Este trabalho é um estudo inicial sobre a integração de duas áreas da engenharia da computação, as tecnologias adaptativas e os algoritmos genéticos. Para tanto, foi realizada a aplicação de algoritmos genéticos na inferência de autômatos adaptativos. Várias tácnicas foram estudas e propostas para a implementação do algoritmo, visando µa obtenção de resultados cada vez mais satisfatórios. Ambas as tecnologias, algoritmos genéticos e tecnologia adaptativa, possuem caráter fortemente adaptativo, porém com características bastante diferentes na forma que são implementadas e executadas. As inferências, propostas neste trabalho, foram realizadas com sucesso, de maneira que as técnicas descritas podem ser empregadas em ferramentas de auxílio para projetistas desses tipos de dispositivos. Ferramentas que podem vir a ser úteis devido µa complexidade envolvida no desenvolvimento de um autômato adaptativo. Através desta aplicação dos algoritmos genéticos, observando como os autômatos evoluíram durante a execução dos ensaios realizados, acredita-se que foi obtido um entendimento melhor da estrutura e funcionamento dos autômatos adaptativos e de como essas duas tecnologias, tão importantes, podem ser combinadas. / This work is an initial study about the integration of two computing engineering areas, the adaptive technologies and the genetic algorithms. For that, it was per- formed the application of genetic algorithms for the adaptive automata inference. Several techniques were studied and proposed along the algorithm implementation, always seeking for more satisfying results. Both technologies, genetic algorithm and adaptive technology, hold very strong adaptive features, however, with very di®erent characteristics in the way they are implemented and executed. The inferences, proposed in this work, were performed with success, so that the techniques described may be employed in aid tools for designers of such de- vices. Tools that may be useful due to the complexity involved in the development of an adaptive automaton. Through this genetic algorithm application, observing how automata evolved during the algorithm execution, we believe that it was obtained a better under- standing about the adaptive automaton structure and how those two, so impor- tant, technologies can be integrated.

Este trabalho é um estudo inicial sobre a integração de duas áreas da engenharia da computação, as tecnologias adaptativas e os algoritmos genéticos. Para tanto, foi realizada a aplicação de algoritmos genéticos na inferência de autômatos adaptativos. Várias tácnicas foram estudas e propostas para a implementação do algoritmo, visando µa obtenção de resultados cada vez mais satisfatórios. Ambas as tecnologias, algoritmos genéticos e tecnologia adaptativa, possuem caráter fortemente adaptativo, porém com características bastante diferentes na forma que são implementadas e executadas. As inferências, propostas neste trabalho, foram realizadas com sucesso, de maneira que as técnicas descritas podem ser empregadas em ferramentas de auxílio para projetistas desses tipos de dispositivos. Ferramentas que podem vir a ser úteis devido µa complexidade envolvida no desenvolvimento de um autômato adaptativo. Através desta aplicação dos algoritmos genéticos, observando como os autômatos evoluíram durante a execução dos ensaios realizados, acredita-se que foi obtido um entendimento melhor da estrutura e funcionamento dos autômatos adaptativos e de como essas duas tecnologias, tão importantes, podem ser combinadas. / This work is an initial study about the integration of two computing engineering areas, the adaptive technologies and the genetic algorithms. For that, it was per- formed the application of genetic algorithms for the adaptive automata inference. Several techniques were studied and proposed along the algorithm implementation, always seeking for more satisfying results. Both technologies, genetic algorithm and adaptive technology, hold very strong adaptive features, however, with very di®erent characteristics in the way they are implemented and executed. The inferences, proposed in this work, were performed with success, so that the techniques described may be employed in aid tools for designers of such de- vices. Tools that may be useful due to the complexity involved in the development of an adaptive automaton. Through this genetic algorithm application, observing how automata evolved during the algorithm execution, we believe that it was obtained a better under- standing about the adaptive automaton structure and how those two, so impor- tant, technologies can be integrated.