Le Système-de-Systèmes (SdS) devient l'un des principaux paradigmes pour l'ingénieriedes solutions de la prochaine génération, telles que les villes intelligentes, les bâtiments intelligents,les systèmes médicaux, les systèmes d'interventions d'urgence et les systèmes de défense. Parconséquent, l'intérêt apporté aux SdS, leur architecture et surtout leur sécurité est en croissancecontinue. Cependant, les caractéristiques de différenciation des SdS, telles que le comportementémergent et l'indépendance managériale et opérationnelle de ses constituants, peuvent introduiredes problèmes spécifiques qui rendent leurs modélisation, simulation et analyse de sécurité un déficritique. Dans cette thèse, nous étudions comment les approches du génie logiciel peuvent êtreétendues pour modéliser et analyser les architectures sécurisées de SdS, afin de découvrir lesattaques à fort impact (attaques en cascade) tôt à la phase d'architecture. Pour atteindre notreobjectif, nous proposons une méthode d'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM), nommée Systems-of-Systems Security (SoSSec), qui comprend: (1) un langage de modélisation (SoSSecML) pour lamodélisation des architectures sécurisées des SdS, et une extension des Systèmes Multi-Agents(SMA) pour l'analyse des architectures sécurisées des SdS; (2) les outils correspondants: un éditeurgraphique, un générateur de code, une extension de la plate-forme Java Agent Development (JADE)pour la simulation des SMA, un outil personnalisé pour l'enregistrement des résultats de simulation;et (3) un processus pour guider l'utilisation de la méthode SoSSec. Pour illustrer notre approche,nous avons réalisé un cas d'étude sur un bâtiment intelligent réel, le bâtiment de l'école de santé del'Université d'Adélaïde (AHMS). / Systems-of-Systems (SoS) is becoming one of the major paradigm forengineering next generation solutions such as smart cities, smart buildings, health-care, emergencyresponse and defense. Therefore, there is a growing interest in SoS, their architecture and speciallytheir security. However, SoS differentiating characteristics, such as emergent behavior andmanagerial and operational independence of its constituents, may introduce specific issues thatmake their security modeling, simulation and analysis a critical challenge. In this thesis we investigatehow Software Engineering approaches can be extended to model and analyze secure SoS solutionsfor discovering high impact attacks (cascading attacks) at the architecture stage. In order to achieveour objective, we propose a Model Driven Engineering method, Systems-of-Systems Security(SoSSec), that comprises: (1) a modeling description language (SoSSecML) for secure SoS modelingand an extension of Multi-Agent Systems (MAS) for secure SoS architecture analysis, (2) thecorresponding tools: a graphical editor, a code generator, an extension of the Java AgentDevelopment (JADE) MAS simulation framework, a custom logging tool, (3) an utilization process toguide the use of the SoSSec method. To illustrate our approach we conducted a case study on a reallifesmart building SoS, the Adelaide University Health and Medical School (AHMS).

[pt] Aplicações ubíquas estão inseridas em ambientes inteligentes integrados ao mundo físico e compostos de usuários com diferentes preferências, dispositivos heterogêneos e vários provedores de serviço e conteúdo. Além disso, essas aplicações são especializadas em oferecer serviços e conteúdos em qualquer lugar e momento, auxiliando os usuários em suas atividades diárias sem incomodá-los. Baseado nesse mundo idealizado, o paradigma em qualquer lugar e momento impõe alguns desafios para a comunidade de Engenharia de Software, tais como: heterogeneidade de dispositivos, ambientes distribuídos, mobilidade, satisfação de usuário, adaptação de conteúdo, sensibilidade de contexto, privacidade, personalização, transparência, invisibilidade e constante evolução das tendências tecnológicas. Visando lidar com esses novos desafios tecnológicos, é proposta uma abordagem orientada à reutilização de software para desenvolvimento incremental e sistemático de aplicações ubíquas intencionais. Foram escolhidos dois principais objetivos para conduzir a pesquisa dessa tese: (i) a construção de conjuntos de apoio, orientados à reutilização de software, com base em uma investigação detalhada de aplicações ubíquas e do paradigma de Sistemas Multi-Agentes Intencionais – ou seja, Desenvolvimento para Reutilização; e (ii) o desenvolvimento incremental e sistemático