O grande salto tecnológico ocorrido nos últimos decênios em áreas como a informática e as telecomunicações já começa a causar uma verdadeira revolução social. Com o advento da Internet, a possibilidade de substituir a presença física de pessoas por assistentes inteligentes ou agentes é uma realidade que começa a tomar forma. O objetivo principal deste trabalho é definir como deve ser feita a interação entre agentes, nas sociedades de agentes dentro da Internet. Para tanto, é apresentada uma proposta de arquitetura geral para coordenar a interação de agentes na Internet, de forma a possibilitar, entre outros, a localização de agentes, a conexão entre os agentes, a identificação de agentes (nomes de agentes, função e endereços destes na rede) sem que ocorra a repetição de nomes na sociedade, a entrada e saída de agentes da sociedade, a troca de mensagens entre os agentes e a procura de agentes com determinadas características. Inicialmente, é apresentada uma visão geral sobre Inteligência Artificial Distribuída, área em que o trabalho se insere, e alguns exemplos de aplicações agentes. A seguir, as principais características da linguagem Java são introduzidas, por ser a linguagem utilizada nas implementações realizadas. Estas implementações foram feitas, a nível de protótipos, para permitir a obtenção de experiência no trabalho com agentes. Toda a programação destes agentes foi feita utilizando a linguagem Java, e a sua escolha como linguagem para estas implementações, foi feita devido a características próprias. Por exemplo. a linguagem Java é independente da plataforma de trabalho, o que no caso de programação para Internet, torna-se um característica muito desejável. Após, dois sistemas para o desenvolvimento de agentes na Internet são: apresentados em suas principais características do ponto de vista da arquitetura geral. Estes sistemas são o SodaBot e o sistema Java Agent Template. Este último totalmente implementado com a utilização da linguagem Java. Finalmente, apresenta-se em detalhes a arquitetura proposta, com um exemplo de utilização e perspectivas para a continuação do trabalho. O resultado obtido com todos os estudos realizados diz respeito a proposta de uma arquitetura que tem por objetivo permitir coordenar a interação entre os agentes que vierem a ser implementados na Internet. Toda a proposta foi acompanhada por estudos reais da viabilidade da implementação futura da arquitetura. / Technological breakthroughs which occurred in the last decades in areas such as Computer Science and Telecommunications have started to cause an undeniable social revolution. With the Internet, the possibility of replacing the physical presence of people by intelligent assistants or agents is now becoming a reality. This thesis aims at defining how the interaction among agents in the Internet should be achieved. An architecture to coordinate the interaction of agents in the Internet is presented, so as to make it possible, among other things, the localization of agents, the connection among agents, the identification of agents (their names, function, and addresses in the net), the way in and the way out of a gents of the society, the exchange of messages among agents and the search for agents with specific characteristics. First, a general view on Distributed Artificial Intelligence, the area in which this work is inserted, and some examples of agents are given. Next, the main characteristics of the Java language are introduced, since it is the language used in the implementations carried out. These implementations accomplished were prototypes which aim at gaining experience in the work with agents. All the programming of these a gents was carried out using the Java language, which was chosen for these implementations due to its characteristics. For example, the Java lan guage is Architecture Neutral, which in the case of programming for the Internet, becomes very desirable. After that, the main characteristics of two systems for the development of agents in the Internet, concerning their general architecture, were presented. These systems are SodaBot and Java Agent Template, the latter being totally implemented in the Java language. Finally, the architecture which was proposed is described in detail with an example of utilization and perspectives for a continuation of the work. The result obtained from this work is related to the proposal of an architecture which aims at making it possible to coordinate the interaction among agents which will be implemented in the Internet. The entire proposal was accompanied by studies of the feasibility of a future implementation of this architecture.

