CAPES / Os paradigmas de programação tradicionais carecem de técnicas para concepção de softwares de forma produtiva e de qualidade para uso eficiente das tecnologias de execução paralela, fornecidas pelos hardwares dos sistemas computacionais modernos. O Paradigma Orientado a Notificações (PON) apresenta uma nova abordagem no tocante ao processamento lógico-causal, primeiramente para o desenvolvimento de software, a qual se baseia em pequenas entidades colaborativas e pontualmente notificantes. Essa abordagem é mais eficiente e desacoplada quando comparado com os paradigmas de programação tradicionais, como o Paradigma Declarativo (PD) e o Paradigma Imperativo (PI). Ela permite a exploração de processamento, inclusive do paralelo e/ou distribuído, de maneira mais simples e eficiente do que em PI/PD. O PON inicialmente teve sua origem como uma solução de software, destacando a recente linguagem e compilador LingPON. No entanto outras pesquisas também o exploraram como uma solução de hardware em lógica reconfigurável, o qual apresenta um modelo de execução mais próximo ao modelo do PON. De fato, no tocante ao processamento paralelo, a execução de aplicações PON nem sempre pode ser feita da forma mais eficiente pelas arquiteturas de computadores tradicionais,baseados em conjunto de núcleos com modelos de execução sequencial. Neste âmbito, foi proposta uma nova arquitetura de computador orientada a notificações chamada NOCA (Notification Oriented Computer Architecture), a qual fornece uma dinâmica de execução segundo o modelo do PON, sendo composta por múltiplas unidades de processamento, a fim de permitir explorar de maneira mais adequada o paralelismo. Os experimentos realizados sobre um protótipo desta arquitetura demonstraram que a NOCA apresenta ganhos em avaliações comparativas de desempenho, dadas determinadas condições. No entanto, alguns aspectos foram desvantajosos ao protótipo da NOCA, em particular a baixa escala de paralelização obtida em função de limitação de palco de experimentação. Neste sentido, esta dissertação de mestrado apresenta o desenvolvimento de um simulador para a arquitetura NOCA, o qual é denominado de NOCASim. A implementação da NOCA na forma de software tem como objetivo simular o funcionamento dela com a quantidade de processadores simulados na mesma proporção do que o número de elementos PON que compõem uma aplicação. Isto permitiria obter dados de desempenho para validação do seu modelo funcional. Como estratégia de desenvolvimento, primeiramente este trabalho adaptou a LingPON para gerar assembly da NOCA facilitando o desenvolvimento de aplicações. Subsequentmente e principalmente, fez-se uso dos artefatos de projeto próprios da NOCA sendo que seu funcionamento consiste em simular em software a atualização dos estados internos da NOCA de forma semelhante a cada mudança do ciclo de clock. Experimentos realizados por meio do NOCASim com diferentes configurações demostraram que a NOCA apresenta melhora de desempenho a medida que o número de unidades de processamento aumenta. Além disso, verificaram-se possibilidades de melhorias conceituais a NOCA, que tendem a fortalecê-la como uma alternativa de execução paralela. / Traditional programming paradigms lack techniques for the productive and quality software’s design that makes efficient use of the parallel execution capabilities provided by the modern computing systems hardware. The Notification Oriented Paradigm (NOP) presents a new approach to develop more efficient and decoupled software when compared to the traditional programming paradigms, such as the Imperative Paradigm and the Declarative Paradigm. The NOP allows the exploitation of parallelization and/or distribution in a simpler and more efficient way than more commonly used programming paradigms. Initially, the NOP was conceived as an alternative software paradigm, highlighting the recent NOP language and compiler. However, other research was focused on hardware development using reconfigurable logic, which enables an execution model closer to the NOP model. Indeed, in parallel processing, the NOP applications cannot always be executed efficiently by the traditional computer architectures hardware based on set of cores with sequential execution model. Aiming at more efficient execution of NOP applications, a new Notification Oriented Computer Architecture (NOCA) has been developed. NOCA is based on multiple processing units, where each unit corresponds to specific elements of the NOP model. This way, parallelism is adequately exploited. Experiments were performed on a prototype of this architecture. When compared with Imperative Paradigm, execution time was improved under certain conditions, in particular, the low scale of parallelization obtained as a function of stage limitation of experimentation. In this sense, this Master of Science dissertation presents the development of a simulator for the NOCA architecture, which is called NOCASim. The NOCA implementation over software approach aims to simulate NOCA behavior with amount of simulated processors in the same proportions as the amount of NOP elements of an application. This allows obtain data for validation of NOCA functional model. As a development strategy, firstly this work adapted a NOP language to generate NOCA assembly facilitating the development of applications for this architecture. In the sequence, the own NOCA's design artifacts were used for the NOCASim development. The NOCASim operation consists of simulating in software to update the NOCA internal states in a similar way to each change in the clock cycle. The experiments results using NOCASim with different configurations have demonstrated that the NOCA performance improve when the number of processing units increases. In addition, were observed new possibilities for conceptual improvements to NOCA, which tend to strengthen it as a parallel execution alternative.