de aplicações ubíquas, dirigidas por Sistemas Multi-Agentes Intencionais, com base na abordagem orientada à reutilização de software – ou seja, Desenvolvimento com Reutilização. Algumas contribuições do nosso trabalho são: (i) uma arquitetura orientada à reutilização de software e baseada nos conjuntos de apoio – i.e. blocos de construção principalmente compostos de modelos conceituais, frameworks, padrões e bibliotecas – obtidos a partir da Engenharia de Domínio das Aplicações Ubíquas; (ii) uma Engenharia de Aplicações Ubíquas orientada à reutilização de software visando o desenvolvimento incremental e sistemático de aplicações ubíquas com base nos blocos de construção propostos; (iii) um modelo de raciocínio focado em regras condicionais de lógica nebulosa e no modelo Crença-Desejo-Intenção para melhorar a capacidade cognitiva dos agentes; (iv) um mecanismo específico, baseado em agentes intencionais, para lidar com questões de privacidade, balanceando privacidade e personalização bem como transparência e invisibilidade; (v) um catálogo que graficamente apresenta os principais requisitos não-funcionais ubíquos, as interdependências entre eles e formas de se operacionalizá-los com base na combinação de tecnologias tradicionais e emergentes; (vi) ontologias para permitir a construção dinâmica de interfaces e melhorar a comunicação e inter-operabilidade dos agentes de software; e (vii) um modelo de banco de dados dinâmico para carregar e recuperar os perfis ubíquos (ex. perfis de usuário, dispositivo, rede e contrato), melhorando o gerenciamento de dados em tempo de execução. A abordagem proposta foi avaliada desenvolvendo diferentes aplicações ubíquas (ex. aplicações ubíquas de comércio eletrônico e de clínica odontológica). / [en] Ubiquitous applications are embedded in intelligent environments integrated into the physical world and composed of users with different preferences, heterogeneous devices and several content and service providers. Moreover, they focus on offering services and contents anywhere and at any time by assisting the users in their daily activities without disturbing them. Based on this idealized world, the anywhere and at any time paradigm poses some challenges for the Software Engineering community, such as: device heterogeneity, distributed environments, mobility, user satisfaction, content adaptability, context awareness, privacy, personalization, transparency, invisibility and constant evolution of technological trends. In order to deal with these new technological challenges, we propose a Reuse-Oriented Approach for Incremental and Systematic Development of Intentional Ubiquitous Applications. We have chosen two main goals that drive our research in this thesis: (i) the construction of reuse-oriented support sets based on an extensive investigation of ubiquitous applications and the Intentional-Multi-Agent Systems paradigm – i.e. Development for Reuse; and (ii) the incremental and systematic development of Intentional-Multi-Agent-Systems-driven ubiquitous applications based on the reuse-oriented approach – i.e. Development with Reuse. Some contributions of our work are: (i) a reuse-oriented architecture centered on support sets – i.e. building blocks mainly composed of conceptual models, frameworks, patterns and libraries – obtained from the Domain Engineering of Ubiquitous Applications; (ii) a reuse-oriented Ubiquitous Application Engineering for incremental and systematic development of intentional ubiquitous applications centered on the proposed building blocks; (iii) a reasoning engine focused on fuzzy conditional rules and the Belief-Desire-Intention model to improve the agents cognitive capacity; (iv) a specific mechanism based on intentional agents to deal with privacy issues by balancing privacy and personalization as well as transparency and invisibility; (v) a catalogue that graphically presents the main ubiquitous non-functionalrequirements, their interdependencies and ways to operationalize them based on the combination of traditional and emergent technologies; (vi) ontologies to allow the dynamic construction of interfaces and to improve the communication and inter-operability of software agents; and (vii) a dynamic database model to store and retrieve the ubiquitous profiles (e.g. user, device, network and contract profiles) by improving the data management on the fly. The proposed approach was evaluated by developing different ubiquitous applications (e.g. e-commerce and dental clinic ubiquitous applications).