Este trabalho encontra-se situado na área de Inteligência Artificial, mais especificamente na modelagem de Sistemas Multiagentes destinados à simulação social. A área de pesquisa de simulação social baseada em agentes é uma área recente e bastante promissora. Por tratar de problemas extremamente complexos, existe a necessidade de criar modelos e abstrações para possibilitar sua realização. Dando continuidade a trabalhos anteriores, esta tese pretende consolidar uma nova versão do modelo MAS-SOC, destinado à definição de simulações sociais baseada em Sistemas Multiagentes Situados, com organizações que funcionam em ambientes determinados (organizações situadas). É proposta uma abordagem integrada, que conecta de maneira forte as entidades agentes, organizações e ambiente, sendo os agentes, o ambiente e as estruturas da organização tratadas como entidades de primeira ordem. A definição do ambiente é feita através da linguagem ELMS, estendida com uma infraestrutura normativa. Esta infraestrutura normativa é composta basicamente por objetos normativos e espaços normativos que permitem a distribuição espacial da informação normativa no ambiente, possibilitando a contextualização das normas que os agentes devem seguir em um escopo espacial determinado. A contextualização das normas facilita a sua operacionalização e a verificação de conformidade, reduzindo também a possibilidade de interpretações errôneas das normas. Com isso, a infraestrutura normativa conecta ambiente físico à estrutura da organização do sistema multiagente. Além disso, o modelo proposto usa um esquema mínimo de definição das organizações para armazenar informações e restrições que o projetista da simulação prefira representar desta forma. Esta maneira integrada de modelar os sistemas multiagentes, associando a organização ao espaço em que a organização deve funcionar, pode facilitar a modelagem de grandes sistemas, pois o conceito de espaço normativo permite que a modelagem seja feita através da partição do ambiente físico em módulos onde as atividades da organização situada são realizadas. Assim, o modelo trata de forma bastante prática o uso das normas organizacionais que podem ser representadas através de objetos normativos. Esta forma de representação possibilita aos agentes decidirem sobre a aderência as normas, já que estas não estão embutidas no mecanismo de raciocínio dos agentes. Além disso, a forma contextualizada das normas facilita raciocínio sobre elas e possibilita a aderência a normas previamente desconhecidas pelos agentes. / This work is situated in the research area of Artificial Intelligence, specifically the modelling of Multi-agent systems for social simulation. The research area of agent based social simulation is a recent and interesting area. In order to handle with its very complex problems, it requires the development of models and abstractions to make possible its realisation. Continuing previous works, this thesis aims to consolidate extensions to the MAS-SOC model, in order to turn it into a suitable model for the social simulation based on situated multi-agent systems with organizations that operate in determined environments (situated organisations). It is proposed an integrated approach in which multiagent entities such as agents, organisations and environments are strongly connected to each other, and the environment and the organisational structures being treated as first order entities. The definition of the environment is made with the use of the ELMS language, which have been extended with a normative infrastructure. The normative infrastructure is composed essentially by normative objects and normative places, which are means for the spatial distribution of the normative information over the environment, allowing the contextualisation of the norms in a bounded spatial scope. The norms being bounded in a specific spatial scope facilitates its operationalisation and conformity checks, also reducing the possibilities of norms misinterpretations. Thus, the normative infrastructure connects the physical environment to the organisational structures of the multiagent system. The thesis proposes that this integrated approach to model multi-agent systems may ease the modelling of large scale systems, since it allows the partition of the environment in a modular way, facilitating the operationalisation and verification of the adequacy of the structure of an organisation to the physical space where it is located, and also reducing the possibility of the misinterpretations of norms by the agents, through the contextualisation of norms. Also, the proposed scheme uses a minimal structure for the definition of the organisations in order to store information that the simulation designer prefers to represent in such way. Further, the proposed approach allows a very practical way to use of norms in a physical environment, by allowing the agents to reason about following a norm abiding behaviour or not, since the norms are not hard-wired in their reasoning mechanisms, and its contextualized form facilitates that agents reason about adhering to norms that were previously unknown to them.