos desenvolvidos alcançam boa capacidade de otimização de experimentos de PSP em ambientes distribuídos e constituem uma novidade no modelo de provisionamento de recursos para gateways científicos. / PSP is a scientific process that simulates the folding of amino acid chains to discover the function of a protein in live organisms, considering that its an expensive process to be done by in vivo methods. PSP is a computationally demanding and challenging effort in the Bioinformatics stateof- the-art. Many works use scientific gateways to provide tools for execution and analysis of such experiments, along with scientific workflows to organize tasks and to share information. However, these gateways can suffer performance bottlenecks and structural failures, producing low quality results. With the goal of offering alternatives to some of the limitations and considering the complexity of the topics involved, this thesis proposes a modular architecture based on SOA concepts to provide computing resources to scientific gateways, with focus on PSP experiments. The Modular Distributed Architecture to support Protein Structure Prediction (MDAPSP) is described conceptually and validated in a computer simulation model that explain its capabilities, detail the modules operation and highlight its potential. The performance evaluation presents the quality of the proposed algorithms, a reduction of response time in PSP experiments and prove the benefits of the novel algorithms, establishing the basis for a prototype. The new modules can optmize the PSP experiments in distributed environments and are a innovation in the resource provisioning model for scientific gateways.

O planejamento de experimentos em sistemas computacionais não é uma tarefa trivial, pois envolve diversas etapas tais como, o planejamento propriamente dito, a execução dos experimentos e a análise dos resultados. A definição e a utilização de metodologias adequadas para cada uma destas etapas facilita a obtenção dos resultados de um experimento em um sistema computacional. Neste trabalho são apresentados mecanismos para auxiliar o planejamento e execução de experimentos em sistemas orientados a serviços. O planejamento de experimento é realizado a partir de um modelo baseado nos conjuntos de entradas comuns a arquiteturas orientadas a serviço. A execução deste planejamento é feita em um ambiente colaborativo real, a qual auxilia a identificação de gargalos que não estão presentes em simulações ou modelos analíticos. Um estudo de caso aplicado na arquitetura WSARCH, possibilitou avaliar seu desempenho e identificar problemas de configuração / The design of experiments in computational systems is not a trivial task as it involves several steps such as planning and execution of the experiments and the analyse of the results. The use of appropriate methodologies for each of these steps makes it easier obtain the experiment results of a computer system. In this dissertation, mechanisms to assist the planning and execution of experiments in service-oriented systems are presented. The planning of the experiment is made according to a model based on a set of common entries for service-oriented architectures. The experiment execution is performed in a real collaborative environment, which helps to identify bottlenecks that are not found in simulations or analytical models. A study case applied in WSARCH architecture, enables to evaluate the performance and identify configuration problems

O desenvolvimento e a utilização de ambientes computacionais como apoio ao ensino e aprendizagem, aliados à evolução da computação móvel, têm contribuído significativamente para o estabelecimento de uma nova modalidade de ensino conhecida como aprendizagem móvel ou mobile learning (m-learning). Nesse cenário emergente, os ambientes educacionais existentes, mesmo possuindo diversos benefícios e facilidades no que diz respeito ao ensino e aprendizagem, apresentam problemas e desafios que precisam ser explorados. Um dos aspectos relevantes a ser investigado refere-se ao estabelecimento e adoção de padrões arquiteturais. De fato, grande parte desses ambientes é construída de forma isolada, possuindo arquiteturas e estruturas próprias, o que pode impactar negativamente a capacidade de padronização. O presente trabalho de pesquisa insere-se neste contexto, tendo como principal objetivo investigar e definir uma arquitetura de referência orientada a serviço voltada para ambientes de aprendizagem móvel. Tal arquitetura, denominada Ref-mLearning, visa contribuir para a evolução, reúso e interoperabilidade desses ambientes, possibilitando ainda um aumento na qualidade e redução de custos durante o seu desenvolvimento. Resultados alcançados por meio de avaliações e condução de um estudo de caso demonstram que a Ref-mLearning é uma arquitetura viável possuindo uma boa estrutura e organização para o desenvolvimento de ambientes de aprendizagem móvel orientados a serviço. / The development and use of computational environment to support the teaching and learning, together with the evolution of mobile computing, have contributed significantly to the establishment of a new mode of teaching known as mobile learning (m-learning). In this emerging scenario, the existing educational environments, despite having various benefits and facilities with regard to teaching and learning, present problems and challenges that need to be explored. An important aspect to be investigated refers to the establishment and adoption of architectural patterns. In fact, many of these environments is built in isolation, possessing own architectures and structures, which may negatively impact the standardization capacity. This research work is part of this context, the main objective to investigate and define a service-oriented reference architecture for mobile learning environments. Such an architecture, called Ref-mLearning, aims to contribute to the evolution, reuse and interoperability of these environments, still enabling an increase in quality and cost reduction during its development. Results achieved through evaluations and conducting a case study show that Ref-mLearning is a viable architecture having a good structure and organization for the development of a service-oriented mobile learning environment.

