Thesis (MSc) -- Stellenbosch University, 2004. / ENGLISH ABSTRACT: The Internet is fast evolving into a commercial platform that carries a mixture of narrow- and broadband applications such as voice, video, and data. Users expect a certain level of guaranteed service from their service providers and consequently the need exists for efficient Internet traffic engineering to enable better Quality of Service (QoS) capabilities. Multi-protocol Label Switching (MPLS) is a label switching protocol that has emerged as an enabling technology to achieve efficient traffic engineering for QoS management in IP networks. The ability of the MPLS protocol to create explicit virtual connections called Label Switched Paths (LSPs) to carry network traffic significantly enhances the traffic engineering capabilities of communication networks. The MPLS protocol supports two options for explicit LSP selection: offline LSP computation using an optimization method and dynamic route selection where a single node makes use of current available network state information in order to compute an explicit LSP online. This thesis investigates various methods for the selection of explicit bandwidth guaranteed LSPs through dynamic route selection. We address the problem of computing a sequence of optimal LSPs where each LSP can carry a specific traffic demand and we assume that no prior information regarding the future traffic demands are available and that the arrival sequence of LSP requests to the network is unknown. Furthermore, we investigate the rerouting abilities of the online LSP selection methods to perform MPLS failure restoration upon link failure. We propose a new online routing framework known as Least Interference Optimization (LIO) that utilizes the current bandwidth availability and traffic flow distribution to achieve efficient traffic engineering. We present the Least Interference Optimization Algorithm (LIOA) that reduces the interference among competing network flows by balancing the number and quantity of flows carried by a link for the setup of bandwidth guaranteed LSPs in MPLS networks. The LIOA routing strategy is evaluated and compared against well-known routing strategies such as the Minimum Hop Algorithm (MHA), Minimum Interference Routing Algorithm (MIRA), Open Shortest Path First (OSPF) and Constraint Shortest Path First (CSPF) by means of simulation. Simulation results revealed that, for the network topologies under consideration, the routing strategies that employed dynamic network state information in their routing decisions (LIOA, CSPF and MIRA) generally outperformed the routing strategies that only rely on static network information (OSPF and MHA). In most simulation experiments the best performance was achieved by the LIOA routing strategy while the MHA performed the worse. Furthermore we observed that the computational complexity of the MIRA routing strategy does not translate into equivalent performance gains. We employed the online routing strategies for MPLS failure recovery upon link failure. In particular we investigated two aspects to determine the efficiency of the routing strategies for MPLS rerouting: the suitability of the LSP configuration that results due to the establishment of LSPs prior to link failure and the ability of the online routing strategy to reroute failed LSPs upon link failure. Simulation results revealed similar rerouting performance for all online routing strategies under investigation, but a LSP configuration most suitable for online rerouting was observed for the LIOA routing strategy. / AFRIKAANSE OPSOMMING:Die Internet is voordurend besig om te evoleer in 'n medium wat 'n wye reeks moderne kommunikasietegnologiee ondersteun, insluitende telefoon, video en data. Internet gebruikers verwag gewaarborgde diens van hul diensverskaffers en daar bestaan dus 'n vraag na doeltreffende televerkeerbeheer vir gewaarborgde Internet diensgehalte. Multiprotokol Etiketskakeling (MPLS) is 'n etiketskakeling protokol wat doeltreffende televerkeerbeheer en diensgehalte moontlik maak deur die eksplisiete seleksie van virtuele konneksies vir die transmissie van netwerkverkeer in Internetprotokol (IP) netwerke. Hierdie virtuele konneksies staan bekend as etiketgeskakelde paaie. Die MPLS protokol ondersteun tans twee moontlikhede vir eksplisiete seleksie van etiketgeskakelde paaie: aflyn