Fundação Araucária / A Predição da Estrutura das Proteínas, conhecida como PSP (Protein Structure Prediction) pode ser considerada um dos problemas mais desafiadores da Bioinformática atualmente. Quando uma proteína está em seu estado de conformação nativa, a energia livre tende para um valor mínimo. Em geral, a predição da conformação de uma proteína por métodos computacionais é feita pela estimativa de dois valores de energia livre que são provenientes das interações intra e intermoleculares entre os átomos. Alguns estudos recentes indicam que estas interações estão em conflito, justificando o uso de abordagens baseadas em otimização multiobjetivo para a solução do PSP. Neste caso, a otimização destas energias é realizada separadamente, diferente da formulação mono-objetivo que considera a soma das energias. A Evolução Diferencial (ED) é uma técnica baseada em Computação Evolucionária e representa uma alternativa interessante para abordar o PSP. Este trabalho busca desenvolver um otimizador baseado no algoritmo de ED para o problema da Predição da Estrutura de Proteínas multiobjetivo. Este trabalho investiga ainda estratégias baseadas em parâmetros adaptativos para a evolução diferencial. Nicialmente avalia-se uma abordagem simples baseada em ED proposta para a solução do PSP. Uma evolução deste método que incorpora conceitos do algoritmo MOEA/D e adaptação de parâmetros é testada em um conjunto de problemas benchmark de otimização multiobjetivo. Os resultados preliminares obtidos para o PSP (para seis proteínas reais) são promissores e aqueles obtidos para o conjunto benchmark colocam a abordagem proposta como candidata para otimização multiobjetivo. / Protein Structure Prediction (PSP) can be considered one of the most challenging problems in Bioinformatics nowadays. When a protein is in its conformation state, the free energy is minimized. Evaluation of protein conformation is generally performed based on two values of the estimated free energy, i.e., those provided by intra and intermolecular interactions among atoms. Some recent experimental studies show that these interactions are in conflit, justifying the use of multiobjective optimization approaches to solve PSP. In this case, the energy optimization is performed separately, different from the mono-objective optimization which considers the sum of free energy. Differential Evolution (DE) is a technique based on Evolutionary Computation and represents an interesting alternative to solve multiobjective PSP. In this work, an optimizer based on DE is proposed to solve the PSP problem. Due to the great number of parameters, typical for evolutionary algorithms, this work also investigates adaptive parameters strategies. In experiments, a simple approach based on ED is evaluated for PSP. An evolution for this method, which incorporates concepts of the MOEA/D algorithm and parameter adaptation techniques is tested for a set of benchmarks in the multiobjective optimization context. The preliminary results for PSP (for six real proteins) are promising and those obtained for the benchmark set stands the proposed approach as a candidate to the state-of-art for multiobjective optimization.

