Many contemporary computer games can be described as dynamic real-time simulations inhabited by autonomous intelligent virtual agents (IVAs) where most of the environment structure is immutable and navigating through the environment is one of the most common activities. Though controlling the behaviour of such agents seems perfectly suited for action planning techniques, planning is not widely adopted in existing games. This paper attempts to answer the question whether the current academic planning technology is ready for integration to existing games and under which conditions. The paper compares reactive techniques to classical planning in handling the action selection problem for IVAs in game-like environments. Several existing classical planners that occupied top positions in the International Planning Competition were connected to the virtual environment of Unreal Development Kit via the Pogamut platform. Performance of IVAs employing those planners and IVAs with reactive architecture was measured on a class of game like test environments under different levels of external interference. It was shown that agents employing classical planning outperform reactive agents only if the size of the planning problem is small or if the environment changes are either hostile to the agent or not very frequent.

A evolução dos processos de negócio para uma visão de serviços alavancou um novo modelo computacional, o modelo orientado a serviços. Nesse modelo, os processos de negócio são modelados e implementados sob a ótica de serviços. O governo mostra-se como um domínio potencial de implantação de soluções orientadas a serviços. Embora as organizações governamentais estejam adotando o uso de serviços a fim de alcançar a interoperabilidade de sistemas de informação de governo, os serviços são geralmente criados a partir dos princípios elementares, sem considerar o reuso de soluções orientadas a serviços concebidas por outras entidades públicas. Assim, esta pesquisa tem como propósito fornecer diretrizes para auxiliar a especificação de serviços de governo eletrônico baseadas em padrões de serviços, para subsidiar o desenvolvimento de sistemas de governo, alinhados aos benefícios de computação orientada a serviços e o reuso de soluções para o governo eletrônico. Esta tese apresenta o MESe-gov, um modelo para especificação de serviços de governo eletrônico e o DESe-gov, um conjunto de diretrizes para especificação de serviços de governo eletrônico. Também é proposto um ciclo de vida de serviço para a especificação de novos serviços a partir dos padrões de serviços. A concepção de serviços, aliada ao conceito de padrões de serviços, ajuda engenheiros de software identificar elementos funcionais recorrentes e reduzir a redundância de esforços para a concepção de serviços com propósitos similares. Nesta pesquisa, foram realizados estudos de casos em que foram aplicadas as diretrizes a partir dos serviços existentes na área financeira do governo. Como resultado, os estudos de casos mostram que as diretrizes auxiliam a especificação de padrões de serviços. / The evolution of business processes for an insight on services has boosted a new computational model, the service-oriented model. The business processes in the service-oriented computational model are modelled and implemented from the perspective of services. The government appears to be a high potential scenario for the deployment of service-oriented applications. Although government organizations are adopting the use of services in order to achieve interoperability of government systems, those services are usually created from basic principles, without considering the reuse of service-oriented solutions adopted by other public entities. Thus, this research aims to provide guidelines to assist the specification of e-government services based on service patterns, to support the development of government systems, aligned with the benefits of service-oriented computing and the reuse of solutions for e-government. This thesis presents the MESe-gov, a model for the services specification of electronic government and the DESe-gov, a set of guidelines for the services specification of electronic government. A service lifecycle is also proposed for the specification of new services from service patterns. The conception of services combined with the concept of service patterns can help software engineers to identify recurrent functional elements and reduce redundant efforts in the conception of services with the same purposes. In this research, case studies were conducted in which the guidelines from existing services in the governments financial area were implemented. As a result, the case studies show that the guidelines help to specify service patterns.

