O custo de serviços na Internet tem encorajado o uso de cache a nível de aplicação para suprir as demandas dos usuários e melhorar a escalabilidade e disponibilidade de aplicações. Cache a nível de aplicação, onde desenvolvedores manualmente controlam o conteúdo cacheado, tem sido adotada quando soluções tradicionais de cache não são capazes de atender aos requisitos de desempenho desejados. Apesar de sua crescente popularidade, este tipo de cache é tipicamente endereçado de maneira ad-hoc, uma vez que depende de detalhes específicos da aplicação para ser desenvolvida. Dessa forma, tal cache consiste em uma tarefa que requer tempo e esforço, além de ser altamente suscetível a erros. Esta dissertação avança o trabalho relacionado a cache a nível de aplicação provendo uma compreensão de seu estado de prática e automatizando a identificação de conteúdo cacheável, fornecendo assim suporte substancial aos desenvolvedores para o projeto, implementação e manutenção de soluções de caching. Mais especificamente, este trabalho apresenta três contribuições: a estruturação de conhecimento sobre caching derivado de um estudo qualitativo, um levantamento do estado da arte em abordagens de cache estáticas e adaptativas, e uma técnica que automatiza a difícil tarefa de identificar oportunidades de cache O estudo qualitativo, que envolveu a investigação de dez aplicações web (código aberto e comercial) com características diferentes, permitiu-nos determinar o estado de prática de cache a nível de aplicação, juntamente com orientações práticas aos desenvolvedores na forma de padrões e diretrizes. Com base nesses padrões e diretrizes derivados, também propomos uma abordagem para automatizar a identificação de métodos cacheáveis, que é geralmente realizado manualmente por desenvolvedores. Tal abordagem foi implementada como um framework, que pode ser integrado em aplicações web para identificar automaticamente oportunidades de cache em tempo de execução, com base na monitoração da execução do sistema e gerenciamento adaptativo das decisões de cache. Nós avaliamos a abordagem empiricamente com três aplicações web de código aberto, e os resultados indicam que a abordagem é capaz de identificar oportunidades de cache adequadas, melhorando o desempenho das aplicações em até 12,16%. / Latency and cost of Internet-based services are encouraging the use of application-level caching to continue satisfying users’ demands, and improve the scalability and availability of origin servers. Application-level caching, in which developers manually control cached content, has been adopted when traditional forms of caching are insufficient to meet such requirements. Despite its popularity, this level of caching is typically addressed in an adhoc way, given that it depends on specific details of the application. Furthermore, it forces application developers to reason about a crosscutting concern, which is unrelated to the application business logic. As a result, application-level caching is a time-consuming and error-prone task, becoming a common source of bugs. This dissertation advances work on application-level caching by providing an understanding of its state-of-practice and automating the decision regarding cacheable content, thus providing developers with substantial support to design, implement and maintain application-level caching solutions. More specifically, we provide three key contributions: structured knowledge derived from a qualitative study, a survey of the state-of-the-art on static and adaptive caching approaches, and a technique and framework that automate the challenging task of identifying cache opportunities The qualitative study, which involved the investigation of ten web applications (open-source and commercial) with different characteristics, allowed us to determine the state-of-practice of application-level caching, along with practical guidance to developers as patterns and guidelines to be followed. Based on such patterns and guidelines derived, we also propose an approach to automate the identification of cacheable methods, which is often manually done and is not supported by existing approaches to implement application-level caching. We implemented a caching framework that can be seamlessly integrated into web applications to automatically identify and cache opportunities at runtime, by monitoring system execution and adaptively managing caching decisions. We evaluated our approach empirically with three open-source web applications, and results indicate that we can identify adequate caching opportunities by improving application throughput up to 12.16%. Furthermore, our approach can prevent code tangling and raise the abstraction level of caching.

abstract: Alternative computation based on neural systems on a nanoscale device are of increasing interest because of the massive parallelism and scalability they provide. Neural based computation systems also offer defect finding and self healing capabilities. Traditional Von Neumann based architectures (which separate the memory and computation units) inherently suffer from the Von Neumann bottleneck whereby the processor is limited by the number of instructions it fetches. The clock driven based Von Neumann computer survived because of technology scaling. However as transistor scaling is slowly coming to an end with channel lengths becoming a few nanometers in length, processor speeds are beginning to saturate. This lead to the development of multi-core systems which process data in parallel, with each core being based on the Von Neumann architecture. The human brain has always been a mystery to scientists. Modern day super computers are outperformed by the human brain in certain computations. The brain occupies far less space and consumes a fraction of the power a super computer does with certain processes such as pattern recognition. Neuromorphic computing aims to mimic biological neural systems on silicon to exploit the massive parallelism that neural systems offer. Neuromorphic systems are event driven systems rather than being clock driven. One of the issues faced by neuromorphic computing was the area occupied by these circuits. With recent developments in the field of nanotechnology, memristive devices on a nanoscale have been developed and show a promising solution. Memristor based synapses can be up to three times smaller than Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) based synapses. In this thesis, the Programmable Metallization Cell (a memristive device) is used to prove a learning algorithm known as Spike Time Dependant Plasticity (STDP). This learning algorithm is an extension to Hebb’s learning rule in which the synapses weight can be altered by the relative timing of spikes across it. The synaptic weight with the memristor will be its conductance, and CMOS oscillator based circuits will be used to produce spikes that can modulate the memristor conductance by firing with different phases differences. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Electrical Engineering 2015