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-04-27T13:37:50Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francisco Calaça Xavier - 2012.pdf: 5019345 bytes, checksum: 0e64a53ebdeda990e6ef1175f1732c19 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-04-27T13:40:15Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francisco Calaça Xavier - 2012.pdf: 5019345 bytes, checksum: 0e64a53ebdeda990e6ef1175f1732c19 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-27T13:40:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francisco Calaça Xavier - 2012.pdf: 5019345 bytes, checksum: 0e64a53ebdeda990e6ef1175f1732c19 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2012-06-21 / The problem of decision making about the allocation of resources is present in many areas of society. The allocation of ambulances to the occurrence of accidents with victims and the allocation of teams to solve problems in the supply of electricity are examples of situations where it is necessary to make this decision. We can also mention the problems that occur in the allocation of hardware resources when a system is running in a distributed form. In this context, this paper presents the system COGNARE, which brings together techniques such as Genetic Algorithms, Fuzzy Logic and Multiagent Systems in order to allocate tasks to resources dynamically. The COGNARE was used in two different situations. At first, the problem was to allocate vehicles to a distributor of electricity to occurrences of failures in supply. In the second situation, the problem was to allocate hardware resources in a distributed system. In both cases, the COGNARE presented as a system of allocating resources efficiently. Keywords / O problema da tomada de decisão quanto a alocação de recursos está presente em diversas áreas da sociedade. A alocação de ambulâncias à ocorrências de acidentes com vítimas e a alocação de equipes para solução de problemas no fornecimento de energia elétrica são exemplos de situações onde são necessárias tomadas de decisão. Os problemas que ocorrem na alocação de recursos de hardware quando um sistema é executado de forma distribuída também requerem decisões. Neste contexto, este trabalho apresenta o sistema COGNARE, que reúne a utililização de técnicas como Algoritmos Genéticos, Lógica Fuzzy e Sistemas Multiagentes com o objetivo de alocar dinamicaminte tarefas a recursos. O COGNARE foi utilizado em duas situações distintas. Na primeira, o problema consistia em alocar dinamicamente viaturas de uma empresa de distribuição de energia elétrica a ocorrências de falhas no fornecimento. Na segunda situação, o problema consistia em alocar dinamicamente recursos de hardware em um sistema distribuído. Nestes dois casos, o COGNARE apresentou-se como um sistema de alocação de recursos eficiente.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ismenia Ribeiro de Oliveira.pdf: 2858888 bytes, checksum: 1f919da635a28d5ee15d5832df5d95b1 (MD5) Previous issue date: 2004-02-10 / This work proposes an agent-based pattern system for design of adaptive multi-agent systems using user-modeling techniques. The pattern system is composed of a conceptual, an architectural, and design patterns. The patterns describe recurrent problems and design solutions for user modeling and development of adaptive multi-agent systems. The pattern mining is based on the analysis of: concepts and techniques for development of adaptive and adaptable systems; user modeling techniques; and multi-agent design techniques. An initial validation of the pattern system has been conducted through the development of a case study on the domain of information access, where patterns in the system have been reused on the development of a multi-agent system for personalized information access. / Este trabalho propõe um sistema de padrões baseados em agentes para o projeto de sistemas multiagente adaptativos e adaptáveis que utilizam técnicas de modelagem de usuários. O sistema de padrões é composto por um padrão conceitual, um padrão arquitetural e cinco padrões de projeto. Os problemas, as soluções e os conceitos, comuns no projeto da modelagem de usuários, de sistemas adaptativos e no desenvolvimento de agentes de software, são analisados e descritos na forma de padrões. A metodologia para a extração dos padrões é baseada na análise dos conceitos e técnicas para o desenvolvimento de sistemas adaptativos e adaptáveis, das técnicas de modelagem de usuário e dos conceitos e técnicas para o projeto de sistemas multiagente e agentes de software. Uma avaliação preliminar, do sistema de padrões proposto, é feita por meio de um estudo de caso no domínio do acesso à informação. O estudo consiste em identificar e analisar a reutilização do sistema de padrões no desenvolvimento de aplicações multiagente para o acesso à informação personalizada.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Fabio Lopes.pdf: 2519942 bytes, checksum: 52dd144296d75a73ab8348ec4c078f84 (MD5) Previous issue date: 2013-01-07 / Public licitation is an administrative process which goal is to purchase goods or services to the sectors belonging to the public administration and follow the rules of law no. 8.666/93. In this process public officials need to take decisions such as choosing the type and modality of the licitation. Due to the complexity of the law governing the licitation process and the great possibilities of conducting the licitation process in different scenarios and also its dynamism in the face of constant changes in legislation, we developed a multi-agent system to optimize the decisions of those responsible for acquiring goods and services for the public administration. A Multiagent System is a system composed of several agents