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a utilização de dispositivos adaptativos para realizar tradução texto-voz. O foco do trabalho é a criação de um método para a tradução grafema-fonema para a língua portuguesa baseado em autômatos adaptativos e seu uso em um software de tradução texto-voz. O método apresentado busca mimetizar o comportamento humano no tratamento de regras de tonicidade, separação de sílabas e as influências que as sílabas exercem sobre suas vizinhas. Essa característica torna o método facilmente utilizável para outras variações da língua portuguesa, considerando que essas características são invariantes em relação à localidade e a época da variedade escolhida. A variação contemporânea da língua falada na cidade de São Paulo foi escolhida como alvo de análise e testes neste trabalho. Para essa variação, o modelo apresenta resultados satisfatórios superando 95% de acerto na tradução grafema-fonema de palavras, chegando a 90% de acerto levando em consideração a resolução de dúvidas geradas por palavras que podem possuir duas representações sonoras e gerando uma saída sonora inteligível aos nativos da língua por meio da síntese por concatenação baseada em sílabas. Como resultado do trabalho, além do modelo para tradução grafema-fonema de palavras baseado em autômatos adaptativos, foi criado um método para escolha da representação fonética correta em caso de ambigüidade e foram criados dois softwares, um para simulação de autômatos adaptativos e outro para a tradução grafema-fonema de palavras utilizando o modelo de tradução criado e o método de escolha da representação correta. Esse último software foi unificado ao sintetizador desenvolvido por Koike et al. (2007) para a criação de um tradutor texto-voz para a língua portuguesa. O trabalho mostra a viabilidade da utilização de autômatos adaptativos como base ou como um elemento auxiliar para o processo de tradução texto-voz na língua portuguesa. / This work presents a study on the use of adaptive devices for text-to-speech translation. The work focuses on the development of a grapheme-phoneme translation method for Portuguese based on Adaptive Automata and the use of this method in a text-to-speech translation software. The presented method resembles human behavior when handling syllable separation rules, syllable stress definition and influences syllables have on each other. This feature makes the method easy to use with different variations of Portuguese, since these characteristics are invariants of the language. Portuguese spoken nowadays in São Paulo, Brazil has been chosen as the target for analysis and tests in this work. The method has good results for such variation of Portuguese, reaching 95% accuracy rate for grapheme-phoneme translation, clearing the 90% mark after resolution of ambiguous cases in which different representations are accepted for a grapheme and generating phonetic output intelligible for native speakers based on concatenation synthesis using syllables as concatenation units. As final results of this work, a model is presented for grapheme-phoneme translation for Portuguese words based on Adaptive Automata, a methodology to choose the correct phonetic representation for the grapheme in ambiguous cases, a software for Adaptive Automata simulation and a software for grapheme-phoneme translation of texts using both the model of translation and methodology for disambiguation. The latter software was unified with the speech synthesizer developed by Koike et al. (2007) to create a text-to-speech translator for Portuguese. This work evidences the feasibility of text-to-speech translation for Portuguese using Adaptive Automata as the main instrument for such task.

Este trabalho descreve o formalismo das gramáticas livres de contexto adaptativas com verificação de aparência. Esses dispositivos gramaticais possuem como núcleo uma gramática livre de contexto subjacente e, como mecanismo de auto-modificação, uma ou várias funções adaptativas que determinam quais produções são aplicáveis em cada passo de uma derivação. A verificação de aparência se refere a uma forma especial de aplicar algumas produções, escolhidas pelo projetista da gramática, sem alterar a forma sentencial nessa aplicação. É provado que esse formalismo tem poder de máquina de Turing demonstrando, em forma construtiva, sua equivalência com quatro formalismos gramaticais baseados em gramáticas livres de contexto com mecanismos de controle, que tem esse poder. São desenvolvidos dois analisadorers para linguagens dependentes de contexto a partir de um desses outros quatro formalismos. Um deles, que é baseado em autômatos-pilha, opera em forma ascendente; o outro, baseado em autômatos finitos adaptativos, opera em forma descendente. / This work introduces and describes the formalism of the context-free adaptive grammar with appearance checking. Such gramatical devices have as its kernel a subjacent context-free grammar and, as mechanism of self-modification, one or several adaptive functions which determines the productions able to be applied at each step of a derivation. The appearance checking refers to a special way to apply some productions, choosen by the designer of the grammar, without changing the sentential form in this application. It is proved that this formalism has Turing Machine power, proving, by construction, its equivalence with four grammatical formalisms based on context-free grammars and with control mechanisms, with such power. Two parsers have been developed for context-dependent languages from one of these four formalisms. One of them is based on stack-automata, and operates in a bottom-up fashion.