Este trabalho investiga a aplicação de critérios de teste para o teste de especificações do aspecto comportamental de Sistemas Reativos, descritos em Estelle e em Statecharts. A utilização de Sistemas Reativos em várias atividades humanas, requer uma maior qualidade tanto do produto como do processo de desenvolvimento, pois falhas nesses sistemas podem ocasionar riscos para vidas humanas e perdas econômicas. Os critérios de teste propostos nesta tese visam a fornecer uma medida de cobertura dos testes, permitindo que a qualidade da atividade de teste possa ser mensurada e avaliada. Esta tese apresenta contribuições para as três atividades fundamentais no contexto de teste de software, que são: definição de critérios de teste, desenvolvimento de estudos teóricos/empíricos e desenvolvimento de ferramentas. Com relação à definição de critérios de teste, é proposta a aplicação do Teste de Mutação para Estelle e a aplicação de critérios de Fluxo de Controle para Estelle e Statecharts. Para o Teste de Mutação, são identificados os tipos de erros em especificações Estelle, definidos os operadores de mutação, estratégias de teste incrementais e critérios de mutação alternativa que visam a diminuir o custo de aplicação desse critério. Para os critérios de Fluxo de Controle, foram definidas duas famílias de critérios: FCCS - Família de Critérios de Cobertura para Statecharts e FCCE - Família de Critérios de Cobertura para Estelle. Estudos teóricos são realizados visando a analisar a complexidade do Teste de Mutação para Estelle e a relação de inclusão dos critérios FCCS e FCCE. Estudos empíricos são realizados visando a comparar os critérios de teste definidos e a analisar a sua aplicação durante a simulação de especificações Estelle e Statecharts. Com relação ao desenvolvimento de ferramentas, a família de ferramentas Proteum, que apóia a aplicação do teste de Mutação, e os ambientes para simulação de especificações Estelle (EDT) e Statecharts (StaSim) fornecem uma base essencial para o desenvolvimento das ferramentas. São apresentadas algumas ponderações que devem ser consideradas para a definição de ferramentas de apoio à aplicação dos critérios propostos. / Reactive Systems are applied to several human activities and as failures in these systems may cause human or economical losses, it is required the use of high-quality software development processes that would lead to the production of high-quality products. This thesis investigates criteria for testing of Reactive Systems\' behavior specifications, specified either in Estelle or in Statecharts. These criteria systematize the testing activity and provide mechanisms for the software tests quality assessment. This thesis presents contributions to the three fundamental activities in the context of software testing, which are: definition of testing criteria, theoretical studies and tool development. In relation to the definition of testing criteria, it is proposed the use of Mutation Testing for Estelle specifications and the use of Control Flow Testing for Estelle and Statecharts specifications. For Mutation Testing, the errors types in Estelle specifications are identified; mutation operators are defined and incremental testing strategies are established. In this context, it is explored the alternative mutation criteria, which aim at reducing the cost of application of the Mutation Testing. For Control Flow Testing, two families of criteria are defined: SCCF - Statechart Coverage Criteria Family and ECCF - Estelle Coverage Criteria Family. Theoretical studies are accomplished to analyze the complexity of the Mutation Testing to Estelle and the inclusion relation for the FCCS and FCCE criteria. Case studies are conducted to evaluate the testing criteria defined in this thesis. The application of these criteria during the simulation of Estelle and Statecharts specifications is analyzed. The Proteum family tools, that support the application of Mutation Testing, and the simulation environments to Estelle (EDT) and Statecharts (StatSim) supply an essential base for tools development. Considerations about the definition of supporting tools to the application of the proposed criteria are realized.