that communicate and are collectively capable of achieving goals that they would not be able to meet separately. The complexity of these systems is approached through interactions between agents. We used the exchange messages architecture, where agents communicate directly with each other through asynchronous messages using a chat protocol, which sets the rules and enforces the formalism necessary for messages to be sent and understood by the agents. To specify the system we adopted MADAE-Pro, a process which guides the development of multi-agent systems through the phases of specification, design and implementation. / A licitação pública é um processo administrativo cujo objetivo é a compra de bens ou serviços para os órgãos pertencentes à Administração Pública e segue as normas da lei nº. 8.666/93. Nesse processo há necessidade de que os agentes públicos envolvidos tomem decisões como a escolha do tipo e da modalidade da licitação. Devido a complexidade da Lei que regula o processo de licitação e às inúmeras possibilidades de condução do processo licitatório em diversos cenários e também a seu dinamismo, diante das constantes alterações na legislação; foi desenvolvido um sistema multiagente para o processo de licitação pública visando otimizar a tomada de decisões dos responsáveis pela aquisição dos bens e serviços na Administração Pública. Um Sistema Multiagente é um sistema composto por vários agentes que se comunicam e são coletivamente capazes de atingir objetivos que não seriam capazes de satisfazer separadamente. A complexidade destes sistemas é abordada através das interações entre os agentes, ou seja, cada agente pode executar, dentro de suas limitações, uma tarefa simples, mas a boa coordenação da execução dessas tarefas simples por cada agente torna o sistema capaz de executar tarefas de grande complexidade. Foi utilizada a arquitetura de troca de mensagem entre agentes, onde os agentes se comunicam diretamente uns com os outros, através de mensagens assíncronas, utilizando um protocolo de conversação, o qual dita as regras e impõe o formalismo necessário para que as mensagens sejam encaminhadas e compreendidas pelos agentes. Para fazer a especificação do sistema, adotou-se o MADAEPro, um processo que guia o desenvolvimento de um sistema multiagente nas fases de especificação, projeto e implementação.

Neste trabalho é proposto um modelo para estimar a geração e a distribuição de viagens intraurbanas baseado em agentes, denominado Modelo GDA. Neste modelo foram aplicadas simulações em Sistemas Multiagentes (SMA), nas quais foram usadas, como dados de entrada, informações relativas ao morador e ao uso do solo. Na estimativa da geração de viagens, a simulação SMA foi usada para estimar uma população sintética baseada nas informações sociodemográficas dos moradores e para obter um plano de atividades associado a cada morador. Na estimativa da distribuição de viagens, a simulação SMA foi usada para obter uma matriz Origem-Destino (OD) com base no plano de atividades dos moradores e nos atributos do uso do solo. Para definir os critérios da distribuição de viagens, foram testadas teorias alternativas à força gravitacional, como a teoria das redes livres de escala e o conceito de path dependence. Foi feita uma aplicação do Modelo GDA na cidade de São Carlos (SP), cujos resultados estimados foram comparados aos resultados observados, provenientes da pesquisa Origem-Destino (OD), e aos resultados estimados obtidos pela aplicação de modelos gravitacionais nesta cidade. Os resultados mostraram que os resultados estimados obtidos pelo Modelo GDA são tão acurados quanto aos do modelo gravitacional. Conclui-se que o Modelo GDA, comparativamente ao modelo gravitacional, possui vantagens quanto à sua aplicabilidade, pois em vez de serem utilizados pelo modelo dados provenientes de pesquisas de tráfego, geralmente onerosos e de difícil aquisição; são empregados dados acerca do morador e do uso do solo, de fácil coleta e atualização periódica. / In this work, an agent-based model in order to estimate trip generation and trip distribution in an intra-urban context (GDA model) is proposed. Simulations using Multiagent Systems (MAS), with input data concerning dwellers and land use were applied in this model. To estimate the trip generation, the MAS simulation was used to elaborate a synthetic population based on sociodemographic information of the dwellers and to obtain an activity plan of each dweller. To estimate the trip distribution, the MAS simulation was used to obtain an Origin-Destiny (OD) matrix based on the dwellers activity plans and the land use characteristics. To define the trip distribution rules, alternative theories to gravitational force like free scale networks and path dependence theories were tested. The GDA model was applied in the urban area of São Carlos (Brazil), whose estimates was compared to the observed data from the OD survey and the estimate data from the Gravity model applied in this same area. The results showed that the estimates from the GDA Model are as accurate as from the Gravity Model. It was observed that the GDA Model presents advantages in relation to the Gravity Model because instead of using traffic survey data, which often is expensive and difficult to get, it uses dwellers and land use information, which is periodically collected from government researches, making it easy for government agencies to obtain this information.