padberekening met behulp van optimeringsmetodes en dinamiese aanlyn padseleksie waar 'n gekose node 'n eksplisiete pad bereken deur die huidige stand van die netwerk in ag te neem. In hierdie tesis word verskeie padseleksiemetodes vir die seleksie van eksplisiete bandwydte-gewaarborgde etiketgeskakelde paaie deur mid del van dinamiese padseleksie ondersoek. Die probleem om 'n reeks optimale etiketgeskakelde paaie te bereken wat elk 'n gespesifeerde verkeersaanvraag kan akkommodeer word aangespreek. Daar word aanvaar dat geen informasie in verband met die toekomstige verkeersaanvraag bekend is nie en dat die aankomsvolgorde van etiketgeskakelde pad verso eke onbekend is. Ons ondersoek verder die herroeteringsmoontlikhede van die aanlyn padseleksiemetodes vir MPLS foutrestorasie in die geval van skakelonderbreking. Vir hierdie doel word 'n nuwe aanlyn roeteringsraamwerk naamlik Laagste Inwerking Optimering (LIO) voorgestel. LIO benut die huidige beskikbare bandwydte en verkeersvloeidistribusie van die netwerk om doeltreffende televerkeerbeheer moontlik te maak. Ons beskryf 'n Laagste Inwerking Optimering Algoritme (LIOA) wat die inwerking tussen kompeterende verkeersvloei verminder deur 'n balans te handhaaf tussen die aantal en kwantiteit van die verkeersvloeistrome wat gedra word deur elke netwerkskakel. Die LIOA roeteringstrategie word geevalueer met behulp van simulasie en die resultate word vergelyk met ander bekende roeteringstrategiee insluitende die Minimum Node Algorithme (MHA), die Minimum Inwerking Algoritme (MIRA), die Wydste Kortste Pad Eerste Algoritme (OSPF) en die Beperkte Kortste Pad Eerste Algoritme (CSPF). Die resultate van die simulasie-eksperimente to on dat, vir die netwerk topologiee onder eksperimentasie, die roeteringstratgiee wat roeteringsbesluite op dinamiese netwerk informasie baseer (LIOA, MIRA, CSPF) oor die algemeen beter vaar as die wat slegs staatmaak op statiese netwerkinformasie (MHA, OSPF). In die meeste simulasie-eksperimente vaar die LIOA roeteringstrategie die beste en die MHA roeteringstrategie die slegste. Daar word verder waargeneem dat die komputasiekomplesiteit van die MIRA roeteringstrategie nie noodwendig weerspieel word in die sukses van roeteringsuitkoms nie. In die geval waar die aanlyn roeteringstrategiee aangewend word vir MPLS foutrestorasie, toon die resultate van simulasie-eksperimente dat al die roeteringstrategiee min of meer dieselfde uitkoms lewer ten opsigte van herroetering van onderbreekte verkeersvloei. Die konfigurasie van etiketgeskakelde paaie deur die LIOA roeteringstrategie voor skakelonderbreking is egter die geskikste vir televerkeer herroetering na skakelonderbreking

Thesis (MSc)--University of Stellenbosch, 2005. / ENGLISH ABSTRACT: Sign Language is a fully-fledged natural language possessing its own syntax and grammar; a fact which implies that the problem of machine translation from a spoken source language to Sign Language is at least as difficult as machine translation between two spoken languages. Sign Language, however, is communicated in a modality fundamentally different from all spoken languages. Machine translation to Sign Language is therefore burdened not only by a mapping from one syntax and grammar to another, but also, by a non-trivial transformation from one communicational modality to another. With regards to the computer visualization of Sign Language; what is required is a three dimensional, temporally accurate, visualization of signs including both the manual and nonmanual components which can be viewed from arbitrary perspectives making accurate understanding and imitation more feasible. Moreover, given that facial expressions and movements represent a fundamental basis for the majority of non-manual signs, any system concerned with the accurate visualization of Sign Language must rely heavily on a facial animation component capable of representing a well-defined set of emotional expressions as well as a set of arbitrary facial movements. This thesis investigates the development of such a computer facial animation system. We address the problem of delivering coordinated, temporally constrained, facial animation sequences in an online environment using VRML. Furthermore, we investigate the animation, using a muscle model process, of arbitrary three-dimensional facial models consisting of multiple aligned NURBS surfaces of varying refinement. Our results showed that this approach is capable of representing and manipulating high fidelity three-dimensional facial models in such a manner that localized distortions of the models result in the recognizable and realistic display of human facial expressions and that these facial expressions can be displayed in a coordinated, synchronous manner. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Gebaretaal is 'n volwaardige natuurlike taal wat oor sy eie sintaks en grammatika beskik. Hierdie feit impliseer dat die probleem rakende masjienvertaling vanuit 'n gesproke taal na Gebaretaal net so moeilik is as masjienvertaling tussen twee gesproke tale. Gebaretaal word egter in 'n modaliteit gekommunikeer wat in wese van alle gesproke tale verskil. Masjienvertaling in Gebaretaal word daarom nie net belas deur 'n afbeelding van een sintaks en grammatika op 'n ander nie, maar ook deur beduidende omvorming van een kommunikasiemodaliteit na 'n ander. Wat die gerekenariseerde visualisering van Gebaretaal betref, vereis dit 'n driedimensionele, tyds-akkurate visualisering van gebare, insluitend komponente wat met en sonder die gebruik van die hande uitgevoer word, en wat vanuit arbitrêre perspektiewe beskou kan word ten einde die uitvoerbaarheid van akkurate begrip en nabootsing te verhoog. Aangesien gesigsuitdrukkings en -bewegings die fundamentele grondslag van die meeste gebare wat nie met die hand gemaak word nie, verteenwoordig, moet enige stelsel wat te make het met die akkurate visualisering van Gebaretaal boonop sterk steun op 'n gesigsanimasiekomponent wat daartoe in staat is om 'n goed gedefinieerde stel emosionele uitdrukkings sowel as 'n stel arbitrre gesigbewegings voor te stel. Hierdie tesis ondersoek die ontwikkeling van so 'n gerekenariseerde gesigsanimasiestelsel. Die probleem rakende die lewering van gekordineerde, tydsbegrensde gesigsanimasiesekwensies in 'n intydse omgewing, wat gebruik maak van VRML, word aangeroer. Voorts word ondersoek ingestel na die animasie (hier word van 'n spiermodelproses gebruik gemaak) van arbitrre driedimensionele gesigsmodelle bestaande uit veelvoudige, opgestelde NURBS-oppervlakke waarvan die verfyning wissel. Die resultate toon dat hierdie benadering daartoe in staat is om hoë kwaliteit driedimensionele gesigsmodelle só voor te stel en te manipuleer dat gelokaliseerde vervormings van die modelle die herkenbare en realistiese tentoonstelling van menslike gesigsuitdrukkings tot gevolg het en dat hierdie gesigsuitdrukkings op 'n gekordineerde, sinchroniese wyse uitgebeeld kan word.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2002. / ENGLISH ABSTRACT: The Internet is evolving into a commercial platform requiring enhanced protocols and an expanded physical infrastructure allowing a better delivery from IP. Multi-protocol Label Switching (MPLS) is a technology enabling traffic engineering and virtual private network (VPN) provisioning. MPLS achieves traffic engineering by carrying the traffic over virtual connections called Label Switched Paths (LSPs) which are engineered based on QoS requirements such as delay, jitter and packet loss minimization or throughput maximization. This thesis proposes path finding and traffic distribution methods to be deployed in MPLS networks for traffic engineering LSPs. A flow optimization model based on a pre-planned routing approach separating path finding and traffic distribution is presented. This model is augmented by a threshold routing approach which routes the traffic based on thresholds expressing the maximum load level reached by network links. This routing approach moves the traffic away from thresholdmarked links to achieve low-utilized links/paths. The performance and routing capabilities of these methods are evaluated through designed software. A routing architecture implementing a two-layer signalling model for MPLS network is proposed and evaluated through simulation. v / AFRIKAANSE OPSOMMING:Die verandering van die Internet in 'n kommersiele platform met verbeterde protokolle en 'n uitgebreide fisieke infrastruktuur stel die internetprotokol (IP) in staat tot beter lewering. Multiprotokol- etiketskakeling (MPLS), is 'n tegnologie vir die voorsiening van televerkeerbeheer en virtuele privaatnetwerke (VPN). MPLS verskaf televerkeerbeheer deur die verkeer te dra oar virtuele konneksies, wat bekend staan as etiketgeskakelde paaie, waarvan die ontwerp gebaseer is op vereistes vir diensgehalte soos vertraging, ritteling en die minimering van pakketverlies of maksimering van deurvoer. Hierdie tesis stel nuwe padvind- en verkeerdistribusiemetodes voor wat aangewend word in MPLSnetwerke om etiketgeskakelde paaie te beheer. 