O problema de empacotamento de itens irregulares com balanceamento da carga é encontrado no carregamento de aviões, caminhões e navios. O objetivo é empacotar itens irregulares utilizando o menor número de recipientes possível de forma que os recipientes estejam balanceados, que os itens não se sobreponham e estejam inteiramente contidos no recipiente. Neste trabalho, propomos três heurísticas bases com três variações cada para o problema com recipientes retangulares e irregulares. As heurísticas utilizam abordagens diferentes para representar os itens e para fazer o balanceamento. Uma das heurísticas utiliza malha para representação dos itens e faz o balanceamento dividindo o recipiente em quadrantes e revezando a alocação dos itens entre eles de forma que o balanceamento é feito de forma indireta. Tal heurística resolve o problema tanto para recipientes retangulares quanto irregulares. A segunda heurística utiliza a representação dos itens por polígonos e impossibilita a sobreposição de itens utilizando a técnica do nofit polygon. A heurística constrói a solução item por item, sem posições fixas e a cada item alocado, os itens são deslocados em direção ao centro de gravidade desejado do recipiente. Esta heurística resolve apenas problemas com recipientes retangulares. A última heurística é uma adaptação da heurística anterior para a resolução do problema com recipientes irregulares, de forma que o problema é resolvido em duas fases. Cada heurística base possui três variações cada, totalizando nove heurísticas. As heurísticas foram comparadas com outro trabalho da literatura e conseguiram melhorar os resultados para nove das dezenove instâncias testadas. / The irregular bin packing problem with load balancing is found in the loading of airplanes, trucks and ships. The aim is to use as few bins as possible to pack all the items so that all bins are balanced, items do not overlap and are fully contained in the bin. In this work, we propose three base heuristics with three variations each for the problem with rectangular and irregular bin. The three heuristics use different approaches to represent the items and to balance the bin. One of the heuristics uses a grid to represent the items and does the balancing by dividing the container into quadrants and alternating the allocation of items between them so that the balancing is done indirectly. Such heuristic solves the problem for both rectangular and irregular bins. The second heuristic uses the representation of items by polygons and uses the nofit polygon technique. The heuristic constructs the solution item by item, with no fixed positions and with each item allocated, the items are shifted towards the desired center of gravity of the bin. This heuristic only solves problems with rectangular bins. The last heuristic is an adaptation of the previous one to solve the problem with irregular bins, so that the problem is solved in two phases. Each base heuristic has three variations, totaling nine heuristics. The heuristics were compared with other work in the literature and managed to improve the results for nine of the nineteen instances tested.

Algoritmos de balanceamento de carga são utilizados em sistemas distribuídos para homogeneizar a ocupação dos recursos computacionais disponíveis. A homogeneidade na ocupação do ambiente permite otimizar a alocação de recursos e, conseqüentemente, aumentar o desempenho das aplicações. Com o advento dos sistemas distribuídos de alta escala, fazem-se necessárias pesquisas para a construção de algoritmos de balanceamento de carga que sejam capazes de gerir com eficiência esses sistemas. Essa eficiência é medida através do número de mensagens geradas no ambiente, do suporte a ambientes heterogêneos, do uso de políticas que consomem poucos recursos do sistema, da estabilidade em alta carga, da escalabilidade do sistema e dos baixos tempos de resposta. Com o objetivo de atender as necessidades dos sistemas distribuídos de alta escala, este doutorado propõe, apresenta e avalia um novo algoritmo de balanceamento de carga denominado TLBA (Tree Load Balancing Algorithm). Esse algoritmo organiza os computadores do sistema em uma topologia lógica na forma de árvore, sobre a qual são executadas operações de balanceamento de carga. Para validar o TLBA foi construído um simulador que, submetido a testes, permitiu comprovar suas contribuições, que incluem: o baixo número de mensagens geradas pelas operações de balanceamento de carga; a estabilidade em altas cargas; os baixos tempos médios de resposta de