Este trabalho trata do tema de Paradigma Orientado a Notificações (PON) e sua adequação para prover suporte a conceitos fuzzy. O PON se inspira em elementos dos paradigmas imperativo e declarativo, buscando resolver inconvenientes de ambos. Ao decompor uma aplicação em uma rede de entidades computacionais menores que são executadas apenas quando necessário, o PON elimina a necessidade de realizar computações desnecessárias e alcança melhor desacoplamento lógico-causal facilitando o reaproveitamento e distribuição. Ademais, o PON permite expressar o seu conhecimento lógico-causal em alto nível, por meio de regras no formato SE-ENTÃO. Os sistemas fuzzy, por sua vez, realizam inferências em bases de conhecimento lógico-causal (regras SE-ENTÃO) que lidam com problemas que envolvem imprecisão. Uma vez que o PON utiliza regras SE-ENTÃO de uma forma alternativa, reduzindo avaliações redundantes e acoplamento, este trabalho foi realizado para identificar, propor e avaliar as mudanças necessárias a serem realizadas sobre o PON para que este possa ser utilizado no desenvolvimento de sistemas fuzzy. Após a realização da proposta, foram criadas materializações na forma de um framework em linguagem C++, e uma linguagem de programação própria (LingPONFuzzy) com suporte a inferência fuzzy. A partir delas foram criados casos de estudo e realizados diversos testes para validar a solução proposta. Os resultados dos testes mostram uma redução significativa no número de regras avaliadas em relação a um sistema fuzzy desenvolvido utilizando ferramentas convencionais (frameworks), o que poderia representar uma melhoria no desempenho das aplicações. / This work proposes to adjust the Notification Oriented Paradigm (NOP) so that it provides support to fuzzy concepts. NOP is inspired by elements of imperative and declarative paradigms, seeking to solve some of the drawbacks of both. By decomposing an application into a network of smaller computational entities that are executed only when necessary, NOP eliminates the need to perform unnecessary computations and helps to achieve better logical-causal uncoupling, facilitating code reuse and application distribution over multiple processors or machines. In addition, NOP allows to express the logical-causal knowledge at a high level of abstraction, through rules in IF-THEN format. Fuzzy systems, in turn, perform logical inferences on causal knowledge bases (IF-THEN rules) that can deal with problems involving uncertainty. Since PON uses IF-THEN rules in an alternative way, reducing redundant evaluations and providing better decoupling, this research has been carried out to identify, propose and evaluate the necessary changes to be made on NOP allowing to be used in the development of fuzzy systems. After that, two fully usable materializations were created: a C++ framework, and a complete programming language (LingPONFuzzy) that provide support to fuzzy inference systems. From there study cases have been created and several tests cases were conducted, in order to validate the proposed solution. The test results have shown a significant reduction in the number of rules evaluated in comparison to a fuzzy system developed using conventional tools (frameworks), which could represent an improvement in performance of the applications.

Atuais paradigmas correntes de programação de software, mais precisamente o Paradigma Imperativo (PI) e o Paradigma Declarativo (PD), apresentam deficiências que afetam o desempenho das aplicações e a obtenção de “desacoplamento” (ou acoplamento mínimo) entre elementos de software. Com o objetivo de amenizar essas deficiências, foi desenvolvido o Paradigma Orientado a Notificações (PON). O PON se inspira nos conceitos do PI (e.g. objetos) e do PD (e.g. base de fatos e regras), mas altera a essência da execução ou inferência lógica-causal. Basicamente, o PON usa objetos para tratar de fatos e regras na forma de composições de outros objetos menores que, entretanto, apresentam características comportamentais de certa autonomia, independência, reatividade e colaboração por meio de notificações pontuais para fins de inferência. Isto dito, salienta-se que a materialização dos conceitos do PON se deu por meio de um arquétipo ou Framework elaborado em linguagem de programação C++. Tal materialização do PON vem sendo utilizada como uma alternativa para o desenvolvimento de aplicações sob o domínio desse paradigma e possibilitou, de fato, a criação de aplicações para ambientes computacionais usuais baseados na chamada arquitetura Von Neumann. Apesar destas contribuições para com a sua materialização, o desenvolvimento de aplicações no PON ainda não apresentava resultados satisfatórios em termos de desempenho tal qual deveria a luz do seu cálculo assintótico, nem a facilidade de programação que seria uma das suas características principais. Nesse âmbito, o presente trabalho propõe como evolução para o estado da técnica do PON a criação de uma linguagem e compilador para o paradigma. Sendo assim, este trabalho apresenta a definição da linguagem criada com a utilização de exemplos práticos guiados pelo desenvolvimento de aplicações. Subsequentemente são apresentados detalhes do compilador bem como sua estrutura. Para demonstrar a evolução do estado da técnica do paradigma, no tocante a desempenho (e.g. tempo de processamento) e facilidade de programação foram realizados estudos comparativos com a utilização da linguagem e compilador. Os estudos comparativos foram guiados com a elaboração de dois softwares denominados aplicação Mira ao Alvo e aplicação de Vendas. Essas aplicações foram desenvolvidas com base na linguagem PON e foram realizados experimentos simulando sequências de execução com o intuito de avaliar o tempo de processamento para o resultado gerado pelo compilador PON. Ainda, tais experimentos possibilitaram a avaliação de maneira subjetiva da linguagem de programação PON no tocante