O objetivo deste trabalho é o estudo das tecnologias adaptativas aplicadas às redes neurais artificiais e às redes de Petri. Além disso, uma metodologia é proposta para estas aplicações a partir da definição de uma rede de Petri colorida adaptativa. Inicialmente, as redes neurais artificiais são estudadas do ponto de vista da extração de regras. Uma das críticas recorrentes às redes neurais artificiais é a característica de \"caixa preta\" das soluções, significando que as soluções escondem o mecanismo de funcionamento, deixando em dúvida a razão de seu funcionamento. A extração de regras a partir das redes neurais artificiais objetiva apresentar uma solução equivalente baseada em regras que para os especialistas em uma determinada área seja mais inteligível ou transparente. Outro ponto importante é a inserção de regras nas redes neurais artificiais. Esta inserção é possível a partir da versão baseada em regras das redes neurais artificiais. Um especialista humano em uma área muitas vezes cria um conjunto de regras que o auxiliam na compreensão do problema. Se estas regras forem inseridas ao conjunto de regras obtidas através dos dados, o novo conjunto de regras conterá ao mesmo tempo o conhecimento humano e o conhecimento extraído dos dados. As tecnologias adaptativas de extração e inserção de regras tornam as soluções mais flexíveis. As redes de Petri são, em certo sentido, complementares às redes neurais artificiais pois foram criadas para tratar os \"Sistemas a Eventos Discretos\" ou sistemas sequenciais, enquanto que as redes neurais artificiais possuem uma natureza combinatória. Muitas extensões foram propostas à redes de Petri ao longo dos anos e entre estas extensões aparecem associações de redes de Petri e redes neurais artificiais. Nestas associações, muitas técnicas desenvolvidas para as redes neurais artificiais foram incorporadas às redes de Petri como, por exemplo, as diversas formas de aprendizado. Utilizando a característica das redes de Petri de modelagem de sistemas sequenciais, a fase de treinamento das redes neurais artificiais pode ser controlada pela rede de Petri. Neste trabalho, a incorporação de regras à rede de Petri é examinada assim como a sua aplicação a sistemas de apoio à decisão e a sistemas de manufatura flexível. / The objective of this work is the study of adaptive technologies applied to artificial neural networks and Petri nets. In addition, a methodology is proposed for these applications from the definition of an adaptive color Petri net. Initially, artificial neural networks are studied from the point of view of rule extraction. One of the recurring criticisms of artificial neural networks is the \"black box\" feature of the solutions, meaning that the solutions hide the working mechanism, casting doubt on the reason for its operation. The extraction of rules from the artificial neural networks aims to present an equivalent solution based on rules that for the experts in a given area is more intelligible or transparent. Another important point is the insertion of rules in artificial neural networks. This insertion is possible from the rule-based version of artificial neural networks. A human expert in an area often creates a set of rules that aid in understanding the problem. If these rules are inserted into the set of rules obtained from the data, the new set of rules will contain at the same time the human knowledge and the knowledge extracted from the data. Adaptive rule extraction and insertion technologies make solutions more flexible. Petri nets are, in a sense, complementary to artificial neural networks as they were designed to treat \"Discrete Event Systems\" or sequential systems, while artificial neural networks have a combinatorial nature. Many extensions have been proposed to the Petri nets over the years and among these extensions appear associations of Petri nets and artificial neural networks. In these associations, many techniques developed for artificial neural networks were incorporated into Petri nets, such as the various forms of learning. Using the Petri nets feature of sequential modeling, the training phase of artificial neural networks can be controlled by the Petri net. In this work, the incorporation of rules into the Petri net is examined as well as its application to decision support systems and flexible manufacturing systems.