processos. Para validar os resultados de simulação, foi construído um protótipo do TLBA. Esse protótipo confirmou os resultados de simulação e, conseqüentemente, as contribuições do algoritmo. / Load balancing algorithms are applied in distributed systems to homogenize the occupation of the available computational resources. The homogeneity of the environment occupation allows optimising the resource allocation and consequently, increasing the application performance. With the advent of the large-scale distributed systems, it was necessary to start researching the construction of load balancing algorithms which are able to manage these systems with efficiency. This efficiency is measured through the number of messages generated on the environment; the support to heterogeneous environments and the load balance policies which should spend the minimal resources time; the stability in overloaded situations; the system scalability; and the processes average response times, that should be small. With the aim to achieve the large-scale distributed systems requirements, this Ph.D. proposes, presents and evaluates a new load balancing algorithm named TLBA (Tree Load Balancing Algorithm). This algorithm arranges the computers on a logical network topology with a tree format. The load balancing operations are executed over this tree. To evaluate the TLBA algorithm, a simulator was built that was submitted to tests that confirmed the following characteristics: the small number of messages generated by the load balancing operations; the stability in overloaded situations; the small average processes response times. To validate the simulation results a TLBA prototype was implemented. This prototype confirmed the simulation results and consequently the contributions of the proposed algorithm.

[pt] Na área de biologia computacional a busca por informações relevantes em meio a volumes de dados cada vez maiores é uma atividade fundamental. Dentre outras, uma tarefa importante é a execução da ferramenta BLAST (Basic Local Alignment Search Tool), que possibilita comparar biosseqüências a fim de se descobrir homologias entre elas e inferir as demais informações pertinentes. Um dos problemas a serem resolvidos no que diz respeito ao custo de execução do BLAST se refere ao tamanho da base de dados, que vem aumentando consideravelmente nos últimos anos. Avaliar o BLAST com estrat´egias paralelas e distribuídas com apoio de agrupamento de computadores tem sido uma das estratégias mais utilizadas para obter ganhos de desempenho. Nesta dissertação, é realizada uma alocação física replicada da base de dados (de seqüências), onde cada réplica é fragmentada em partes distintas, algumas delas escolhidas como primárias. Dessa forma, é possível mostrar que se aproveitam as principais vantagens das estratégias de execução sobre bases replicadas e fragmentadas convencionais, unindo flexibilidade e paralelismo de E/S. Associada a essa alocação particular da base, são sugeridas duas formas de balanceamento dinâmico da carga de trabalho. As abordagens propostas são realizadas de maneira não intrusiva no código BLAST. São efetuados testes de desempenho variados que demonstram não somente a eficácia no equilíbrio de carga como também eficiência no processamento como um todo. / [en] A fundamental task in the area of computational biology is the search for relevant information within the large amount of available data. Among others, it is important to run tools such as BLAST - Basic Local Alignment Search Tool - effciently, which enables the comparison of biological sequences and discovery of homologies and other related information. However, the execution cost of BLAST is highly dependent on the database size, which has considerably increased. The evaluation of BLAST in distributed and parallel environments like PC clusters has been largely investigated in order to obtain better performances. This work reports a replicated allocation of the (sequences) database where each copy is also physically fragmented, with some fragments assigned as primary. This way we show that it is possible to execute BLAST with some nice characteristics of both replicated and fragmented conventional strategies, like flexibility and I/O parallelism. We propose two dynamic workload balancing strategies associated with this data allocation. We have adopted a non- intrusive approach, i.e., the BLAST code remains unchanged. These methods are implemented and practical results show that we achieve not only a balanced workload but also very good performances.