a facilidade de programação. Deste modo, foi possível observar com tais estudos comparativos que os resultados apresentados pelo compilador PON foram satisfatórios quando comparados aos resultados obtidos pelo Framework e por aplicações equivalentes desenvolvidas baseadas no Paradigma Orientado a Objetos (POO). / The current software development paradigms, specifically the Imperative Paradigm (IP) and the Declarative Paradigm (DP), have weaknesses that affect the applications performance and decoupling (or minimal coupling) between the software modules. In order to provide a solution regarding these weaknesses, the Notification Oriented Paradigm (NOP) was developed. NOP is inspired by the concepts of the IP (e.g. objects) and DP (e.g. base of facts and Rules). Basically, NOP uses objects to deal with facts and Rules as compositions of other, smaller, objects. These objects have the following behavioral characteristics: autonomy, independence, responsiveness and collaboration through notifications. Thus, it’s highlighted that the realization of these concepts was firstly instantiated through a Framework developed in C++. Such NOP materialization has been used as an alternative for Application development in the domain of this paradigm and made possible, in fact, the creation of applications for typical computing environments based on Von Neumann architecture. The development of the C++ materialization of NOP has not presented satisfactory results in terms of performance as it should when taking into account its asymptotic calculation and programming facility. In this context, this work presents an evolution of NOP by creating a specific programming language, and its respective compiler, for this paradigm. Therefore, this work presents the language definition and the details of the development of its compiler. To evaluate the evolution regarding to performance (e.g. processing time) and programming facility, some comparative studies using the NOP language and compiler are presented. These comparative studies were performed by developing two software applications called Target and Sales Application. These applications have been developed based on NOP language, and the experiments were performed simulating sequences of execution in order to evaluate the processing time for the generated results by NOP compiler. Still, these experiments allowed the evaluation of NOP programming language, in a subjective way, regarding to ease programming. Thus, with such comparative studies, it was possible to observe that the results presented by the compiler NOP were satisfactory when compared to the results achieved via Framework and for equivalent applications developed based on the Oriented Object Paradigm (OOP).

Fundação Araucária / A Predição da Estrutura das Proteínas, conhecida como PSP (Protein Structure Prediction) pode ser considerada um dos problemas mais desafiadores da Bioinformática atualmente. Quando uma proteína está em seu estado de conformação nativa, a energia livre tende para um valor mínimo. Em geral, a predição da conformação de uma proteína por métodos computacionais é feita pela estimativa de dois valores de energia livre que são provenientes das interações intra e intermoleculares entre os átomos. Alguns estudos recentes indicam que estas interações estão em conflito, justificando o uso de abordagens baseadas em otimização multiobjetivo para a solução do PSP. Neste caso, a otimização destas energias é realizada separadamente, diferente da formulação mono-objetivo que considera a soma das energias. A Evolução Diferencial (ED) é uma técnica baseada em Computação Evolucionária e representa uma alternativa interessante para abordar o PSP. Este trabalho busca desenvolver um otimizador baseado no algoritmo de ED para o problema da Predição da Estrutura de Proteínas multiobjetivo. Este trabalho investiga ainda estratégias baseadas em parâmetros adaptativos para a evolução diferencial. Nicialmente avalia-se uma abordagem simples baseada em ED proposta para a solução do PSP. Uma evolução deste método que incorpora conceitos do algoritmo MOEA/D e adaptação de parâmetros é testada em um conjunto de problemas benchmark de otimização multiobjetivo. Os resultados preliminares obtidos para o PSP (para seis proteínas reais) são promissores e aqueles obtidos para o conjunto benchmark colocam a abordagem proposta como candidata para otimização multiobjetivo. / Protein Structure Prediction (PSP) can be considered one of the most challenging problems in Bioinformatics nowadays. When a protein is in its conformation state, the free energy is minimized. Evaluation of protein conformation is generally performed based on two values of the estimated free energy, i.e., those provided by intra and intermolecular interactions among atoms. Some recent experimental studies show that these interactions are in conflit, justifying the use of multiobjective optimization approaches to solve PSP. In this case, the energy optimization is performed separately, different from the mono-objective optimization which considers the sum of free energy. Differential Evolution (DE) is a technique based on Evolutionary Computation and represents an interesting alternative to solve multiobjective PSP. In this work, an optimizer based on DE is proposed to solve the PSP problem. Due to the great number of parameters, typical for evolutionary algorithms, this work also investigates adaptive parameters strategies. In experiments, a simple approach based on ED is evaluated for PSP. An evolution for this method, which incorporates concepts of the MOEA/D algorithm and parameter adaptation techniques is tested for a set of benchmarks in the multiobjective optimization context. The preliminary results for PSP (for six real proteins) are promising and those obtained for the benchmark set stands the proposed approach as a candidate to the state-of-art for multiobjective optimization.