Les travaux présentés dans cette thèse concernent des problématiques d'architecture logicielle multi-domaines pour le développement d’applications distribuées. Ces applications sont caractérisées aujourd’hui comme des systèmes ouverts, complexes, hétérogènes et à large échelle. Les approches traditionnelles, telles que l’approche orienté objet, n’offrent plus un paradigme de conception suffisant pour appréhender la complexité de tels systèmes. Ces nouvelles tendances ont conduit à l’émergence d’approches de plus haut niveau telles que les approches orientées services, composants ou agents. Chacune de ces approches offrent des intérêts et des caractéristiques propres dans le développement d’applications distribuées. Les services offrent une abstraction et une interopérabilité à large échelle. Abstraction dans le sens où un service permet de spécifier un élément fonctionnel sans préciser comment cet élément est implémenté. Les composants sont une approche robuste basée sur la composition et la réutilisation d’éléments clairement définis par leurs interfaces. Les agents sont eux des éléments présentant un comportement dynamique dirigé par un but et des interactions de haut niveau avec les autres agents formant l’application, vue comme une organisation de services collaboratifs. D’un point de vue conceptuel, le service peut donc être perçu comme le modèle « métier » de l’application, alors que les composants et les agents constituent un modèle d’implémentation. L’étude de ces différents domaines et des modèles associés, a montré que les approches composants et agents sont complémentaires, les points forts d’une approche représentant les faiblesses de l’autre. Face à ce constat, il nous est paru intéressant d’intégrer ces deux approches, au sein d’une même démarche de conception. Cela permet, d’une part, qu’une approche puisse bénéficier des intérêts de l’autre et d’autre part, d’utiliser conjointement des agents et des composants dans la conception d'une même application. La démarche que nous avons adoptée consiste à considérer les services comme pivot d’interaction afin de rendre possible l’interopérabilité des agents et des composants. Pour supporter cette démarche, nous avons défini un processus de conception basé sur l’Ingénierie Des Modèles qui contient quatre modèles conceptuels (Domain Specific language) dont l’intérêt est de mettre l’accent sur les concepts de services et d’interaction. Nous avons ainsi défini un modèle de services, un modèle de composants et un modèle d’agents. Enfin, un modèle mixte appelé CASOM, Component Agent Service Oriented Model, permet de spécifier une application via une combinaison des trois domaines précédents. Ensuite, des règles de correspondances ont été définies entre les quatre modèles pour pouvoir par exemple transformer une spécification agents en une spécification composants ou mixte. L'implémentation de ces transformations a été réalisée en langage ATL (ATLAS Transformation Language). / The presented work considers problems related to multi-domain software architecture for the development of distributed applications. These applications are large-scaled, heterogeneous, open and complex software systems. Traditional approaches such as object-oriented are no longer sufficient to represent such complex systems. These trends lead to the emergence of higher-level approaches such as service-oriented, components or agents. Each one of these approaches offers interests and characteristics in the development of distributed applications. Services provide an abstraction and interoperability in a large scale. Abstraction is in the sense that a service can specify a functional element without specifying how this element is implemented. The components are a robust approach based on composition and reusability through their clearly defined interfaces. Agents are elements which are characterized by dynamic goal directed behaviours and high-level interactions with other agents forming the application, seen as an organization for collaborative services. From a conceptual point of view, the service can be seen as the “business” model of an application, while components and agents are the implementation models. The study of these different domains, with their related models, showed that the components and agents approaches are complementary; the strengths of one approach overcome the weaknesses of the other. Therefore, we are interested in the integration of these two approaches in a single design approach. This allows an approach to benefit from the interests of the other, on one hand and the use of agents and components jointly in the design of an application on the other hand. To reach our objective, we consider services as pivot of interaction between agents and components. The result of our analysis leads us to develop a design process based on Model-Driven Engineering which contains four conceptual models (Domain Specific Languages) with the main interest of focusing on the concepts of services and interaction. We then defined a service, component and agent models. Finally, a hybrid model called CASOM, Component Agent Service Oriented Model, was proposed that allows application specification via a combination of the three domains. Then, mapping rules have been defined between the four models in order to transform agents specification into components specification or mixed. The implementation of these transformations was done in ATL language (ATLAS Transformation Language).