Uma metodologia para desenvolvimento de programas paralelos eficientes deve especificar mecanismos capazes de caracterizar o comportamento das aplicações e permitir estudos sobre o desempenho de diferentes modelos de soluções. Nos ambientes distribuídos, em particular, a eficiência da solução também está relacionada a estratégia utilizada na divisão e distribuição do trabalho entre os processos que cooperam na solução do problema. Para abordar estes aspectos, uma metodologia, denominada PEMPIs-Het (Performance Estimation of MPI Programs in Heterogeneous Systems), é especificada e apresentada nesta tese. A metodologia permite a modelagem, avaliação e predição de desempenho de programas paralelos em ambientes homogêneos e heterogêneos. Técnicas de modelagem analítica são utilizadas para representar o comportamento das aplicações no ambiente distribuído. Um modelo gráfico, denominado DP*Graph++, é proposto para ilustrar as principais estruturas do código da aplicação e facilitar análises sobre a complexidade algorítmica do programa. Algumas aplicações são modeladas e a precisão das predições é verificada através de testes experimentais. Os modelos de desempenho permitem uma estimativa pontual para o tempo de execução da aplicação. Entretanto, uma estratégia alternativa, baseada em intervalos de predição, também é discutida e avaliada. Algumas estratégias para balanceamento de carga de aplicações paralelas distribuídas são implementadas e avaliadas. Estasestratégias utilizam informações de um vetor com índices de desempenho (Vector of Relative Performances - VRP), gerados pelos modelos analíticos, para especificar a divisão e distribuição do trabalho. Estes índices caracterizam a capacidade computacional das máquinas. Uma formalização matemática é apresentada para explicar como os índices são determinados. ) Testes experimentais são realizados para verificar a aplicabilidade das estratégias e a eficiência no balanceamento das cargas. / A methodology for developing efficient parallel programs must specify mechanisms capable of characterizing the behavior of applications and allow studies on the performance of different solution models. In distributed environments, in particular, the solution efficiency is also related to strategy adopted in the division and distribution of work among the processes which cooperate in the solution of the problem. To address these issues, a methodology, called PEMPIs-Het (Performance Estimation of MPI Programs in Heterogeneous Systems), is specified and presented in this thesis. The methodology allows performance modeling, evaluation and prediction of parallel programs in homogeneous and heterogeneous environments. Analytical modeling techniques are used to represent the applications behavior in the distributed environment. A graph model, called DP*Graph++, is proposed to illustrate the main structures of the application code and facilitate some analyses about the program algorithmic complexity. Some applications are modeled and the accuracy of predictions is verified by experimental tests. The models allow estimate a punctual performance to the application execution time. Meanwhile, an alternative strategy, based on prediction intervals, is also discussed and evaluated. Some strategies for load balancing of distributed parallel applications are implemented and evaluated. These strategies use information from a vector with performance indexes (Vector of RelativePerformances - VRP), generated by analytical models to specify the division and distribution of work. These indexes characterize the machines computational capacity. A mathematical formalization is presented to explain how the rates are determined. Experimental tests are conducted to verify the applicability and effectiveness of the strategies in load balancing

Em um sistema localmente distribuído, quando diversas tarefas são aleatoriamente submetidas aos computadores de uma determinada rede, onde alguns ficam sobrecarregados e outros permaneçam ociosos, algoritmos de balanceamento de carga podem ser utilizados para homogeneizar e otimizar a alocação de recursos e, conseqüentemente, aumentar o desempenho computacional. Com a evolução dos sistemas distribuídos, houve a necessidade de aprimoramento desses algoritmos, a fim de suportarem sistemas distribuídos altamente escaláveis e possibilitarem o gerenciamento de ambientes heterogêneos. Visando suprir essas necessidades, recentemente foi proposto um algoritmo de balanceamento de carga denominado Tree Load Balancing Algorithm (TLBA). Para avaliar esse algoritmo foram desenvolvidos um simulador e um protótipo. Com as simulações foram comprovados seus benefícios para ambientes distribuídos heterogêneos altamente escaláveis e com o protótipo esses resultados foram validados. Este trabalho apresenta a implementação de um novo simulador, que possibilitou um estudo mais abrangente dos parâmetros de balanceamento de carga do TLBA, com base em amostras estatisticamente geradas e uma maior fidelidade em suas políticas de balanceamento. Suas novas características