Este trabalho trata do tema de Paradigma Orientado a Notificações (PON) e sua adequação para prover suporte a conceitos fuzzy. O PON se inspira em elementos dos paradigmas imperativo e declarativo, buscando resolver inconvenientes de ambos. Ao decompor uma aplicação em uma rede de entidades computacionais menores que são executadas apenas quando necessário, o PON elimina a necessidade de realizar computações desnecessárias e alcança melhor desacoplamento lógico-causal facilitando o reaproveitamento e distribuição. Ademais, o PON permite expressar o seu conhecimento lógico-causal em alto nível, por meio de regras no formato SE-ENTÃO. Os sistemas fuzzy, por sua vez, realizam inferências em bases de conhecimento lógico-causal (regras SE-ENTÃO) que lidam com problemas que envolvem imprecisão. Uma vez que o PON utiliza regras SE-ENTÃO de uma forma alternativa, reduzindo avaliações redundantes e acoplamento, este trabalho foi realizado para identificar, propor e avaliar as mudanças necessárias a serem realizadas sobre o PON para que este possa ser utilizado no desenvolvimento de sistemas fuzzy. Após a realização da proposta, foram criadas materializações na forma de um framework em linguagem C++, e uma linguagem de programação própria (LingPONFuzzy) com suporte a inferência fuzzy. A partir delas foram criados casos de estudo e realizados diversos testes para validar a solução proposta. Os resultados dos testes mostram uma redução significativa no número de regras avaliadas em relação a um sistema fuzzy desenvolvido utilizando ferramentas convencionais (frameworks), o que poderia representar uma melhoria no desempenho das aplicações. / This work proposes to adjust the Notification Oriented Paradigm (NOP) so that it provides support to fuzzy concepts. NOP is inspired by elements of imperative and declarative paradigms, seeking to solve some of the drawbacks of both. By decomposing an application into a network of smaller computational entities that are executed only when necessary, NOP eliminates the need to perform unnecessary computations and helps to achieve better logical-causal uncoupling, facilitating code reuse and application distribution over multiple processors or machines. In addition, NOP allows to express the logical-causal knowledge at a high level of abstraction, through rules in IF-THEN format. Fuzzy systems, in turn, perform logical inferences on causal knowledge bases (IF-THEN rules) that can deal with problems involving uncertainty. Since PON uses IF-THEN rules in an alternative way, reducing redundant evaluations and providing better decoupling, this research has been carried out to identify, propose and evaluate the necessary changes to be made on NOP allowing to be used in the development of fuzzy systems. After that, two fully usable materializations were created: a C++ framework, and a complete programming language (LingPONFuzzy) that provide support to fuzzy inference systems. From there study cases have been created and several tests cases were conducted, in order to validate the proposed solution. The test results have shown a significant reduction in the number of rules evaluated in comparison to a fuzzy system developed using conventional tools (frameworks), which could represent an improvement in performance of the applications.