O desenvolvimento e a utilização de ambientes computacionais como apoio ao ensino e aprendizagem, aliados à evolução da computação móvel, têm contribuído significativamente para o estabelecimento de uma nova modalidade de ensino conhecida como aprendizagem móvel ou mobile learning (m-learning). Nesse cenário emergente, os ambientes educacionais existentes, mesmo possuindo diversos benefícios e facilidades no que diz respeito ao ensino e aprendizagem, apresentam problemas e desafios que precisam ser explorados. Um dos aspectos relevantes a ser investigado refere-se ao estabelecimento e adoção de padrões arquiteturais. De fato, grande parte desses ambientes é construída de forma isolada, possuindo arquiteturas e estruturas próprias, o que pode impactar negativamente a capacidade de padronização. O presente trabalho de pesquisa insere-se neste contexto, tendo como principal objetivo investigar e definir uma arquitetura de referência orientada a serviço voltada para ambientes de aprendizagem móvel. Tal arquitetura, denominada Ref-mLearning, visa contribuir para a evolução, reúso e interoperabilidade desses ambientes, possibilitando ainda um aumento na qualidade e redução de custos durante o seu desenvolvimento. Resultados alcançados por meio de avaliações e condução de um estudo de caso demonstram que a Ref-mLearning é uma arquitetura viável possuindo uma boa estrutura e organização para o desenvolvimento de ambientes de aprendizagem móvel orientados a serviço. / The development and use of computational environment to support the teaching and learning, together with the evolution of mobile computing, have contributed significantly to the establishment of a new mode of teaching known as mobile learning (m-learning). In this emerging scenario, the existing educational environments, despite having various benefits and facilities with regard to teaching and learning, present problems and challenges that need to be explored. An important aspect to be investigated refers to the establishment and adoption of architectural patterns. In fact, many of these environments is built in isolation, possessing own architectures and structures, which may negatively impact the standardization capacity. This research work is part of this context, the main objective to investigate and define a service-oriented reference architecture for mobile learning environments. Such an architecture, called Ref-mLearning, aims to contribute to the evolution, reuse and interoperability of these environments, still enabling an increase in quality and cost reduction during its development. Results achieved through evaluations and conducting a case study show that Ref-mLearning is a viable architecture having a good structure and organization for the development of a service-oriented mobile learning environment.

A predição de estruturas de proteínas é um campo de pesquisa que busca simular o enovelamento de cadeias de aminoácidos de forma a descobrir as funções das proteínas na natureza, um processo altamente dispendioso por meio de métodos in vivo. Inserida no contexto da Bioinformática, é uma das tarefas mais computacionalmente custosas e desafiadoras da atualidade. Devido à complexidade, muitas pesquisas se utilizam de gateways científicos para disponibilização de ferramentas de execução e análise desses experimentos, aliado ao uso de workflows científicos para organização de tarefas e disponibilização de informações. No entanto, esses gateways podem enfrentar gargalos de desempenho e falhas estruturais, produzindo resultados de baixa qualidade. Para atuar nesse contexto multifacetado e oferecer alternativas para algumas das limitações, esta tese propõe uma arquitetura modular baseada nos conceitos de Service Oriented Architecture (SOA) para oferta de recursos computacionais em gateways científicos, com foco nos experimentos de Protein Structure Prediction (PSP). A Arquitetura Modular Distribuída para auxílio à Predição de Estruturas de Proteínas (MDAPSP) é descrita conceitualmente e validada em um modelo de simulação computacional, no qual se pode identificar suas capacidades, detalhar o funcionamento de seus módulos e destacar seu potencial. A avaliação experimental demonstra a qualidade dos algoritmos propostos, ampliando a capacidade de atendimento de um gateway científico, reduzindo o tempo necessário para experimentos de predição e lançando as bases para o protótipo de uma arquitetura funcional. Os módulos desenvolvidos alcançam boa capacidade de otimização de experimentos de PSP em ambientes distribuídos e constituem uma novidade no modelo de provisionamento de recursos para gateways científicos. / PSP is a scientific process that simulates the folding of amino acid chains to discover the function of a protein in live organisms, considering that its an expensive process to be done by in vivo methods. PSP is a computationally demanding and challenging effort in the Bioinformatics stateof- the-art. Many works use scientific gateways to provide tools for execution and analysis of such experiments, along with scientific workflows to organize tasks and to share information. However, these gateways can suffer performance bottlenecks and structural failures, producing low quality results. With the goal of offering alternatives to some of the limitations and considering the complexity of the topics involved, this thesis proposes a modular architecture based on SOA concepts to provide computing resources to scientific gateways, with focus on PSP experiments. The Modular Distributed Architecture to support Protein Structure Prediction (MDAPSP) is described conceptually and validated in a computer simulation model that explain its capabilities, detail the modules operation and highlight its potential. The performance evaluation presents the quality of the proposed algorithms, a reduction of response time in PSP experiments and prove the benefits of the novel algorithms, establishing the basis for a prototype. The new modules can optmize the PSP experiments in distributed environments and are a innovation in the resource provisioning model for scientific gateways.