Este trabalho apresentará estudos referentes a uma proposta de arquitetura para ambientes computacionais de suporte à colaboração para auxiliar o ensino e o treinamento em áreas multidisciplinares de engenharia de controle e automação. A motivação provém de evoluções de tecnologias da Web, redes sociais, ambientes virtuais, e mundos virtuais 3D que proporcionam sucessivas possibilidades inovadoras de emprego de tecnologia no ensino. Estas tecnologias podem ser usadas no ensino à distância ou de forma complementar (ensino híbrido) ao ensino-aprendizagem tradicional. O emprego de ambientes computacionais virtuais como incubadores para o desenvolvimento e criação de uma infinidade de materiais educacionais e didáticos torna-se crescentemente frequente na comunidade científica ao passo que instituições de ensino percebem o potencial desta iniciativa. A colaboração virtual entre estudantes dispersos geograficamente e a cooperação entre instituições de ensino diversas são indicadores do avanço destas metodologias. À medida que ambientes virtuais evoluem, podem-se empregar cada vez mais funcionalidades e tecnologias a este complemento ou ferramenta de ensino. É sabido que a prática laboratorial é de suma importância para aprendizagem de áreas tecnológicas, como a engenharia elétrica. Maneiras de expandir esta prática aliada a outras técnicas altamente defendidas na comunidade científica serão abordadas neste estudo, que sucede a um trabalho anterior do autor, no qual é proposto a conjunção de componentes de automação simulados com reais de forma a expandir cenários didáticos. A automação destes ambientes voltados ao ensino passa a se tornar real através de técnicas computacionais relacionadas a gerenciamento, monitoração e adaptação de conteúdo. Dentre as tecnologias e características englobadas pela arquitetura proposta estão: ambientes sociais, ambientes imersivos com visualização tridimensional (metaversos), tutoriamento virtual autônomo baseado em coleta de informações de interação, auxílio à colaboração de usuários, experimentos com componentes intercambiáveis de realidade mista e outras funcionalidades afins. De forma a propor uma implementação viável para este nicho de pesquisa foram desenvolvidos vários estudos de caso e um protótipo, chamado de 3D AutoSysLab, um ambiente imersivo virtual otimizado com ligações a experimentos de realidade mista, visualização de materiais educacionais e mídias interativas, auxílio à colaboração, e suporte à tutoriamento autônomo. Tanto testes do protótipo quanto a utilização dos estudos de caso serviram de validação experimental do trabalho. A validação da utilização ainda não se encontra completa embora resultados preliminares apontem a queda do índice de reprovação de estudantes da Engenharia Elétrica na UFRGS em uma determinada unidade curricular. O emprego de técnicas de acesso remoto além de proporcionar que instituições de ensino cooperem compartilhando recursos materiais/equipamentos também abre horizontes para a colaboração de estudantes entre instituições. Isso alavanca uma melhoria na qualidade do conjunto ensino-aprendizagem e também no emprego de recursos tecnológicos, o que pode, inclusive, representar uma alternativa econômica viável para a prática laboratorial. / This work will present studies towards a proposal of architecture for computer supported collaborative environments applied to enhance learning and training of multidisciplinary areas linked to automation and control engineering. Recent evolutions of Web technologies, social networks, virtual environments, and 3D virtual worlds motivate the adoption of new technologies in education, opening successive innovative possibilities. These technologies or tools can be used in distance education scenarios and/or can also enhance traditional learning-teaching (blended or hybrid learning scenario). The use of virtual environments as breeding grounds for creation and display of learning and didactical materials is a trend among educational institutes since they realized the potential of this endeavor. Physically dispersed and geographically distant students can collaborate in virtual learning environments as well as educational institutions, proving the advance of learning methodologies involving technology. New functionalities to this teaching and learning complementary tool can be added as virtual environments continually evolve. It is known and a wide advocated issue that laboratorial practice is essential to technical education, foremost in engineering. Expanding and obtaining the optimal results from this practice allied to other tools can be seen as the natural continuation of previous work from the author, in which is described a strategy to use mixed reality interchangeable components applied in didactic experiments to broaden learning scenarios. The automation of virtual learning environments is beginning to mature through computational techniques related to management, monitoring and content adaptation. In order to develop a feasible implementation to this research area, several case studies and a prototype were elaborated, the last called 3D AutoSysLab, in which a metaverse is used as interface, experiments are linked to virtual objects representations, learning objects are displayed in a simple way with interactive medias and simple collaboration and feedback is given through an autonomous tutoring system. The experimental validation was based on the use and evaluation of the prototype and his separated modules (case studies). Preliminary results showed that the failure rate, in a determined curriculum unit from the Electrical Engineering of UFRGS, has dropped and the student’s acceptance was very high in a blended learning scenario. The remote experimentation brings up the possibility to narrow different learning institutions in cooperation, this way sharing material resources (equipments) and closing up students. From cooperation and collaboration is expected a leveling and optimization of quality of the pair teaching-learning, as well as a better employment of economical resources.