Atuais paradigmas correntes de programação de software, mais precisamente o Paradigma Imperativo (PI) e o Paradigma Declarativo (PD), apresentam deficiências que afetam o desempenho das aplicações e a obtenção de “desacoplamento” (ou acoplamento mínimo) entre elementos de software. Com o objetivo de amenizar essas deficiências, foi desenvolvido o Paradigma Orientado a Notificações (PON). O PON se inspira nos conceitos do PI (e.g. objetos) e do PD (e.g. base de fatos e regras), mas altera a essência da execução ou inferência lógica-causal. Basicamente, o PON usa objetos para tratar de fatos e regras na forma de composições de outros objetos menores que, entretanto, apresentam características comportamentais de certa autonomia, independência, reatividade e colaboração por meio de notificações pontuais para fins de inferência. Isto dito, salienta-se que a materialização dos conceitos do PON se deu por meio de um arquétipo ou Framework elaborado em linguagem de programação C++. Tal materialização do PON vem sendo utilizada como uma alternativa para o desenvolvimento de aplicações sob o domínio desse paradigma e possibilitou, de fato, a criação de aplicações para ambientes computacionais usuais baseados na chamada arquitetura Von Neumann. Apesar destas contribuições para com a sua materialização, o desenvolvimento de aplicações no PON ainda não apresentava resultados satisfatórios em termos de desempenho tal qual deveria a luz do seu cálculo assintótico, nem a facilidade de programação que seria uma das suas características principais. Nesse âmbito, o presente trabalho propõe como evolução para o estado da técnica do PON a criação de uma linguagem e compilador para o paradigma. Sendo assim, este trabalho apresenta a definição da linguagem criada com a utilização de exemplos práticos guiados pelo desenvolvimento de aplicações. Subsequentemente são apresentados detalhes do compilador bem como sua estrutura. Para demonstrar a evolução do estado da técnica do paradigma, no tocante a desempenho (e.g. tempo de processamento) e facilidade de programação foram realizados estudos comparativos com a utilização da linguagem e compilador. Os estudos comparativos foram guiados com a elaboração de dois softwares denominados aplicação Mira ao Alvo e aplicação de Vendas. Essas aplicações foram desenvolvidas com base na linguagem PON e foram realizados experimentos simulando sequências de execução com o intuito de avaliar o tempo de processamento para o resultado gerado pelo compilador PON. Ainda, tais experimentos possibilitaram a avaliação de maneira subjetiva da linguagem de programação PON no tocante a facilidade de programação. Deste modo, foi possível observar com tais estudos comparativos que os resultados apresentados pelo compilador PON foram satisfatórios quando comparados aos resultados obtidos pelo Framework e por aplicações equivalentes desenvolvidas baseadas no Paradigma Orientado a Objetos (POO). / The current software development paradigms, specifically the Imperative Paradigm (IP) and the Declarative Paradigm (DP), have weaknesses that affect the applications performance and decoupling (or minimal coupling) between the software modules. In order to provide a solution regarding these weaknesses, the Notification Oriented Paradigm (NOP) was developed. NOP is inspired by the concepts of the IP (e.g. objects) and DP (e.g. base of facts and Rules). Basically, NOP uses objects to deal with facts and Rules as compositions of other, smaller, objects. These objects have the following behavioral characteristics: autonomy, independence, responsiveness and collaboration through notifications. Thus, it’s highlighted that the realization of these concepts was firstly instantiated through a Framework developed in C++. Such NOP materialization has been used as an alternative for Application development in the domain of this paradigm and made possible, in fact, the creation of applications for typical computing environments based on Von Neumann architecture. The development of the C++ materialization of NOP has not presented satisfactory results in terms of performance as it should when taking into account its asymptotic calculation and programming facility. In this context, this work presents an evolution of NOP by creating a specific programming language, and its respective compiler, for this paradigm. Therefore, this work presents the language definition and the details of the development of its compiler. To evaluate the evolution regarding to performance (e.g. processing time) and programming facility, some comparative studies using the NOP language and compiler are presented. These comparative studies were performed by developing two software applications called Target and Sales Application. These applications have been developed based on NOP language, and the experiments were performed simulating sequences of execution in order to evaluate the processing time for the generated results by NOP compiler. Still, these experiments allowed the evaluation of NOP programming language, in a subjective way, regarding to ease programming. Thus, with such comparative studies, it was possible to observe that the results presented by the compiler NOP were satisfactory when compared to the results achieved via Framework and for equivalent applications developed based on the Oriented Object Paradigm (OOP).