são simulação em tempo real, visualização da árvore lógica de acordo com as capacidades computacionais relativas, resultados em tabelas, gráficos gerados pelo simulador e estudos aplicados aos diferentes tipos de escalonamento e sistemas / In locally distributed systems, when plenty of tasks are randomically submitted to network computers where certain computers may be heavily loaded, while others lightly loaded, load balancing algorithms may be used on to homogenize and optimize the resources allocation, and hence improve the computer performance. Later on, the distributed systems evolution made necessary the upgrading of these algorithms in order to support the highly scalable distributed systems and handle with the management of the heterogeneous environments. To supply these needs, a new load balancing algorithm called Tree Load Balancing Algorithm (TLBA) has been recently proposed. The evaluation of this algorithm has been done by a simulator and a prototype which were developed for this purpose. The simulations have proved its benefits in highly scalable heterogeneous distributed environments, and with the prototype the results were validated. This work presents the implementation of a new simulator which allows detailed studies of the TLBA parameters, based on the statistically generated samples, and a higher fidelity on the implementation of its load balancing policies. Its new features are the real time simulations, visualization of the logical tree according to computers’ relative capacities, results in tables, graphics generated by the simulator and studies applied to the different types of scheduling and systems

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesislira.pdf: 424545 bytes, checksum: 3be0b61d6afbfa339783da091155017b (MD5) Previous issue date: 2011-12-12 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / Modular exponentiation algorithms play an important role in many asymmetric cryptography, random number generation and primality tests. This work proposes new techniques for parallelizing the algorithm of modular exponentiation methods both in terms of massive parallelism and load balancing techniques. The theoretical and practical results of the methods are assessed in this work. / Algoritmos de exponenciação modular tem sido utilizados de maneira central em grande parte da criptografia assimétrica, geração de números aleatórios e testes de primalidade. Este trabalho propõe novas técnicas de paralelização para o algoritmo de exponenciação modular que incluem métodos de paralelização massiva e balanceamento de carga. São avaliados resultados teóricos e práticos acerca dos métodos propostos.

O modelo de programação baseado em atores é frequentemente utilizado para o desenvolvimento de grandes aplicações e sistemas. Podemos citar como exemplo o serviço de bate-papo do Facebook ou ainda o WhatsApp. Estes sistemas dão suporte a milhares de usuários conectados simultaneamente levando em conta estritas restrições de desempenho e interatividade. Tais sistemas normalmente são amparados por infraestruturas de hardware com processadores de múltiplos núcleos. Normalmente, máquinas deste porte são baseadas em uma estrutura de memória compartilhada hierarquicamente (NUMA - Non-Uniform Memory Access). Nossa análise dos atuais ambientes de execução para atores e a pesquisa na literatura mostram que poucos estudos sobre a adequação deste ambientes a essas plataformas hierárquicas foram conduzidos. Estes ambientes de execução normalmente assumem que o espaço de memória é uniforme o que pode causar sérios problemas de desempenho. Nesta tese nós estudamos os desafios enfrentados por um ambiente de execução para atores quando da sua execução nestas plataformas. Estudamos particularmente os problemas de gerenciamento de memória, de escalonamento e de balanceamento de carga. Neste documento nós também analisamos e caracterizamos as aplicações baseadas no modelo de atores. Tal análise nos permitiu evidenciar o fato de que a execução de benchmarks e aplicações criam estruturas de comunicação peculiares entre os atores. Tais peculiaridades podem, então, ser utilizadas pelos ambientes de execução para otimizar o seu desempenho. A avaliação dos grafos de comunicação e a implementação da prova de conceito foram feitas utilizando um ambiente de execução real, a máquina virtual da linguagem Erlang. A linguagem Erlang utiliza o modelo de atores para concorrência com uma sintaxe clara e consistente. As modificações que nós efetuamos nesta máquina virtual permitiram uma melhora significativa no desempenho de certas aplicações através de uma melhor afinidade de comunicação entre os atores. O escalonamento e o balanceamento de carga também foram melhorados graças à utilização do conhecimento sobre o comportamento da aplicação e sobre a plataforma de hardware. / The actor model is present in several mission-critical systems, such as those supporting WhatsApp and Facebook Chat. These systems serve thousands of clients simultaneously, therefore demanding substantial computing resources