[pt] O gerenciamento de projetos de software enfrenta diversos desafios que devem ser superados ao longo do desenvolvimento para garantir seu sucesso. Diversas ferramentas e abordagens foram propostas na literatura para auxiliar gerentes de projeto com tais questões. Assim, propõe-se utilizar duas tendências promissoras da engenharia de software pouco exploradas nesse contexto, que consiste em desenvolver uma linha de produto de sistemas de gerenciamento de projetos baseados em agentes. O uso de linhas de produto de software permite derivar sistemas customizados segundo o tamanho do projeto. Entre os benefícios do uso de agentes tem-se a reconfiguração dinâmica do sistema a partir da exploração de suas características, como raciocínio e adaptação. / [en] Software project management faces several challenges that must be overcome throughout the development to guarantee its success. Many tools and approaches have been proposed in the literature to help project managers with these issues. Thus, it is proposed to use two promising software engineering trends barely exploited in this context, which consists of the development of a software product line of project management systems based on agents. The use of software product lines allows the derivation of customized systems based on the project size. Among the benefits of using agents it is included the system dynamic reconfiguration from the exploitation of their characteristics, such as reasoning and adaptation.

Un des défis majeurs pour le développement des Systèmes Multi-Agents (SMA) auto-organisateurs est de garantir la convergence du système vers la fonction globale attendue par un observateur externe et de garantir que les agents sont capables de s'adapter face aux perturbations. Dans la littérature, plusieurs travaux se sont basés sur la simulation et le model-checking pour analyser les SMA auto-organisateurs. La simulation permet aux concepteurs d'expérimenter plusieurs paramètres et de créer certaines heuristiques pour faciliter la conception du système. Le model-checking fournit un support pour découvrir les blocages et les violations de propriétés. Cependant, pour faire face à la complexité de la conception des SMA auto-organisateurs, le concepteur a également besoin de techniques qui prennent en charge non seulement la vérification, mais aussi le processus de développement lui-même. En outre, ces techniques doivent permettre un développement méthodique et faciliter le raisonnement sur divers aspects du comportement du système à différents niveaux d'abstraction. Dans cette thèse, trois contributions essentielles ont été apportées dans le cadre du développement et la vérification formelle des SMA auto-organisateurs: une formalisation à l'aide du langage B-événementiel des concepts clés de ces systèmes en trois niveaux d'abstraction (micro, méso et macro), une expérimentation d'une stratégie de raffinement descendante pour le développement des SMA auto-organisateurs et la proposition d'un processus de raffinement ascendant basé sur des patrons de raffinement. / A major challenge for the development of self-organizing MAS is to guarantee the convergence of the system to the overall function expected by an external observer and to ensure that agents are able to adapt to changes. In the literature, several works were based on simulation and model-checking to study self-organizing MAS. The simulation allows designers to experiment various settings and create some heuristics to facilitate the system design. Model checking provides support to discover deadlocks and properties violations. However, to cope with the complexity of self-organizing MAS, the designer also needs techniques that support not only verification, but also the development process itself. Moreover, such techniques should support disciplined development and facilitate reasoning about various aspects of the system behavior at different levels of abstraction. In this thesis, three essential contributions were made in the field of formal development and verification of self-organizing MAS: a formalization with the Event-B language of self-organizing MAS key concepts into three levels of abstraction, an experimentation of a top-down refinement strategy for the development of self-organizing MAS and the definition of a bottom-up refinement process based on refinement patterns.