Este trabalho apresenta a abordagem sistêmica, a complexidade e as propriedades emergentes de um sistema de atividades humanas utilizando métodos da Engenharia de Sistemas utilizando como referência para a prova de conceito a metáfora das redes eusociais da Biologia. A análise do sistema foi feita por meio de uma comparação entre as redes eusociais, e as redes de cooperação entre universidades, após esta comparação, que levantou características relevantes para uma comunidade de sucesso, foram aplicados os 7 estágios da metodologia Soft System Methodology para a proposta de um protótipo de uma Rede Temática, aqui analisada como um sistema sociotécnico, abordando a interação entre pessoas e a tecnologia. Nesta prova de conceito foram utilizadas as informações coletadas durante reuniões das partes interessadas. Estas informações foram utilizadas para a criação de um protótipo que foi comparado com a situação real e depois modificado e melhorado pelas partes interessadas. / This work presents a systemic approach, the complexity and emergent properties of a human activities system using systems engineering methods using as reference for the proof of concept, the metaphor of networks eusocial Biology. The analysis system was made through a comparison between the eusocial networks and networks of cooperation between universities, after this comparison, which raised relevant features to a success community, were applied 7 stages of Soft System Methodology for a Thematic Network prototype proposed, here regarded as a sociotechnical system, addressing the interaction between people and technology. In this proof of concept we used the information gathered during meetings with stakeholders. This information was used to create a prototype that was compared with the actual situation and then modified and improved by stakeholders.

Vários métodos de especificação procuram realizar a modelagem de sistemas sob três visões: uma visão funcional, que procura apresentar as informações que trafegam entre os diversos componentes do sistema, uma visão de dados, que apresenta as relações entre as estruturas de dados estáticas do sistema e a visão dinâmica, que mostra as transformações que o sistema pode sofrer ao longo do tempo. Alguns modelos procuram integrar mais de uma visão, mas, em geral, os modelos possuem sérias deficiências ao tentarem representar mais de um aspecto do sistema ao mesmo tempo, sendo necessário o apoio de outros métodos. Este trabalho apresenta um método de especificação de sistemas que procura integrar a modelagem de dados com a modelagem funcional e dinâmica utilizando-se, para isso, das Gramáticas de Grafos como método formal de especificação. Sendo um grafo formado por vértices, arestas e rótulos, pode-se facilmente criar uma camada de abstração em que o usuário (em geral responsável pela análise de sistemas) manipule um método de especificação com o qual já convive, agora com uma semântica formal definida. Espera-se, com a aplicação do método, gerar modelos passíveis de prova, não ambíguos e que promovam um incremento de qualidade no sistema gerado. / Several specification methods try to realize system modeling following three visions: the functional vision, which is based on representing the information exchange among the several components of the system; the data vision, which represents the relations among the static data structures of the system; and the dynamic vision, which presents the transformations the system may endure over the time. Some models exist that try to integrate more than one of these visions, but, in general, they suffer from deficiencies when trying to represent more than one aspect of the system at the same time, in which case the use of other methods is necessary. This work presents a novel method of systems specification that attempts to integrate data modeling with functional and dynamic modelings using, for this, Graph Grammars as its formal specification method. A graph, being made of nodes, edges and labels, is appropriate for creating, easily, an abstraction layer in which the user (usually responsible for the system analysis) manipulates a specification method which is known to him, but now with a well defined formal semantics. We hope, by applying this method, to generate provable, unambiguous models which promote an increase in the quality of the generated system.