'n Model vir vloei-optimering-gebaseer op voorafbeplande roetering wat padvinding en verkeerdistribusie skei-word aangebied. Hierdie model word uitgebrei deur 'n benadering van drempelroetering wat die verkeer roeteer en gebaseer is op drempels wat die maksimum ladingsvlak voorstel wat bereik kan word deur netwerkskakels. Hierdie roeteringsbenadering skuif die verkeer weg van drempelgemerkte skakels en bereik daardeur laaggebruikte skakelsjpaaie. Die prestasie en roeteringsvaardigheid van hierdie metodes word gevalueer deur selfontwikkelde programmatuur. 'n Argitektuur vir roetering wat 'n dubbellaagseinmodel implementeer vir 'n MPLS-netwerk, word aangebied en gevalueer met simulasie.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2003. / ENGLISH ABSTRACT: Routing policies for packet-switched communication networks must be able to adapt to changing traffic patterns and topologies. We study the feasibility of implementing an adaptive routing policy using the Q-Learning algorithm which learns sequences of actions from delayed rewards. The Q-Routing algorithm adapts a network's routing policy based on local information alone and converges toward an optimal solution. We demonstrate that Q-Routing is a viable alternative to other adaptive routing methods such as Bellman-Ford. We also study variations of Q-Routing designed to better explore possible routes and to take into consideration limited buffer size and optimize multiple objectives. / AFRIKAANSE OPSOMMING:Die roetering in kommunikasienetwerke moet kan aanpas by veranderings in netwerktopologie en verkeersverspreidings. Ons bestudeer die bruikbaarheid van 'n aanpasbare roeteringsalgoritme gebaseer op die "Q-Learning"-algoritme wat dit moontlik maak om 'n reeks besluite te kan neem gebaseer op vertraagde vergoedings. Die roeteringsalgoritme gebruik slegs nabygelee inligting om roeteringsbesluite te maak en konvergeer na 'n optimale oplossing. Ons demonstreer dat die roeteringsalgoritme 'n goeie alternatief vir aanpasbare roetering is, aangesien dit in baie opsigte beter vaar as die Bellman-Ford algoritme. Ons bestudeer ook variasies van die roeteringsalgoritme wat beter paaie kan ontdek, minder geheue gebruik by netwerkelemente, en wat meer as een doelfunksie kan optimeer.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2003. / ENGLISH ABSTRACT: The Internet has experienced tremendous growth in the last three decades and has emerged as a platform to carryall forms of communications including voice, video and data. Along with this growth came the urgency for quality of service (QoS) controls in IP networks as different types of traffics have different service requirements. Although the IP protocol is able to scale to very large networks, it does not provide sufficient functionality for traffic engineering in order to enable QoS control. Multi-protocol label switching (MPLS) is a new routing technology that enhances IP with some QoS concepts from ATM and uses relatively simple packet forwarding mechanisms. MPLS has the ability to perform traffic engineering and QoS control by routing traffic flowson virtual connections called label switched paths (LSPs) which are assigned capacity. A large portion of the traffic carried on the Internet consists of data traffic in the form of TCP traffic. This thesis investigates several TCP models to find the ones most suitable to represent TCP traffic in MPLS networks. The models consist of three types. The first type models a single TCP source and the second type models a fixed number of TCP sources. The third type models an infinite number of TCP sources. The models were evaluated by comparing their throughput predictions and results obtained from simulation experiments that were done with the widely-used simulator ns. We also present a simple derivation of the 1/,;e law for the TCP congestion window size where e is the packet loss probability. / AFRIKAANSE OPSOMMING:In die afgelope drie dekades het die Internet beduidende groei ervaar, soveel so dat dit ontluik het as 'n