[pt] O termo jogo tem sido utilizado como uma metáfora, em várias áreas do conhecimento, para modelar e analisar situações onde agentes(jogadores) interagem em ambientes compartilhados para a realização de seus objetivos sejam eles individuais ou coletivos. Existem diversos modelos propostos para jogos por diferentes áreas do conhecimento, tais como matemática, ciência da computação, ciência política e social, entre outras. Dentre as diversas formas de modelar jogos examinamos a Teoria dos Jogos e as lógicas para jogos. Neste trabalho apresentamos uma lógica modal de primeira-ordem baseada na lógica CTL, chamada de Game Analysis nalysis Logic, para raciocinar sobre jogos. Relacionamos os principais modelos da Teoria dos Jogos (jogo estratégico, extensivo, e de coalizão) e seus principais conceitos de soluções(equilíbrio de Nash, equilíbrio de subjogo perfeito,e core) aos modelos de GAL e às fórmulas de GAL, respectivamente. Além disso, estudamos as alternativas de quantificação De Re e De Dicto no contexto dos jogos extensivos, caracterizando o conceito de equilíbrio de Nash e equilíbrio de subjogo perfeito de acordo com as alternativas de quantificação. Relacionamos as lógicas Alternating-time lternating-Tempomporal Logic (A ATL) TL) e Coalitional Game Logic (CGL) com a lógica GAL, demonstrando que ambas as lógicas são fragmentos da lógica GAL. Outro resultado deste trabalho é caracterizar uma classe de sistemas multi- agentes,que é baseada na arquitetura de agentes Belief-Desir Desire- Intention(BDI), para a qual existem jogos extensivos e vice-v versa. Como conseqüência, os critérios de racionalidade da Teoria dos Jogos podem ser aplicados diretamente para agentes BDI e vice-versa. Assim, a abordagem deste trabalho pode ser utilizada para analisar sistemas multi-agentes. Do ponto de vista prático, apresentamos um verificador de modelos para a lógica GAL. Diversos estudos de casos são realizados utilizando o verificador de modelos. / [en] Games are abstract models of decision-making in which decision-makers(players)interact in a shared environment to accomplish their goals. Several models have been proposed to analyze a wide variety of applications in many disciplines such as mathematics, computer science and even political and social sciences among others. In this work, we focus on Game Theory and Game Logics. We present a first-order modal logic based on CTL, namely Game Analysis Logic (GAL), to model and reason about out games. The standard models of Game Theory (strategic games, extensiv games and coalition games) as well as their solution concepts (Nash equilibrium, subgame perfect equilibrium and co re),respectively, are express as models dels of GAL and formulas of GAL. Moreover, we study the alternatives of De Re and De Dicto quantification in the context of extensive games. We also show that two of the most representative game logics, namely Alternating-time lternating-Temp empor oral Logic (A ATL) TL) and Coalitional Game Logic (CGL), are fragments of GAL. We also characterize haracterize a class of multi-agent systems, which is based on the architecture Belief-Desire- Intention (BDI), for which there is a somehow equivalent class of games and vice-versa. As a consequence, criteria of rationality for agents can be directly applied to players and vice-versa. Game analysis formal tools can be applied to MAS as well. From a practical poin of view, we provide and develop a model-checker for GAL. In addition, we perform case studies using our prototype.

Este trabalho apresentará estudos referentes a uma proposta de arquitetura para ambientes computacionais de suporte à colaboração para auxiliar o ensino e o treinamento em áreas multidisciplinares de engenharia de controle e automação. A motivação provém de evoluções de tecnologias da Web, redes sociais, ambientes virtuais, e mundos virtuais 3D que proporcionam sucessivas possibilidades inovadoras de emprego de tecnologia no ensino. Estas tecnologias podem ser usadas no ensino à distância ou de forma complementar (ensino híbrido) ao ensino-aprendizagem tradicional. O emprego de ambientes computacionais virtuais como incubadores para o desenvolvimento e criação de uma infinidade de materiais educacionais e didáticos torna-se crescentemente frequente na comunidade científica ao passo que instituições de ensino percebem o potencial desta iniciativa. A colaboração virtual entre estudantes dispersos geograficamente e a cooperação entre instituições de ensino diversas são indicadores do avanço destas metodologias. À medida que ambientes virtuais evoluem, podem-se empregar cada vez mais funcionalidades e tecnologias a este complemento ou ferramenta de ensino. É sabido que a prática laboratorial é de suma importância para aprendizagem de áreas tecnológicas, como a engenharia elétrica. Maneiras de expandir esta prática aliada a outras técnicas altamente defendidas na comunidade científica serão abordadas neste estudo, que sucede a um trabalho anterior do autor, no qual é proposto a conjunção de componentes de automação simulados com reais de forma a expandir cenários didáticos. A automação destes ambientes voltados ao ensino passa a se tornar real através de técnicas computacionais relacionadas a gerenciamento, monitoração e adaptação de conteúdo. Dentre as tecnologias e características englobadas pela arquitetura proposta estão: ambientes sociais, ambientes imersivos com visualização tridimensional (metaversos), tutoriamento virtual autônomo baseado em coleta de informações de interação, auxílio à colaboração de usuários, experimentos