Este trabalho investiga a aplicação de critérios de teste para o teste de especificações do aspecto comportamental de Sistemas Reativos, descritos em Estelle e em Statecharts. A utilização de Sistemas Reativos em várias atividades humanas, requer uma maior qualidade tanto do produto como do processo de desenvolvimento, pois falhas nesses sistemas podem ocasionar riscos para vidas humanas e perdas econômicas. Os critérios de teste propostos nesta tese visam a fornecer uma medida de cobertura dos testes, permitindo que a qualidade da atividade de teste possa ser mensurada e avaliada. Esta tese apresenta contribuições para as três atividades fundamentais no contexto de teste de software, que são: definição de critérios de teste, desenvolvimento de estudos teóricos/empíricos e desenvolvimento de ferramentas. Com relação à definição de critérios de teste, é proposta a aplicação do Teste de Mutação para Estelle e a aplicação de critérios de Fluxo de Controle para Estelle e Statecharts. Para o Teste de Mutação, são identificados os tipos de erros em especificações Estelle, definidos os operadores de mutação, estratégias de teste incrementais e critérios de mutação alternativa que visam a diminuir o custo de aplicação desse critério. Para os critérios de Fluxo de Controle, foram definidas duas famílias de critérios: FCCS - Família de Critérios de Cobertura para Statecharts e FCCE - Família de Critérios de Cobertura para Estelle. Estudos teóricos são realizados visando a analisar a complexidade do Teste de Mutação para Estelle e a relação de inclusão dos critérios FCCS e FCCE. Estudos empíricos são realizados visando a comparar os critérios de teste definidos e a analisar a sua aplicação durante a simulação de especificações Estelle e Statecharts. Com relação ao desenvolvimento de ferramentas, a família de ferramentas Proteum, que apóia a aplicação do teste de Mutação, e os ambientes para simulação de especificações Estelle (EDT) e Statecharts (StaSim) fornecem uma base essencial para o desenvolvimento das ferramentas. São apresentadas algumas ponderações que devem ser consideradas para a definição de ferramentas de apoio à aplicação dos critérios propostos. / Reactive Systems are applied to several human activities and as failures in these systems may cause human or economical losses, it is required the use of high-quality software development processes that would lead to the production of high-quality products. This thesis investigates criteria for testing of Reactive Systems\' behavior specifications, specified either in Estelle or in Statecharts. These criteria systematize the testing activity and provide mechanisms for the software tests quality assessment. This thesis presents contributions to the three fundamental activities in the context of software testing, which are: definition of testing criteria, theoretical studies and tool development. In relation to the definition of testing criteria, it is proposed the use of Mutation Testing for Estelle specifications and the use of Control Flow Testing for Estelle and Statecharts specifications. For Mutation Testing, the errors types in Estelle specifications are identified; mutation operators are defined and incremental testing strategies are established. In this context, it is explored the alternative mutation criteria, which aim at reducing the cost of application of the Mutation Testing. For Control Flow Testing, two families of criteria are defined: SCCF - Statechart Coverage Criteria Family and ECCF - Estelle Coverage Criteria Family. Theoretical studies are accomplished to analyze the complexity of the Mutation Testing to Estelle and the inclusion relation for the FCCS and FCCE criteria. Case studies are conducted to evaluate the testing criteria defined in this thesis. The application of these criteria during the simulation of Estelle and Statecharts specifications is analyzed. The Proteum family tools, that support the application of Mutation Testing, and the simulation environments to Estelle (EDT) and Statecharts (StatSim) supply an essential base for tools development. Considerations about the definition of supporting tools to the application of the proposed criteria are realized.