medium om alle tipes van moderne kommunikasies te hanteer insluitend telefoon, video en data. Hierdie groei het gepaard gegaan met die behoefte na diensvlak (QoS) meganismes in IP netwerke aangesien verskillende tipe kommunikasies verskillende diens vereistes het. Alhoewel die IP protokol skalleerbaar is tot baie groot netwerke, voorsien dit nie voldoende funksionaliteit om QoS beheer toe te pas nie. "Multi-protocol label switching" (MPLS) is 'n nuwe roeterings tegnologie wat IP aanvul met QoS konsepte van ATM en dit maak gebruik van relatief eenvoudige pakkie versendings-meganismes. MPLS het die vermoe om netwerk-verkeer reeling en QoS beheer toe te pas deur verkeers-strome te roeteer op virtuele roetes genaamd "label switched paths" (LSPs) aan wie kapasiteit toegeken is. 'n Beduidende gedeelte van Internet-verkeer bestaan uit TCP-verkeer. Hierdie tesis ondersoek verskillende modelle van TCP om die te vind wat die mees geskik is om TCP verkeer in MPLS netwerke te verteenwoordig. Drie tipes modelle is ondersoek. Die eerste tipe moduleer 'n enkele TCP verkeersbron en die tweede tipe moduleer 'n vasgestelde aantal TCP verkeersbronne. Die derde tipe moduleer 'n oneindige aantal verkeersbronne. Die modelle is geevalueer deur hul voorspellings van die tempo van data transmissie te vergelyk met resultate van simulasies. Die simulasies is gedoen met die veelgebruikte simulator ns. Hierdie tesis bevat ook 'n eenvoudige afleiding vir die 1/,;e wet vir die TCP oorlading venster grootte met e die verlies waarskeinlikheid van 'n netwerk pakkie.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2012 / ENGLISH ABSTRACT: This thesis presents the FATKID Finite Automata Toolkit. While a lot of toolkits currently exist which can manipulate and process nite state automata, this toolkit was designed to e ectively and e ciently generate, manipulate and process large numbers of nite automata by distributing the work ow across machines and running the computations in parallel. Other toolkits do not currently provide this functionality. We show that this framework is user-friendly and extremely extensible. Furthermore we show that the system e ectively distributes the work to reduce computation time. / AFRIKAANSE OPSOMMING: In hierdie tesis bespreek ons die FATKID Eindige Automaat Toestel. Al- hoewel daar reeds toestelle bestaan wat automate kan genereer, manupileer, en bewerkings daarmee kan uitvoer, is daar egter geen toestelle wat dit op die skaal kan doen wat ons vereis deur die proses te versprei na 'n aantal nodes nie. Ons vereis 'n stelsel wat mew baie groot aantalle automate werk. Die stelsel moet dan die gewensde prosesse in 'n verspreide omgewing, en in parallel uitvoer om verwerkingstyd te verminder. Ons sal wys dat ons stelsel nie net hierdie doel bereik nie, maar ook dat dit gebruikers-vriendelik is en maklik om uit te brei.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: In this dissertation we present a software tool, Artemis, that symbolically executes Java virtual machine bytecode to find bugs and automatically generate test cases to trigger the bugs found. Symbolic execution is a technique of static software analysis that entails analysing code over symbolic inputs—essentially, classes of inputs—where each class is formulated as constraints over some input domain. The analysis then proceeds in a path-sensitive way adding the constraints resulting from a symbolic choice at a program branch to a path condition, and branching non-deterministically over the path condition. When a possible error state is reached, the path condition can be solved, and if soluble, value assignments retrieved to be used to generate explicit test cases in a unit testing framework. This last step enhances confidence that bugs are real, because testing is forced through normal language semantics, which could prevent certain states from being reached. We illustrate and evaluate Artemis on a number of examples with known errors, as well as on a large, complex code base. A preliminary version of this work was successfully presented at the SAICSIT conference held on 1–3 October 2012, in Centurion, South Africa. / AFRIKAANSE OPSOMMING: In die dissertasie bied ons ’n stuk sagtewaregereedskap, Artemis, aan wat biskode van die Java virtuele masjien simbolies uitvoer om foute op te spoor en toetsgevalle outomaties voort te bring om die