com componentes intercambiáveis de realidade mista e outras funcionalidades afins. De forma a propor uma implementação viável para este nicho de pesquisa foram desenvolvidos vários estudos de caso e um protótipo, chamado de 3D AutoSysLab, um ambiente imersivo virtual otimizado com ligações a experimentos de realidade mista, visualização de materiais educacionais e mídias interativas, auxílio à colaboração, e suporte à tutoriamento autônomo. Tanto testes do protótipo quanto a utilização dos estudos de caso serviram de validação experimental do trabalho. A validação da utilização ainda não se encontra completa embora resultados preliminares apontem a queda do índice de reprovação de estudantes da Engenharia Elétrica na UFRGS em uma determinada unidade curricular. O emprego de técnicas de acesso remoto além de proporcionar que instituições de ensino cooperem compartilhando recursos materiais/equipamentos também abre horizontes para a colaboração de estudantes entre instituições. Isso alavanca uma melhoria na qualidade do conjunto ensino-aprendizagem e também no emprego de recursos tecnológicos, o que pode, inclusive, representar uma alternativa econômica viável para a prática laboratorial. / This work will present studies towards a proposal of architecture for computer supported collaborative environments applied to enhance learning and training of multidisciplinary areas linked to automation and control engineering. Recent evolutions of Web technologies, social networks, virtual environments, and 3D virtual worlds motivate the adoption of new technologies in education, opening successive innovative possibilities. These technologies or tools can be used in distance education scenarios and/or can also enhance traditional learning-teaching (blended or hybrid learning scenario). The use of virtual environments as breeding grounds for creation and display of learning and didactical materials is a trend among educational institutes since they realized the potential of this endeavor. Physically dispersed and geographically distant students can collaborate in virtual learning environments as well as educational institutions, proving the advance of learning methodologies involving technology. New functionalities to this teaching and learning complementary tool can be added as virtual environments continually evolve. It is known and a wide advocated issue that laboratorial practice is essential to technical education, foremost in engineering. Expanding and obtaining the optimal results from this practice allied to other tools can be seen as the natural continuation of previous work from the author, in which is described a strategy to use mixed reality interchangeable components applied in didactic experiments to broaden learning scenarios. The automation of virtual learning environments is beginning to mature through computational techniques related to management, monitoring and content adaptation. In order to develop a feasible implementation to this research area, several case studies and a prototype were elaborated, the last called 3D AutoSysLab, in which a metaverse is used as interface, experiments are linked to virtual objects representations, learning objects are displayed in a simple way with interactive medias and simple collaboration and feedback is given through an autonomous tutoring system. The experimental validation was based on the use and evaluation of the prototype and his separated modules (case studies). Preliminary results showed that the failure rate, in a determined curriculum unit from the Electrical Engineering of UFRGS, has dropped and the student’s acceptance was very high in a blended learning scenario. The remote experimentation brings up the possibility to narrow different learning institutions in cooperation, this way sharing material resources (equipments) and closing up students. From cooperation and collaboration is expected a leveling and optimization of quality of the pair teaching-learning, as well as a better employment of economical resources.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-16Bitstream added on 2014-06-13T20:49:11Z : No. of bitstreams: 1 trujillo_jdm_me_ilha.pdf: 4931230 bytes, checksum: e375c9e238375d66c5b717105d849f34 (MD5) / Aeci / Neste trabalho apresentam-se dois métodos para serem aplicados na previsão espacial de demanda elétrica, os quais simulam as influências de cargas especiais nas vizinhanças e utilizam os sistemas multiagentes para caracterizar a área de serviço, mostrando assim, a dinâmica dos grupos sociais em uma cidade à procura dos recursos necessários para suas atividades. O primeiro sistema multiagente foi desenvolvido para obter a previsão espacial de demanda elétrica de toda área de serviço e o segundo sistema multiagente modela a influência de cargas especiais nas vizinhanças. Estes sistemas apresentam um caráter estocástico, para simular a estocasticidade dos usuários nos sistemas de distribuição. Os métodos apresentados consideram a disponibilidade atual de dados nas empresas do setor, usando só o banco de dados comercial da empresa de serviço elétrico e o conjunto de dados georreferenciados dos elementos da rede. Uma das contribuições deste trabalho é de utilizar um número real para representar a demanda elétrica esperada de cada subárea fornecendo, deste modo, um melhor dado de entrada para realizar o planejamento de expansão da rede elétrica. A metodologia proposta foi testada em um sistema real de uma cidade de médio porte. Como resultados são gerados mapas de cenários futuros de previsão