usually provided by multi-processor and multi-core platforms. Non-Uniform Memory Access (NUMA) architectures account for an important share of these platforms. Yet, research on the suitability of the current actor runtime environments for these machines is very limited. Current runtime environments, in general, assume a flat memory space, thus not performing as well as they could. In this thesis we study the challenges hierarchical shared memory multi-core platforms present to actor runtime environments. In particular, we investigate aspects related to memory management, scheduling, and load-balancing. In this document, we analyze and characterize actor based applications to, in light of the above, propose improvements to actor runtime environments. This analysis highlighted the existence of peculiar communication structures. We argue that the comprehension of these structures and the knowledge about the underlying hardware architecture can be used in tandem to improve application performance. As a proof of concept, we implemented our proposal using a real actor runtime environment, the Erlang Virtual Machine (VM). Concurrency in Erlang is based on the actor model and the language has a consistent syntax for actor handling. Our modifications to the Erlang VM significantly improved the performance of some applications thanks to better informed decisions on scheduling and on load-balancing.

Uma metodologia para desenvolvimento de programas paralelos eficientes deve especificar mecanismos capazes de caracterizar o comportamento das aplicações e permitir estudos sobre o desempenho de diferentes modelos de soluções. Nos ambientes distribuídos, em particular, a eficiência da solução também está relacionada a estratégia utilizada na divisão e distribuição do trabalho entre os processos que cooperam na solução do problema. Para abordar estes aspectos, uma metodologia, denominada PEMPIs-Het (Performance Estimation of MPI Programs in Heterogeneous Systems), é especificada e apresentada nesta tese. A metodologia permite a modelagem, avaliação e predição de desempenho de programas paralelos em ambientes homogêneos e heterogêneos. Técnicas de modelagem analítica são utilizadas para representar o comportamento das aplicações no ambiente distribuído. Um modelo gráfico, denominado DP*Graph++, é proposto para ilustrar as principais estruturas do código da aplicação e facilitar análises sobre a complexidade algorítmica do programa. Algumas aplicações são modeladas e a precisão das predições é verificada através de testes experimentais. Os modelos de desempenho permitem uma estimativa pontual para o tempo de execução da aplicação. Entretanto, uma estratégia alternativa, baseada em intervalos de predição, também é discutida e avaliada. Algumas estratégias para balanceamento de carga de aplicações paralelas distribuídas são implementadas e avaliadas. Estasestratégias utilizam informações de um vetor com índices de desempenho (Vector of Relative Performances - VRP), gerados pelos modelos analíticos, para especificar a divisão e distribuição do trabalho. Estes índices caracterizam a capacidade computacional das máquinas. Uma formalização matemática é apresentada para explicar como os índices são determinados. ) Testes experimentais são realizados para verificar a aplicabilidade das estratégias e a eficiência no balanceamento das cargas. / A methodology for developing efficient parallel programs must specify mechanisms capable of characterizing the behavior of applications and allow studies on the performance of different solution models. In distributed environments, in particular, the solution efficiency is also related to strategy adopted in the division and distribution of work among the processes which cooperate in the solution of the problem. To address these issues, a methodology, called PEMPIs-Het (Performance Estimation of MPI Programs in Heterogeneous Systems), is specified and presented in this thesis. The methodology allows performance modeling, evaluation and prediction of parallel programs in homogeneous and heterogeneous environments. Analytical modeling techniques are used to represent the applications behavior in the distributed environment. A graph model, called DP*Graph++, is proposed to illustrate the main structures of the application code and facilitate some analyses about the program algorithmic complexity. Some applications are modeled and the accuracy of predictions is verified by experimental tests. The models allow estimate a punctual performance to the application execution time. Meanwhile, an alternative strategy, based on prediction intervals, is also discussed and evaluated. Some strategies for load balancing of distributed parallel applications are implemented and evaluated. These strategies use information from a vector with performance indexes (Vector of RelativePerformances - VRP), generated by analytical models to specify the division and distribution of work. These indexes characterize the machines computational capacity. A mathematical formalization is presented to explain how the rates are determined. Experimental tests are conducted to verify the applicability and effectiveness of the strategies in load balancing