Este trabalho descreve o formalismo das gramáticas livres de contexto adaptativas com verificação de aparência. Esses dispositivos gramaticais possuem como núcleo uma gramática livre de contexto subjacente e, como mecanismo de auto-modificação, uma ou várias funções adaptativas que determinam quais produções são aplicáveis em cada passo de uma derivação. A verificação de aparência se refere a uma forma especial de aplicar algumas produções, escolhidas pelo projetista da gramática, sem alterar a forma sentencial nessa aplicação. É provado que esse formalismo tem poder de máquina de Turing demonstrando, em forma construtiva, sua equivalência com quatro formalismos gramaticais baseados em gramáticas livres de contexto com mecanismos de controle, que tem esse poder. São desenvolvidos dois analisadorers para linguagens dependentes de contexto a partir de um desses outros quatro formalismos. Um deles, que é baseado em autômatos-pilha, opera em forma ascendente; o outro, baseado em autômatos finitos adaptativos, opera em forma descendente. / This work introduces and describes the formalism of the context-free adaptive grammar with appearance checking. Such gramatical devices have as its kernel a subjacent context-free grammar and, as mechanism of self-modification, one or several adaptive functions which determines the productions able to be applied at each step of a derivation. The appearance checking refers to a special way to apply some productions, choosen by the designer of the grammar, without changing the sentential form in this application. It is proved that this formalism has Turing Machine power, proving, by construction, its equivalence with four grammatical formalisms based on context-free grammars and with control mechanisms, with such power. Two parsers have been developed for context-dependent languages from one of these four formalisms. One of them is based on stack-automata, and operates in a bottom-up fashion.

O objetivo deste trabalho é o estudo das tecnologias adaptativas aplicadas às redes neurais artificiais e às redes de Petri. Além disso, uma metodologia é proposta para estas aplicações a partir da definição de uma rede de Petri colorida adaptativa. Inicialmente, as redes neurais artificiais são estudadas do ponto de vista da extração de regras. Uma das críticas recorrentes às redes neurais artificiais é a característica de \"caixa preta\" das soluções, significando que as soluções escondem o mecanismo de funcionamento, deixando em dúvida a razão de seu funcionamento. A extração de regras a partir das redes neurais artificiais objetiva apresentar uma solução equivalente baseada em regras que para os especialistas em uma determinada área seja mais inteligível ou transparente. Outro ponto importante é a inserção de regras nas redes neurais artificiais. Esta inserção é possível a partir da versão baseada em regras das redes neurais artificiais. Um especialista humano em uma área muitas vezes cria um conjunto de regras que o auxiliam na compreensão do problema. Se estas regras forem inseridas ao conjunto de regras obtidas através dos dados, o novo conjunto de regras conterá ao mesmo tempo o conhecimento humano e o conhecimento extraído dos dados. As tecnologias adaptativas de extração e inserção de regras tornam as soluções mais flexíveis. As redes de Petri são, em certo sentido, complementares às redes neurais artificiais pois foram criadas para tratar os \"Sistemas a Eventos Discretos\" ou sistemas sequenciais, enquanto que as redes neurais artificiais possuem uma natureza combinatória. Muitas extensões foram propostas à redes de Petri ao longo dos anos e entre estas extensões aparecem associações de redes de Petri e redes neurais artificiais. Nestas associações, muitas técnicas desenvolvidas para as redes neurais artificiais foram incorporadas às redes de Petri como, por exemplo, as diversas formas de aprendizado. Utilizando a característica das redes de Petri de modelagem de sistemas sequenciais, a fase de treinamento das redes neurais artificiais pode ser controlada pela rede de Petri. Neste trabalho, a incorporação de regras à rede de Petri é examinada assim como a sua aplicação a sistemas de apoio à decisão e a sistemas de manufatura flexível. / The objective of this work is the study of adaptive technologies applied to artificial neural networks and Petri nets. In addition, a methodology is proposed for these applications from the definition of an adaptive color Petri net. Initially, artificial neural networks are studied from the point of view of rule extraction. One of the recurring criticisms of artificial neural networks is the \"black box\" feature of the solutions, meaning that the solutions hide the working mechanism, casting doubt on the reason for its operation. The extraction of rules from the artificial neural networks aims to present an equivalent solution based on rules that for the experts in a given area is more intelligible or transparent. Another important point is the insertion of rules in artificial