espacial de demanda para a área de estudo, que mostram a localização espaço-temporal das novas cargas. Cada mapa mostra as subáreas onde a nova demanda é esperada, com um número real para o valor da quantidade desta demanda. Os resultados obtidos variam entre 5 a 10 % em diferentes simulações, quando comparadas com as fornecidas pelo departamento de planejamento da empresa elétrica que aplica uma metodologia manual, que utiliza o conhecimento e as decisões do planejador para determinar o crescimento da demanda. / This paper presents two methods to be applied in the spatial electric load forecasting, which simulate the influences of special loads in the vicinity and use the multi-agent systems to characterize the service area, thus showing the dynamics of social groups in a city seeking the necessary resources for their activities. The first multi-agent system was developed for the spatial electric load forecasting of the entire service area and the second multi-agent system models the influence of special load in the vicinity. These systems have a stochastic character, to simulate the stochasticity of users in distribution systems. The method presented in this work considers that the utilities have access only to basic information, using only the commercial consumer database and georeferenced data set of the network elements. One of the contributions of this work is to use a real number to represent the expected demand in each subarea providing thus a better input data to perform the expansion planning of the distribution systems grid. The proposed methodology was tested in a real system of a midsize city. As results are generated maps of forecast future scenarios of spatial demand for the study area, showing the location of the new space-time loads. Each map shows the subareas where the new demand is expected, with a real number to the value of the quantity of demand. The results vary between 5 to 10% in different simulations, when compared with those provided by the planning department electrical distribution utility that applies an electric manual, which uses the knowledge and decisions of the planner to determine the growth of demand.

Este trabalho apresentará estudos referentes a uma proposta de arquitetura para ambientes computacionais de suporte à colaboração para auxiliar o ensino e o treinamento em áreas multidisciplinares de engenharia de controle e automação. A motivação provém de evoluções de tecnologias da Web, redes sociais, ambientes virtuais, e mundos virtuais 3D que proporcionam sucessivas possibilidades inovadoras de emprego de tecnologia no ensino. Estas tecnologias podem ser usadas no ensino à distância ou de forma complementar (ensino híbrido) ao ensino-aprendizagem tradicional. O emprego de ambientes computacionais virtuais como incubadores para o desenvolvimento e criação de uma infinidade de materiais educacionais e didáticos torna-se crescentemente frequente na comunidade científica ao passo que instituições de ensino percebem o potencial desta iniciativa. A colaboração virtual entre estudantes dispersos geograficamente e a cooperação entre instituições de ensino diversas são indicadores do avanço destas metodologias. À medida que ambientes virtuais evoluem, podem-se empregar cada vez mais funcionalidades e tecnologias a este complemento ou ferramenta de ensino. É sabido que a prática laboratorial é de suma importância para aprendizagem de áreas tecnológicas, como a engenharia elétrica. Maneiras de expandir esta prática aliada a outras técnicas altamente defendidas na comunidade científica serão abordadas neste estudo, que sucede a um trabalho anterior do autor, no qual é proposto a conjunção de componentes de automação simulados com reais de forma a expandir cenários didáticos. A automação destes ambientes voltados ao ensino passa a se tornar real através de técnicas computacionais relacionadas a gerenciamento, monitoração e adaptação de conteúdo. Dentre as tecnologias e características englobadas pela arquitetura proposta estão: ambientes sociais, ambientes imersivos com visualização tridimensional (metaversos), tutoriamento virtual autônomo baseado em coleta de informações de interação, auxílio à colaboração de usuários, experimentos com componentes intercambiáveis de realidade mista e outras funcionalidades afins. De forma a propor uma implementação viável para este nicho de pesquisa foram desenvolvidos vários estudos de caso e um protótipo, chamado de 3D AutoSysLab, um ambiente imersivo virtual otimizado com ligações a experimentos de realidade mista, visualização de materiais educacionais e mídias interativas, auxílio à colaboração, e suporte à tutoriamento autônomo. Tanto testes do protótipo quanto a utilização dos estudos de caso serviram de validação experimental do trabalho. A validação da utilização ainda não se encontra completa embora resultados preliminares apontem a queda do índice de reprovação de estudantes da Engenharia Elétrica na UFRGS em uma determinada unidade curricular. O emprego de técnicas de acesso remoto além de proporcionar que instituições de ensino cooperem compartilhando recursos materiais/equipamentos também abre horizontes para a colaboração de estudantes entre instituições. Isso alavanca uma melhoria na qualidade do conjunto ensino-aprendizagem e também no emprego de recursos tecnológicos, o que pode, inclusive, representar uma alternativa econômica viável para a prática laboratorial. / This work will present studies towards a proposal of architecture for computer supported collaborative environments applied to