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-10-08T19:01:14Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - LEANDRO ALEXANDRE FREITAS - 2011.pdf: 2571517 bytes, checksum: 785d31a14166c0c65a61a93c157e4e37 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-09T11:25:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - LEANDRO ALEXANDRE FREITAS - 2011.pdf: 2571517 bytes, checksum: 785d31a14166c0c65a61a93c157e4e37 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-09T11:25:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - LEANDRO ALEXANDRE FREITAS - 2011.pdf: 2571517 bytes, checksum: 785d31a14166c0c65a61a93c157e4e37 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / The Future Internet concepts and designs of 4WARD project concerns a clean-slate architecture with various networking innovations, including a new connectivity paradigm called Generic Path (GP). In GP architecture, several facilities are designed to efficiently support complex value-added applications and services with assured Quality of Service (QoS). GPs mainly abstract underlying network heterogeneity, and any entity, regardless its scope (technology, location or architectural layer) communicate each other in a single way via a common interface. To that, cooperation with network-layer provisioning mechanisms is required in the sense to map data paths meeting session-demanded resources (QoS requirements - minimum bandwidth and maximum delay/loss experience) into appropriate GPs. In contrast as support today, robust and scalable QoS-provisioning facilities are strongly required for efficient GP allocations. Therefore, this dissertation introduces the QoS-Routing and Resource Control (QoSRRC), a set of GP-compliant facilities to cope with the hereinabove requirements. QoSRRC complements GP architecture with QoS-oriented routing, aided with load balancing, to select paths meeting session-demands while keeping residual bandwidth to increase user experience. For scalability, QoS-RRC operates based on an overprovisioning-centric approach, which places low state storage and network operations. Initial QoS-RRC performance evaluation was carried out in Network Simulator v.2 (NS2), demonstrating drastic improvements of flow delay experience and bandwidth use among a relevant state-of-the-art solution. Moreover, the impact of QoS-RRC compared to current IP QoS and routing standards on the user experience has been evaluated, by analysing main objective and subjective Quality of Experience (QoE) metrics, namely Peak Signal to Noise Ratio (PSNR), The Structural Similarity Index (SSIM), Video Quality Metric (VQM) and Mean Opinion Score (MOS). / Os conceitos e modelos para Internet do Futuro no Projeto 4WARD abordam uma arquitetura clean-slate ("recomeçar a Internet do zero") com várias inovações na rede, incluindo um novo paradigma de conectividade, chamado Caminho Genérico (Generic Path - GP). Na arquitetura GP, várias facilidades foram projetadas para suportar eficientemente complexas aplicações de valor agregado e serviços com garantia de Qualidade de Serviço (Quality of Service - QoS). Os GPs abstraem principalmente a heterogeneidade das redes e de qualquer entidade, independentemente de seu escopo (tecnologia, localização ou camada de arquitetural). Para isso, a cooperação da camada de rede com mecanismos de aprovisionamento é necessária, de modo a mapear as demandas dos recursos exigidos pela sessão (requisitos de QoS, como por exemplo largura de banda mínima e máximo atraso/perda) nos GPs adequados. Em contraste com o suporte atual, o aprovisionamento de QoS robusto e escalável é fortemente exigido para alocações eficientes de GPs. Portanto, esta dissertação apresenta o QoS-Routing and Resource Control (QoS-RRC), um mecanismo de apoio a criação de GPs de modo a lidar com suas exigências. O QoS-RRC complementa arquitetura GP com roteamento orientado a QoS, auxiliado com balanceamento de carga, para selecionar os caminhos que vão ao encontro as demandas da sessão, enquanto mantém largura de banda residual para aumentar a experiência do usuário. Para obter escalabilidade, o QoS-RRC opera com base em uma abordagem centrada no aprovisionamento, que emprega baixo armazenamento de estado e poucas operações de rede. A avaliação de desempenho do QoS-RRC foi realizada com o simulador Network Simulator v.2 (NS2), demonstrando drásticas melhorias da qualidade dos fluxos quanto a experiência de atraso e largura de banda, se comparado com as soluções do estado da arte. Além disso, o impacto do QoS-RRC em comparação com o atual QoS das redes IP e os mecanismos de roteamento padrão, sobre a experiência do usuário, também foi avaliado, analisando métricas objetivas e subjetivas de Qualidade da Experiência (Quality of Expericence - QoE), ou seja, Peak Signal to Noise Ratio (PSNR), Structural Similarity Index (SSIM), Video Quality Metric (VQM) e Mean Opinion Score (MOS).