neural networks. This insertion is possible from the rule-based version of artificial neural networks. A human expert in an area often creates a set of rules that aid in understanding the problem. If these rules are inserted into the set of rules obtained from the data, the new set of rules will contain at the same time the human knowledge and the knowledge extracted from the data. Adaptive rule extraction and insertion technologies make solutions more flexible. Petri nets are, in a sense, complementary to artificial neural networks as they were designed to treat \"Discrete Event Systems\" or sequential systems, while artificial neural networks have a combinatorial nature. Many extensions have been proposed to the Petri nets over the years and among these extensions appear associations of Petri nets and artificial neural networks. In these associations, many techniques developed for artificial neural networks were incorporated into Petri nets, such as the various forms of learning. Using the Petri nets feature of sequential modeling, the training phase of artificial neural networks can be controlled by the Petri net. In this work, the incorporation of rules into the Petri net is examined as well as its application to decision support systems and flexible manufacturing systems.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a utilização de dispositivos adaptativos para realizar tradução texto-voz. O foco do trabalho é a criação de um método para a tradução grafema-fonema para a língua portuguesa baseado em autômatos adaptativos e seu uso em um software de tradução texto-voz. O método apresentado busca mimetizar o comportamento humano no tratamento de regras de tonicidade, separação de sílabas e as influências que as sílabas exercem sobre suas vizinhas. Essa característica torna o método facilmente utilizável para outras variações da língua portuguesa, considerando que essas características são invariantes em relação à localidade e a época da variedade escolhida. A variação contemporânea da língua falada na cidade de São Paulo foi escolhida como alvo de análise e testes neste trabalho. Para essa variação, o modelo apresenta resultados satisfatórios superando 95% de acerto na tradução grafema-fonema de palavras, chegando a 90% de acerto levando em consideração a resolução de dúvidas geradas por palavras que podem possuir duas representações sonoras e gerando uma saída sonora inteligível aos nativos da língua por meio da síntese por concatenação baseada em sílabas. Como resultado do trabalho, além do modelo para tradução grafema-fonema de palavras baseado em autômatos adaptativos, foi criado um método para escolha da representação fonética correta em caso de ambigüidade e foram criados dois softwares, um para simulação de autômatos adaptativos e outro para a tradução grafema-fonema de palavras utilizando o modelo de tradução criado e o método de escolha da representação correta. Esse último software foi unificado ao sintetizador desenvolvido por Koike et al. (2007) para a criação de um tradutor texto-voz para a língua portuguesa. O trabalho mostra a viabilidade da utilização de autômatos adaptativos como base ou como um elemento auxiliar para o processo de tradução texto-voz na língua portuguesa. / This work presents a study on the use of adaptive devices for text-to-speech translation. The work focuses on the development of a grapheme-phoneme translation method for Portuguese based on Adaptive Automata and the use of this method in a text-to-speech translation software. The presented method resembles human behavior when handling syllable separation rules, syllable stress definition and influences syllables have on each other. This feature makes the method easy to use with different variations of Portuguese, since these characteristics are invariants of the language. Portuguese spoken nowadays in São Paulo, Brazil has been chosen as the target for analysis and tests in this work. The method has good results for such variation of Portuguese, reaching 95% accuracy rate for grapheme-phoneme translation, clearing the 90% mark after resolution of ambiguous cases in which different representations are accepted for a grapheme and generating phonetic output intelligible for native speakers based on concatenation synthesis using syllables as concatenation units. As final results of this work, a model is presented for grapheme-phoneme translation for Portuguese words based on Adaptive Automata, a methodology to choose the correct phonetic representation for the grapheme in ambiguous cases, a software for Adaptive Automata simulation and a software for grapheme-phoneme translation of texts using both the model of translation and methodology for disambiguation. The latter software was unified with the speech synthesizer developed by Koike et al. (2007) to create a text-to-speech translator for Portuguese. This work evidences the feasibility of text-to-speech translation for Portuguese using Adaptive Automata as the main instrument for such task.