La formation des trois feuillets embryonnaires primordiaux et leur régionalisation selon les axes embryonnaires sont des étapes cruciales au cours du développement précoce. Dans ce contexte, nous avons montré que XDSCR6, un inducteur du mésoderme et des axes embryonnaires qui présente des propriétés dorsalisantes, interagit physiquement et fonctionnellement avec le facteur de transcription XSTAT3. Au cours des étapes précoces du développement, XSTAT3 est active pendant la gastrulation et l'activation anormale de cette protéine dans la région dorsale induit la ventralisation des tissus embryonnaires. Par ailleurs, nous avons montré que XDSCR6 et XSTAT3 présentent des rôles antagonistes in vivo au cours de la mise en place des axes embryonnaires. Cet antagonisme peut être expliqué par le fait que XDSCR6 régule négativement l'activité transcriptionnelle de XSTAT3 en modulant sa méthylation sur les résidus lysine. L'ensemble de nos résultats a permis de déterminer l'importance cruciale de cette modification post-traductionnelle dans les propriétés ventralisantes de XSTAT3. Par ailleurs, nous avons montré que la méthyltransférase XEZH2 méthyle et active XSTAT3 in vivo. Des travaux antérieurs de l'équipe avaient montré que les propriétés dorsalisantes de XDSCR6 reposent sur sa capacité à inhiber l'activité épigénétique répressive de XEZH2 sur les gènes du mésoderme dorsal. Ainsi, nos travaux suggèrent que XDSCR6 est un modulateur transcriptionnel situé à l'interface entre certains régulateurs chromatiniens et des facteurs de transcription pendant la mise en place des axes embryonnaires. / One of the most challenging questions in developmental biology is to understand how a totipotent zygote differentiates into an organism containing all cell lineages. The formation of the three germ layers and the establishment of embryonic axis are fundamental events during early development. In this context, we demonstrated that XDSCR6, a mesoderm and embryonic axis inducer that exhibits dorsalizing properties, physically and functionally interacts with the transcriptional factor XSTAT3. During early development, XSTAT3 is active throughout gastrulation step and its abnormal activation in dorsal region leads to embryonic tissues ventralization. Furthermore, we showed that XDSCR6 and XSTAT3 have antagonistic roles in vivo during axis formation. This antagonism can be explained by the fact that XDSCR6 negatively regulates the transcriptional activity of XSTAT3 by interfering with its methylation on lysine residues. Moreover, this post-translational modification plays a crucial role in the ventralization abilities of XSTAT3. In a previous study, it has been shown that XDSCR6 negatively regulates the XEZH2 repressive epigenetic activity on dorsal mesoderm genes. Thus, we propose that XDSCR6 is a transcriptional modulator acting between epigenetic regulators and transcriptional factors during embryonic axis formation.

L’ectoderme embryonnaire devient spécifié en ectoderme non-neural, plaque neurale et bordure neurale à la fin de la gastrulation. Les cellules de bordure neurale sont les progéniteurs de la crête neurale et des placodes. La crête neurale est une population transitoire de cellules multipotentes, qui se forme au cours de la neurulation. Quand les bourrelets neuraux s’élèvent pour former le tube neural, les cellules de la crête neurale subissent une transition épithélio-mésenchymateuse, migrent dans l'ensemble du corps pour atteindre leur destination finale et se différencier. La crête neurale donne naissance à de multiples dérivés tels que les neurones et les cellules gliales du système nerveux périphérique, le cartilage et les os du visage, ou encore les mélanocytes. Des régulations complexes, impliquant de nombreuses signalisations et la transcription de gènes-clé, orchestrent ces événements. Cependant, les premières étapes menant à la formation de la crête neurale et à la spécification précoce de la bordure neurale sont encore peu comprises. Nous avons analysé le transcriptome de la crête neurale d'embryon de l'amphibien Xenopus laevis, à la recherche de nouveaux régulateurs des premières étapes de la formation de la crête neurale. Nous avons constaté que le régulateur de la glycolyse PFKFB4, est exprimé dans l’ectoderme dorsal de la jeune gastrula et dans les cellules de la crête neurale. Ici, nous démontrons que PFKFB4 régule la spécification de l’ectoderme via la voie de signalisation Akt, indépendamment de la glycolyse, démontrant ainsi la première fonction non-glycolytique des enzymes PFKFB. En outre, cette régulation est essentielle pour permettre aux progéniteurs de l'ectoderme d’être spécifiés en plaque neurale, crête neurale, placodes ou ectoderme non neural, mettant en évidence un nouveau point de contrôle de développement. De plus, nous démontrons que PFKFB4 régule des étapes ultérieures de la formation de la crête neurale. Notre travail met en évidence que les régulateurs du métabolisme cellulaire possèdent des fonctions non-métaboliques pour contrôler des étapes de développement au cours du développement embryonnaire. / Embryonic ectoderm becomes specified into non-neural