Diante do moderno paradigma de projeto otimizado de grandes sistemas de engenharia, este trabalho apresenta um ambiente de projeto que inclui uma série de inovações que permitem otimizar problemas multidisciplinares utilizando colaboração remota pela Internet. Muitos trabalhos têm sido desenvolvidos nesse sentido, o que motivou uma parceria internacional entre o Departamento de Engenharia Naval da Universidade de São Paulo e a Ecole Centrale de Nantes. O objetivo desta parceria foi unir a experiência brasileira em projetos de sistemas complexos de engenharia com a experiência francesa em otimização multidisciplinar. Sendo este trabalho fruto de uma colaboração internacional, é importante ter em mente a obrigação existente para que a pesquisa desenvolvida atenda a ambas as expectativas. O objetivo é, a um só tempo, viabilizar a integração de subsistemas conhecidos em um ambiente de projeto que permita a otimização multidisciplinar de sistemas complexos de engenharia e desenvolver contribuições pontuais relevantes no uso de superfícies de resposta, projeto distribuído e no desenvolvimento de estratégias de otimização multidisciplinares. O relatório apresentará uma descrição do problema, seguida da revisão bibliográfica sobre os principais assuntos envolvidos na pesquisa. A descrição do trabalho desenvolvido ocupará os dois próximos capítulos. No primeiro, o trabalho é apresentado privilegiando a visão global do sistema e a integração dos diferentes subsistemas desenvolvidos em um enfoque claramente influenciado pela tradicional visão sistêmica da Engenharia Naval. No capítulo seguinte as principais contribuições pontuais desenvolvidas são detalhadas ao estilo Francês. Por fim é apresentada a aplicação deste trabalho em diversos problemas matemáticos e de engenharia. / Facing the modern paradigm of optimized projects of large engineering systems, this research work presents a project environment that includes a series of innovations that allow the optimization of multidisciplinary problems using remote collaboration through the internet. Many research works have been done around this subject, which have motivated an international partnership between the Departamento de Engenharia Naval da Universidade de Sao Paulo and Ecole Centrale de Nantes. The objective of this partnership was mix the Brazilian expertise in design of engineering systems with the French expertise in multidisciplinary optimization. Being the result of an international collaboration, it is important to keep in mind the existing compromise to fulfill both expectations. The objective is altogether to make the integration of known systems viable in a project environment that allows multidisciplinary optimization of complex engineering systems with the creation of focused contributions that are relevant on the use of response surfaces, design collaborative and on the development of strategies of multidisciplinary optimization. The report will present a description of the problem, followed by a bibliographic revision about the main issues involved in the research. The description of the work is covered on the two following chapters. On the first one, the work approaches a global view of the system and the integration of different developed sub-systems under a perspective clearly influenced by the traditional systemic vision of Naval Engineering. On the next chapter, the main punctual contributions are detailed in the French style. Finally, the application of this work is presented in several mathematical and engineering problems.