The monitoring and control of low voltage distribution grids has historically been disregarded due to the unidirectional flow of power. However, nowadays the massive integration of distributed energy resources into distribution grids, such as solar photovoltaics, distributed storage, electric vehicles and demand response programs, presents some challenges. For instance, the unidirectional top-down power flow is being replaced by power flows in any direction: top-down and bottom-up. This paradigm shift adds extra regulatory, economic, and technical complexity for the Distribution System Operators (DSO). Thus to overcome the possible operational constraints, thermal limits, or voltage problems in the grid, an update of the existing electricity infrastructures is required. In response to this new situation, this thesis investigates the cost-effective communication and control architectures that are required for active low voltage grid monitoring and control applications, considering the regulatory constraints and the efficient utilization of the assets from a DSO’s perspective. The solutions include: i) optimal sensor placement configuration to perform low voltage state estimation, ii) optimal metering infrastructure designs for active low voltage monitoring applications, iii) coordinated control strategies to allow the integration of microgrid-like structures into the distribution grids, iv) optimal placement of actuators for operating the control strategies, v) a multiagent-based control solution for self-healing and feeder reconfiguration applications, and vi) a framework model and simulations to assess the reliability of the ICT infrastructure that enables the monitoring and control applications. As concluding remark, since the deployment of technology at low voltage grids is restricted to assets owned by the DSO, the operability of the grid is limited. This condition makes it so that the required communication and control enhancement solutions shall prioritize cost-effectiveness over comprehensiveness and complexity. Thus, the results from the presented studies show that it is essential to perform thorough cost-benefit analyses of the potential improvement solutions for each grid, because this will allow deploying the right technology only at the necessary locations. / <p>QC 20171106</p><p></p>

[pt] A área da saúde desponta como um terreno fértil para a pesquisa científica em Tecnologia da Informação. As atividades de pesquisa na área permitem abordar diversas questões para promover o desenvolvimento tecnológico. Além disso, em relação aos aplicativos para dispositivos móveis, as principais lojas de aplicativos registraram um crescimento significativo no número de aplicativos de saúde disponíveis. Esses crescimentos encontram uma de suas causas na realidade pandêmica que enfrentamos desde o início de 2020. Para lidar com os diferentes desafios de saúde apresentados atualmente, o uso de sistemas multiagentes tem sido considerado uma boa abordagem para lidar, por exemplo, com distribuição, pró-atividade e autonomia dos sistemas. Embora várias plataformas conhecidas utilizem agentes de software, algumas delas não oferecem suporte adequado para o desenvolvimento de agentes, como a plataforma iOS. Assim, nesta dissertação propusemos um framework BDI para iOS que visa apoiar o desenvolvimento de aplicativos móveis de saúde com agentes de software. Esse framework é chamado de Swift Agent Development framework for health (SADE4Health) e usa recursos nativos do iOS, como o Healthkit, que é um repositório central de dados de saúde e condicionamento físico para acessar e compartilhar dados, mantendo a privacidade e o controle do usuário. Para mostrar como o framework suporta o desenvolvimento de novos aplicativos iOS com agentes de software, são explicados os passos mínimos necessários para criar um agente usando os recursos de saúde oferecidos pelo iOS, assim como um cenário de uso modelado a partir deles. Além disso, é apresentado um cenário de uso relacionado ao monitoramento remoto de sinais vitais de pacientes, ilustrando como desenvolver uma instância do framework proposto. Por fim, uma avaliação empírica com desenvolvedores iOS para medir a usabilidade do framework trouxe importantes achados. / [en] The healthcare area is emerging as a fertile ground