O Dilema do Prisioneiro com n jogadores é um problema que ilustra a dificuldade na formação da cooperação em sociedades de indivíduos racionais. Diversos trabalhos foram feitos no sentido de compreender melhor os fatores que influenciam o surgimento e a evolução da cooperação nessas sociedades, sendo que muitos desses mostraram que a simulação deste tipo de problema carece de escalabilidade, o que impede a realização de experimentos que envolvam uma grande quantidade de agentes ou de parâmetros de teste. Este trabalho tem o intuito de aplicar conceitos de computação paralela para tratar este problema. Para tal, foi desenvolvido um sistema denominado PS2 E2 , evolução de um trabalho anterior, cuja utilização em alguns cenários possibilitou a verificação da influência de alguns parâmetros tais como o tamanho da população e a expressividade do modelo de representação de estratégias na utilidade global de um conjunto de agentes que jogam o Dilema do Prisioneiro com n jogadores. / The n-Player Prisoners Dilemma is a problem that illustrates the difficulty of cooperation formation in societies composed of rational individuals. Several studies were made to better understand the factors that influence the emergence and evolution of cooperation in these societies. Many of these showed that the simulation of this type of problem lacks scalability, which hinders the achievement of experiments involving a large number of agents or test parameters. This work intends to apply parallel computing concepts to treat this problem. To this end, it was developed a system called PS2 E2 , an evolution of a previous work, whose utilization in some scenarios allowed the verification of the influence of some parameters such as the population size and the expressiveness of the strategy representation model in the global utility of a society of agents that play the n-Player Prisoner Dilemma.

O Dilema do Prisioneiro com n jogadores é um problema que ilustra a dificuldade na formação da cooperação em sociedades de indivíduos racionais. Diversos trabalhos foram feitos no sentido de compreender melhor os fatores que influenciam o surgimento e a evolução da cooperação nessas sociedades, sendo que muitos desses mostraram que a simulação deste tipo de problema carece de escalabilidade, o que impede a realização de experimentos que envolvam uma grande quantidade de agentes ou de parâmetros de teste. Este trabalho tem o intuito de aplicar conceitos de computação paralela para tratar este problema. Para tal, foi desenvolvido um sistema denominado PS2 E2 , evolução de um trabalho anterior, cuja utilização em alguns cenários possibilitou a verificação da influência de alguns parâmetros tais como o tamanho da população e a expressividade do modelo de representação de estratégias na utilidade global de um conjunto de agentes que jogam o Dilema do Prisioneiro com n jogadores. / The n-Player Prisoners Dilemma is a problem that illustrates the difficulty of cooperation formation in societies composed of rational individuals. Several studies were made to better understand the factors that influence the emergence and evolution of cooperation in these societies. Many of these showed that the simulation of this type of problem lacks scalability, which hinders the achievement of experiments involving a large number of agents or test parameters. This work intends to apply parallel computing concepts to treat this problem. To this end, it was developed a system called PS2 E2 , an evolution of a previous work, whose utilization in some scenarios allowed the verification of the influence of some parameters such as the population size and the expressiveness of the strategy representation model in the global utility of a society of agents that play the n-Player Prisoner Dilemma.