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Os usos múltiplos dos recursos hídricos geram conflitos de ordem quantitativa e qualitativa em escala de bacia hidrográfica, impulsionando o surgimento de ferramentas computacionais, com os mais diferentes níveis de complexidades, no auxílio à gestão e planejamento das águas superficiais. Este trabalho apresenta uma ferramenta de uso livre para a avaliação da qualidade da água em ambiente lótico, denominada QUALI-TOOL, utilizando-se de linguagem de programação Visual Basic com interface gráfica no Excel. A ferramenta permite a simulação dos parâmetros arbitrários (sólidos suspensos, compostos tóxicos, entre outros), oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, fósforo total, nitrogênio orgânico, amônia, nitrato, Escherichia Coli e metais pesados. Para o emprego de toda a potencialidade da ferramenta, utilizou-se como área de estudo uma bacia hipotética, cujo trecho de aproximadamente 62,5 km do rio principal recebe tributários, lançamentos pontuais e difusos de cargas poluentes e demandas consuntivas pontuais. O QUALI-TOOL revelou-se uma ferramenta útil para a comunidade acadêmica e profissional quanto ao planejamento e gestão de recursos hídricos em escala local e de bacia hidrográfica. O manual do usuário foi organizado com uma sequência de tópicos que ajuda no entendimento do usuário principiante. O manual traz também a resolução de um exemplo prático de autodepuração em um trecho de rio, cuja metodologia do sistema abrange toda a potencialidade da ferramenta. De uma forma geral, a ferramenta computacional QUALI-TOOL pode ser utilizada para fins acadêmico e técnico no planejamento e gestão de recursos hídricos em escala local e de bacia hidrográfica. / The uses of water resources generate conflicts of quantitative and qualitative nature in basin scale, it impelling the development of computational tools with the most different levels of complexity, which assist the management and planning in water surface. This paper presents an free tool for evaluation of water quality in lotic environment, called QUALI-TOOL, using a Visual Basic programming language with graphical interface in Excel. The tool allows the simulation of arbitrary parameters (suspended solids, toxic compounds and others), dissolved oxygen, oxygen biochemistry, organic nitrogen, ammonia, nitrate, Escherichia-coli and heavy metals. For the usage of the tool's full potential, a hypothetical basin was used as the study area, in which 62.5 km of the main river receives tributaries, punctual and diffuse inputs of pollutant loads and punctual consumptive demand. The simulations were also performed in others two computational tools to verify the accuracy of QUALI-TOOL. QUALI-TOOL has proved to be a useful tool for academic and professional community in planning and managing water resources in local and basin scale. The user’s manual was organized in a topic sequence, helpful for the begginers users. The manual also provides a solution of a practical example of selfcleaning in a fictional stretch of a river, which the system metodology uses all the toll’s poten- ciality. In general, the QUALI-TOOL computational tool can be used for academic and technical purposes in the planning and management of water resources at local and river basin level. Keywords: Computational / Dissertação (Mestrado)

Changes in the process of teaching and learning can be both useful and nonuseful to enhance students learning. This work tried to show that current teaching methods not always meet the needs efficiently when it comes to improve students skills. For that, it relied on experiments with Language Programming subject matter s students. It did so because such a subject matter poses questions whose answers can be answered freely because its codes can be written in many ways , while its assessment is dichotomic. Teacher s didactic procedures, methodology applied in classes, programming language, and the time taken to develop the work proposed were the categories considered in the research. In an experimental group of students, Robert Mager s theory was applied to compare their learning. In such theory, instructional aims are supposed to provide a statement on the information students will get and on their understanding and ability to use them after the course ends. Conclusion is that students skills and performance were improved, that is to say, that there was an increase of knowledge, which can be measured and presented graphically by Rasch model. / Mudanças no processo de ensino e aprendizagem podem ser tanto benéficas quanto ineficazes para o aprendizado do aluno. Este trabalho buscou mostrar que métodos de ensino atuais não suprem com eficiência a necessidade de melhorar as habilidades discentes. Para tanto, recorreram-se a experimentos com alunos da disciplina Linguagem de Programação porque esta apresenta questões cujas respostas são livres ou seja, porque os códigos podem ser feitos de diversas maneiras , enquanto a avaliação é dicotômica. Avaliaram-se os procedimentos didáticos do professor, a metodologia usada nas aulas, a linguagem de programação e o tempo usado para desenvolver o exercício proposto. Em uma das turmas experimentais, a teoria de Robert Mager foi aplicada para comparar o aprendizado dos alunos. Nessa teoria, os objetivos instrucionais preveem a declaração sobre o que o aluno vai receber de informação e se as compreendeu para ser capaz de usá-las após o término do curso. Concluiu-se que houve melhoria na habilidade e no desempenho dos alunos, isto é, aumento no conhecimento mensurável e demonstrável graficamente pelo modelo de Rasch. / Doutor em Ciências

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