enhance learning and training of multidisciplinary areas linked to automation and control engineering. Recent evolutions of Web technologies, social networks, virtual environments, and 3D virtual worlds motivate the adoption of new technologies in education, opening successive innovative possibilities. These technologies or tools can be used in distance education scenarios and/or can also enhance traditional learning-teaching (blended or hybrid learning scenario). The use of virtual environments as breeding grounds for creation and display of learning and didactical materials is a trend among educational institutes since they realized the potential of this endeavor. Physically dispersed and geographically distant students can collaborate in virtual learning environments as well as educational institutions, proving the advance of learning methodologies involving technology. New functionalities to this teaching and learning complementary tool can be added as virtual environments continually evolve. It is known and a wide advocated issue that laboratorial practice is essential to technical education, foremost in engineering. Expanding and obtaining the optimal results from this practice allied to other tools can be seen as the natural continuation of previous work from the author, in which is described a strategy to use mixed reality interchangeable components applied in didactic experiments to broaden learning scenarios. The automation of virtual learning environments is beginning to mature through computational techniques related to management, monitoring and content adaptation. In order to develop a feasible implementation to this research area, several case studies and a prototype were elaborated, the last called 3D AutoSysLab, in which a metaverse is used as interface, experiments are linked to virtual objects representations, learning objects are displayed in a simple way with interactive medias and simple collaboration and feedback is given through an autonomous tutoring system. The experimental validation was based on the use and evaluation of the prototype and his separated modules (case studies). Preliminary results showed that the failure rate, in a determined curriculum unit from the Electrical Engineering of UFRGS, has dropped and the student’s acceptance was very high in a blended learning scenario. The remote experimentation brings up the possibility to narrow different learning institutions in cooperation, this way sharing material resources (equipments) and closing up students. From cooperation and collaboration is expected a leveling and optimization of quality of the pair teaching-learning, as well as a better employment of economical resources.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Geovane bezerra.pdf: 1597415 bytes, checksum: 1a51bd2c6aed9c1c6ee46b8369083350 (MD5) Previous issue date: 2003-03-20 / This work proposes a collection of architectural patterns for the development of multi-agent systems. Main architectural concerns like communication, cooperation and coordination mechanisms between the agents of the society are particularly analyzed in each described pattern. The generation of new patterns through the extension or composition of the proposed ones is also approached. The methodology for pattern extraction is based on the study of frequently used architectures of multi-agent systems, like blackboard and federative architectures, and on mechanisms of cooperation and coordination usually identified in such architectures, like master-slave, meeting and negotiator mechanisms, as well. Pattern description is based on AUML and KQML. Main AUML diagrams, like agent packages, agent diagrams and agent interaction diagrams are used to represent the structure and behavior of the society. In those diagrams, agent interactions are represented as KQML performatives. Proposed patterns are validated through the construction of three case studies related to the development of multi-agent systems for information retrieval and filtering. In these case studies, the architectures RETSINA, AMALTHAEA and ABARFI are analyzed and the reuse or potential application of proposed patterns is identified. / Este trabalho propõe uma coleção de padrões arquiteturais para o desenvolvimento de sistemas multiagente. Os principais problemas arquiteturais tais como comunicação, cooperação e mecanismo de coordenação entre os agentes são analisados e descritos em cada padrão. A geração de novos padrões pela extensão ou composição dos padrões propostos também é abordada. A metodologia utilizada para extração de padrões está baseada no estudo de arquiteturas de sistemas multiagente freqüentemente utilizadas, como as arquiteturas quadro-negro e federativas e nos mecanismos de cooperação e coordenação geralmente identificados em tais arquiteturas, como os mecanismos mestre-escravo, reunião e negociador. A descrição dos padrões está baseada em AUML e KQML. Os principais diagramas da AUML, como o diagrama de pacotes, o diagrama de agente e o diagrama de interação são usados para representar a estrutura e o comportamento da sociedade. Nesses diagramas, a representação das interações entre os agentes é feita com a utilização das performatives de KQML. Os padrões propostos são validados através da construção de três estudos de caso relacionados ao desenvolvimento de sistemas multiagente para recuperação e filtragem de informações. Nesses estudos de caso, são analisadas as arquiteturas RETSINA, AMALTHAEA e ABARFI e é identificado a potencial reutilização ou aplicação dos padrões propostos.