for scientific research in Information Technology. Research activities in this field allow us to address several issues to promote technological development. In addition, regarding mobile device apps, the leading app stores registered significant growth in the number of available eHealth apps. One of the causes of this growth derives from the pandemic reality we have faced since the beginning of 2020. In order to confront the different health challenges presented currently, the use of multi-agent systems has been considered a good approach, dealing with, for example, distribution, pro-activity and autonomy of systems. Although several known platforms that use software agents, some of them do not offer appropriate support to develop agents, such as the iOS platform. Thus, in this dissertation we have proposed a BDI framework for iOS that aims to support the development of health mobile apps with software agents. This is known as Swift Agent Development Framework for Health (SADE4Health) and it uses native iOS resources, such as Healthkit, comprising a central repository for health and fitness data to access and share data while maintaining the user s privacy and control. To show how the framework supports the development of new iOS apps with software agents, the minimum necessary steps to create an agent using health features offered by iOS are explained, as well as a modeled use scenario based on it. Furthermore, a use scenario related to remote monitoring of patients vital signs that illustrates how to develop an instance of the proposed framework is presented. Finally, an empirical evaluation with iOS developers to measure the framework usability brought important findings.

In this thesis, we develop methods leading towards the distributed control of spatio-temporally constrained systems. Overall, we focus on two different approaches: a model predictive control approach and an approach based on ensuring set-invariance via control barrier functions. Developing a distributed control framework for spatio-temporally constrained systems is challenging since multiple subsystems are interconnected via time-varying state constraints. Often, such constraints are only implicitly given as logic formulas, for example in Signal Temporal Logic (STL). Our approach to dealing with spatio-temporal constraints is as follows. We aim at combining the computational efficiency of low-level feedback controllers with planning algorithms. Low-level feedback controllers shall ensure the satisfaction of parts of spatio-temporal constraints such as coupling state constraints or short term time-constraints. In contrast, planning algorithms account for those parts that require computationally intense planning operations. Powerful low-level controllers can simplify the planning task significantly. For this reason, the focus of this thesis is on the development of low level feedback controllers.  In the first part, we focus on handling coupling state constraints using a model predictive control (MPC) approach. Commonly, the distributed handling of coupling state constraints requires a sequential or iterative MPC scheme which however is computationally time-intense. We address this issue by employing consistency constraints to develop a parallelized distributed model predictive controller (DMPC). By using consistency constraints, each subsystem guarantees to its neighbors that its states stay within a particular neighborhood around a reference trajectory. Furthermore, we propose extensions to robust and iterative schemes. Building up on this, also systems with bounded dynamic couplings can be controlled. In the second part, we focus on methods for ensuring set-invariance. In particular, we focus on control barrier functions (CBF). We show how spatio-temporal constraints that comprise disjunctions (logic OR) can be encoded in non-smooth time-varying control barrier functions and how subgradients can be used to synthesize an efficient gradient-based controller. For these results, controllability assumptions must be invoked. To extend the results to systems with weaker controllability properties, we investigate the connection between controllability properties and the construction of CBFs. As a result, we propose a construction method for CBFs based on finite horizon predictions. The