ectoderm, neural plate and neural border at the end of gastrulation. Neural border cells are the progenitors of the neural crest and placodes. The neural crest is a transient population of multipotent cells, which forms during neurulation. As the neural border elevates to form the neural tube, neural crest cells undergo an epithelial to mesenchymal transition, migrate extensively into the whole body to reach their final destinations and differentiate. Neural crest gives rise to multiple derivatives such as neurons and glia, facial cartilage, bones, melanocytes and sympatho-adrenal cells. A complex interplay of signaling and transcriptional regulations orchestrates these early patterning events. However, the first steps leading to NC formation and early specification at the NB are less understood. We analysed the NC transcriptome of frog embryos, to look for novel regulators of the early steps of NC formation. We found that the well-known glycolysis regulator PFKFB4, is expressed in early gastrula dorsal ectoderm, and in neurula neural crest cells. Here, we demonstrate that PFKFB4 regulates ectoderm specification via Akt signaling independently of glycolysis, thus demonstrating the first non-glycolytic function of PFKFB enzymes. Moreover, this regulation is essential to allow ectoderm embryonic progenitors to be patterned into neural plate, neural crest, placodes and definitive ectoderm, highlighting a novel developmental checkpoint. Moreover, we also demonstrate that PFKFB4 regulates later steps of neural crest formation. Our work highlights that regulators of cell metabolism accumulate non-metabolic related functions to control developmental steps during embryonic development.

Nous rappelons tout d'abord le principe des procedures de decision classiques,qui reposent sur des algorithmes de raffinement de partitions. Cette approche necessite de construire au prealable les relations de transition des deux systemes a comparer, ce qui constitue une limitation en pratique. Nous proposons par consequent un algorithme original, base sur un parcours en profondeur du produit synchrone des deux systèmes, qui permet d'effectuer la comparaison ``a la volee'', sans jamais construire ni mémoriser explicitementles deux relations de transition. L'algorithme de comparaison ``a la volée'' a ete mis en œuvre au sein du logiciel de verification Aldebaran dans le cas de différentes relations : la bisimulation forte, l'équivalence observationnelle, la tau*a-bisimulation, la delay bisimulation et la bisimulation de branchement, ainsi que le preordre et l'equivalence de surete. Son application a la verification de plusieurs programmes Lotos de taille realiste a confirme l'interet pratique de notre approche par rapport aux methodes classiques. Enfin, nous nous interessons egalement a la generation d'un diagnostic lorsque les deux systemes de transitions etiquetees a comparer ne sont pas equivalents : les procedures de decision implementees dans Aldebaran fournissent le cas echeant un ensemble de sequences d'execution discriminantes, minimales pour une relation d'ordre donnee.

L'activité de test est une partie de plus en plus importante dans les développements logiciels. Cette activité de test est souvent longue et répétitive, les travaux entrepris dans cette thèse ont pour objectif de décharger l'ingénieur de test des tâches les plus répétitives de la synthèse de tests. Notre approche, dans le cadre du test de conformité, se base sur le fait qu'il existe différents niveaux d'abstraction pour définir des tests les tests exécutables pour une cible technologique, les tests abstraits qui sont indépendants de la technologie et les objectifs de test qui ne représentent que partiellement le chemin d'un test dans la spécification. Nos travaux portent sur deux points. le premier point vise à réduire l'effort alloué à la conception des tests. Pour cela nous définissons un nouveau niveau d'abstraction : les schémas de test qui offrent une abstraction supplémentaire sur les instances et valeurs manipulées. L'outil TObiAs a été développé au cours de la thèse pour aider à la conception des schémas de test, les déplier en objectifs de test ou en cas de test, puis concrétiser ces cas de test. le deuxième point étudie la portée d'un schéma de test en mesurant sa couverture de la spécification, au niveau d'abstraction du schém de test. Pour ce faire nous étudions les relations entre les niveaux d'abstraction de test et la spécification. Nous présentons l'intérêt de proposer une notion de couverture au niveau des schémas de test en construisant une abstraction de la spécification ainsi que l'outil CoPAS que nous avons créé pour calculer la couverture a priori.