foute te ontketen. Simboliese uitvoering is ’n tegniek van statiese sagteware-analise wat behels dat kode oor simboliese toevoere—in wese, klasse van toevoer—geanaliseer word, waar elke klas geformuleer word as beperkinge oor ’n domein. Die analise volg dan ’n pad-sensitiewe benadering deur die domeinbeperkinge, wat volg uit ’n simboliese keuse by ’n programvertakking, tot ’n padvoorwaarde by te voeg en dan nie-deterministies vertakkings oor die padvoorwaarde te volg. Wanneer ’n moontlike fouttoestand bereik word, kan die padvoorwaarde opgelos word, en indien dit oplaasbaar is, kan waardetoekennings verkry word om eksplisiete toetsgevalle in ’n eenheidstoetsingsraamwerk te formuleer. Die laaste stap verhoog vertroue dat die foute gevind werklik is, want toetsing word deur die normale semantiek van die taal geforseer, wat sekere toestande onbereikbaar maak. Ons illustreer en evalueer Artemis met ’n aantal voorbeelde waar die foute bekend is, asook op ’n groot, komplekse versameling kode. ’n Voorlopige weergawe van die´ werk is suksesvol by die SAICSIT-konferensie, wat van 1 tot 3 Oktober 2012 in Centurion, Suid-Afrika, gehou is, aangebied.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: Cloud computing is seen as one of top 10 disruptive changes in IT for the next decade by leading research analysts. Consequently, enterprises are starting to investigate the effect it will have on the strategic direction of their businesses and technology stacks. Because of the disruptive nature of the paradigm shift introduced by it, as well as the strategic impact thereof, it is necessary that a structured approach with regard to risk, value and operational cost is followed with the decision on its relevance, as well as the selection of a platform if needed. The purpose of this thesis is to provide a reference model and its associating framework that can be used to evaluate private cloud management platforms, as well as the technologies associated with it. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Wolk berekening word deur vooraanstaande navorsing ontleders as een van die top 10 ontwrigtende veranderings vir IT in die volgende dekade beskou. Gevolglik begin korporatiewe ondernemings met ondersoeke om te bepaal wat die invloed daarvan op hulle strategiese rigting en tegnologië gaan wees. Die ontwrigtende aard van die paradigma skuif, asook die strategiese impak daarvan, noodsaak ’n gestruktureerde ondersoek na die toepaslikheid en keuse van ’n platform, indien nodig, met betrekking tot risiko, waarde en operasionele koste. Die doel van hierdie tesis is om ’n verwysings model, en ’n raamwerk wat dit implementeer, saam te stel wat dan gebruik kan word om privaat wolk berekening platforms te evalueer.

Thesis (MSc)--University of Stellenbosch, 2007. / ENGLISH ABSTRACT: Computer aided veri cation techniques, such as model checking, can be used to improve the reliability of software. Model checking is an algorithmic approach to illustrate the correctness of temporal logic speci cations in the formal description of hardware and software systems. In contrast to traditional testing tools, model checking relies on an exhaustive search of all the possible con gurations that these systems may exhibit. Traditionally model checking is applied to abstract or high level designs of software. However, often interpreting or translating these abstract designs to implementations introduce subtle errors. In recent years one trend in model checking has been to apply the model checking algorithm directly to the implementations instead. This thesis is concerned with building an e cient model checker for a small concurrent langauge developed at the University of Stellenbosch. This special purpose langauge, LF, is aimed at developement of small embedded systems. The design of the language was carefully considered to promote safe programming practices. Furthermore, the language and its runtime support system was designed to allow directly model checking LF programs. To achieve this, the model checker extends the existing runtime support infrastructure to generate the state space of an executing LF program. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Rekenaar gebaseerde program toetsing, soos modeltoetsing, kan gebruik word om die betroubaarheid van sagteware te verbeter. Model toetsing is 'n algoritmiese benadering om die korrektheid van temporale logika spesi kasies in die beskrywing van harde- of sagteware te bewys. Anders as met tradisionlee program toetsing, benodig modeltoetsing 'n volledige ondersoek van al die moontlike toestande waarin so 'n beskrywing homself kan bevind. Model toetsing word meestal op abstrakte modelle van sagteware of die ontwerp toegepas. Indien die ontwerp of model aan al die spesi kasies voldoen word die abstrakte model gewoontlik vertaal na 'n implementasie. Die vertalings proses word gewoontlik met die hand gedoen en laat ruimte om nuwe foute, en selfs foute wat uitgeskakel in die model of ontwerp is te veroorsaak. Deesdae, is 'n gewilde benadering tot modeltoetsing om di e tegnieke direk op die implementasie toe te pas, en sodoende die ekstra moeite van model konstruksie en vertaling uit te skakel. Hierdie tesis handel oor die ontwerp, implementasie en toetsing van 'n e ektiewe modeltoetser vir 'n klein gelyklopende taal, LF, wat by die Universiteit van Stellenbosch ontwikkel is. Die enkeldoelige taal, LF, is gemik op die veilige ontwikkeling van ingebedde sagteware. Die taal is ontwerp om veilige programmerings praktyke aan te moedig. Verder is die taal en die onderliggende bedryfstelsel so ontwerp om 'n model toetser te akkomodeer. Om die LF programme direk te kan toets, is die model toetser 'n integrale deel van die bedryfstelsel sodat dit die program kan aandryf om alle moontlike toestande te besoek.

Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2012. / ENGLISH ABSTRACT: Computational molecular evolution is a field that attempts to characterize how genetic sequences evolve over phylogenetic trees – the branching processes that describe the patterns of genetic inheritance in living organisms. It has a long history of developing progressively more sophisticated stochastic models of evolution. Through a probabilist’s lens, this can be seen as a search for more appropriate ways to parameterize discrete state continuous time Markov chains to better encode biological reality, matching the historical processes that created empirical data sets, and creating useful tools that allow biologists to test specific hypotheses about the evolution of the organisms or the genes that interest them. This dissertation is an attempt to fill some of the gaps that persist in the literature, solving what we see as existing open problems. The overarching theme of this work is how to better model variation in the action of natural selection at multiple levels: across genes, between sites, and over time. Through four published journal articles and a fifth in preparation, we present amino acid and codon models that improve upon existing approaches, providing better descriptions of the process of natural selection and better tools to detect adaptive evolution. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Komputasionele molekulêre evolusie is ’n navorsingsarea wat poog om die evolusie van genetiese sekwensies oor filogenetiese bome – die vertakkende prosesse wat die patrone van genetiese oorerwing in lewende organismes beskryf – te karakteriseer. Dit het ’n lang geskiedenis waartydens al hoe meer gesofistikeerde waarskynlikheidsmodelle van evolusie ontwikkel is. Deur die lens van waarskynlikheidsleer kan hierdie proses gesien word as ’n soektog na meer gepasde metodes om diskrete-toestand kontinuë-tyd Markov kettings te parametriseer ten einde biologiese realiteit beter te enkodeer – op so ’n manier dat die historiese prosesse wat tot die vorming van biologiese sekwensies gelei het nageboots word, en dat nuttige metodes geskep word wat bioloë toelaat om spesifieke hipotesisse met betrekking tot die evolusie van belanghebbende organismes of gene te toets. Hierdie proefskrif is ’n poging om sommige van die gapings wat in die literatuur bestaan in te vul en bestaande oop probleme op te los. Die oorkoepelende tema is verbeterde modellering van variasie in die werking van natuurlike seleksie op verskeie vlakke: variasie van geen tot geen, variasie tussen posisies in gene en variasie oor tyd. Deur middel van vier gepubliseerde joernaalartikels en ’n vyfde artikel in voorbereiding, bied ons aminosuur- en kodon-modelle aan wat verbeter op bestaande benaderings – hierdie modelle verskaf beter beskrywings van die proses van natuurlike seleksie sowel as beter metodes om gevalle van aanpassing in evolusie te vind.