constructed CBF exhibits favorable properties for the extension of the previous results on encoding spatio-temporal constraints in CBFs to systems with weaker controllability properties. At last, we investigate with a case study how set-invariance methods can be used to implicitly coordinate systems subject to coupled state constraints. Our proposed method is fully decentralized and subsystems coordinate themselves purely via their actions and the adjustment of their individual constraints. In the end, we draw a conclusion and outline how the presented results contribute to the development of a distributed control framework for spatio-temporally constrained systems. / I den här avhandlingen utvecklar vi metoder som leder till distribuerad styrning av tillstånds-temporalt begränsade system. Vi följer två olika tillvägagångssätt: å ena sidan en modellprediktiv styrning och å andra sidan ett tillvägagångssätt som bygger på att säkerställa invarians i mängden via kontrollbarriärfunktioner. Det är en utmaning att utveckla ett ramverk för distribuerad styrning för tillstånds-temporalt begränsade system, eftersom flera delsystem är sammankopplade via sina tillståndsbegränsningar som varierar över tiden. Ofta ges sådana begränsningar endast implicit som logiska formler, till exempel i Signal Temporal Logic (STL).  Vår metod för att hantera tillstånds- och tidsmässiga begränsningar är följande. Vi strävar efter att kombinera beräkningseffektiviteten hos återkopplingsregulatorer på låg nivå med planeringsalgoritmer. Återkopplingsregulatorer på låg nivå skall säkerställa att delar av de tillstånds- och tidsmässiga begränsningarna uppfylls, t.ex. sammankopplande tillståndsbegränsningar eller kortsiktiga tidsbegränsningar, medan planeringsalgoritmerna tar hänsyn till de delar som kräver beräkningsintensiva planeringsoperationer. Kraftfulla styrsystem på låg nivå kan förenkla planeringsuppgiften avsevärt. Därför fokuserar vi i denna avhandlingen på utvecklingen av återkopplingsregulatorer på låg nivå.  I den första delen fokuserar vi på att hantera sammankopplande tillståndsbegränsningar för distribuerade system med hjälp av en modell prediktiv styrning (MPC). Vanligtvis kräver den distribuerade hanteringen av kopplingsbegränsningar ett sekventiellt eller iterativt MPC-system som dock är tidskrävande. Därför utvecklar vi en parallelliserad distribuerad modell prediktiv styrning (DMPC) baserad på konsistensbegränsningar. Därigenom garanterar ett delsystem till sina grannar att det håller sig inom ett visst område runt en referensbana. Den generiska formuleringen av vårt DMPC-system möjliggör flera realiseringar. En särskild realisering föreslås. Dessutom utvecklas utvidgningar till ett robust och iterativt system samt ett DMPC-system för system med begränsade dynamiska kopplingar. I den andra delen fokuserar vi på metoder för att säkerställa invariansen av mängder. Vi fokuserar särskilt på kontrollbarriärfunktioner (CBF). Vi visar hur tillstånds- och tidsmässiga begränsningar kan inkodas i icke-glatta tidsvarierande kontrollbarriärfunktioner och hur subgradienter kan användas för att konstruera en effektiv gradientbaserad styrning. För dessa resultat måste antaganden om kontrollerbarhet åberopas. För att utvidga detta resultat till system med svagare kontrollerbarhetsegenskaper undersöker vi kopplingen mellan dynamiska systems kontrollerbarhetsegenskaper och konstruktionen av en CBF. Som ett resultat av detta föreslår vi en konstruktionsmetod för CBF:er som bygger på förutsägelser för ändliga horisonter. Den konstruerade CBF:n uppvisar gynnsamma egenskaper för att utvidga det tidigare resultatet om kodning av rums-temporala begränsningar i CBF:er till system med svagare kontrollerbarhetsegenskaper. Slutligen undersöker vi med hjälp av en fallstudie hur metoder för att säkerställa invariansen av mängder kan användas för att implicit samordna system som är kopplade via tillståndsbegränsningar. Vår föreslagna metod är helt decentraliserad och delsystemen samordnar sig själva endast via sina handlingar och justeringen av sina individuella begränsningar. Slutligen drar vi en slutsats och beskriver hur de presenterade resultaten bidrar till utvecklingen av ett ramverk för distribuerad styrning av tillstånds- och tidsmässigt begränsade system. / <p>QC 20230520</p>