abstract: Energy poverty is pervasive in sub-Saharan Africa. Nigeria, located in sub-Saharan West Africa, is the world's seventh largest oil exporting country and is a resource-rich nation. It however experiences the same levels of energy poverty as most of its neighboring countries. Attributing this paradox only to corruption or the "Dutch Disease", where one sector booms at the expense of other sectors of the economy, is simplistic and enervates attempts at reform. In addition, data on energy consumption is aggregated at the national level via estimates, disaggregated data is virtually non-existent. Finally, the wave of decentralization of vertically integrated national utilities sweeping the developing world has caught on in sub-Saharan Africa. However, little is known of the economic and social implications of these transitions within the unique socio-technical system of the region's electricity sector, especially as it applies to energy poverty. This dissertation proposes a complex systems approach to measuring and mitigating energy poverty in Nigeria due to its multi-dimensional nature. This is done via a three-fold approach: the first section of the study delves into causation by examining the governance institutions that create and perpetuate energy poverty; the next section proposes a context-specific minimum energy poverty line based on field data collected on energy consumption; and the paper concludes with an indicator-based transition management framework encompassing institutional, economic, social, and environmental themes of sustainable transition within the electricity sector. This work contributes to intellectual discourse on systems-based mitigation strategies for energy poverty that are widely applicable within the sub-Saharan region, as well as adds to the knowledge-base of decision-support tools for addressing energy poverty in its complexity. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Sustainability 2015

Submitted by Fernando Souza (fernandoafsou@gmail.com) on 2017-08-21T14:21:16Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2623010 bytes, checksum: f2042c241cf7f0a7071cf72fd2adc2ba (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-21T14:21:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2623010 bytes, checksum: f2042c241cf7f0a7071cf72fd2adc2ba (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Distance education is growing at a rapid pace in recent years, so the technologies for this type of education are always finds evolution, seeking to improve the quality of education. However, this type of education, you need a suitable pedagogical support in relation to the learning process. In this context, this paper presents a set of new features for the OAEditor, each VLE Moodle integrated framework, which provides support to teachers in the adaptive LOs construction process, and unnecessary high knowledge in technology by teachers. The LOs produced by OAEditor are made in the form of educational hyperdocuments structured as conceptual graphs, where the nodes of the graph denote concepts that will be represented by links in hypermedia, and the edges denote relationship between these concepts. The set of new features for OAEditor to give more support to the teachers and students regarding the question feedback, a criterion which is not much explored in adaptive systems and tools which is also a critical point in Distance Education, as there is no the use of non-verbal resources (for example, expressions and intonation). We must know that the teacher is indispensable part of the education process, before this, it is very important to provide feedback tools that allow continuous monitoring of student performance, thus providing sufficient knowledge to enhance their instructional materials. / A educação a distância vem crescendo em um ritmo acelerado nesses últimos anos, com isso as tecnologias voltadas para essa modalidade de ensino estão sempre em constate evolução, buscando melhorar a qualidade do ensino. No entanto, essa modalidade de ensino, necessita de um suporte pedagógico adequado em relação ao processo de aprendizagem. Nesse contexto, este trabalho apresenta um conjunto de novas funcionalidades para o OAEditor, um framework integrado ao AVA Moodle, que fornece suporte a professores no processo de construção de OAs adaptativos, sendo desnecessário conhecimentos elevados na área tecnológica por parte dos docentes. Os OAs produzidos pelo OAEditor são feitos em forma de hiperdocumentos educacionais estruturados como grafos conceituais, onde os nós do grafo denotam os conceitos, que serão representados por links no hiperdocumento, e as arestas denotam relacionamento entre esses conceitos. O conjunto de novas funcionalidades para OAEditor visa dar um maior suporte para o docente e discente com relação a questão feedback, critério este que não é muito explorado em ferramentas de sistemas adaptativos e que também é um ponto crítico na Educação a Distância, pois ocorre sem o uso de recursos não verbais (como por exemplo, as expressões e a entonação). Devemos saber que o professor é peça indispensável no processo de educação, diante disto, é de suma importância disponibilizar ferramentas de feedback que possibilitem o acompanhamento contínuo do desempenho do aluno, fornecendo assim conhecimentos suficientes para aprimorar seus materiais instrucionais.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The use of techniques for Information Visualization, by means of computational resources, allows converting data and presenting them visually to the user by means of images or other sensory stimuli in a way that can be better understood. Current studies show the importance of developing systems of information display that can adjust the level of prior knowledge of the user, so that it can, effectively, understand the information displayed. This contributes to the view that is enriched with the principles of other relevant areas in order to develop representations of data that enhance perceptual and cognitive experience of the user. The future potentiality of this technology takes place especially in environments where information is present and will be literally felt through the activation of all our senses. This motivates not only the research and development of adaptive applications to Information Visualization with Augmented Reality, but also development strategies and architectures for applications in this category. This Thesis presents computational methodologies used in the development of adaptive applications to the Information Visualization with Augmented Reality and an architecture for integrating these applications, yet, the development of visualization techniques, interaction and adaptation that may be included in such applications. This work addresses and supports such methodologies by the means of the description of the state of the art of research in related areas, the study of a case applied in the agricultural sector and the presentation of experimental tests with users to validate the approach. / O uso de técnicas de Visualização de Informação, por meio de recursos computacionais, permite converter dados e apresentá-los visualmente ao usuário por meio de imagens ou outros estímulos sensoriais de forma que possam ser melhor compreendidos. Estudos atuais apresentam a importância de desenvolver sistemas de Visualização de Informação que se adaptem ao nível de conhecimento prévio do usuário, para que o mesmo possa, eficazmente, entender a informação visualizada. Esta situação também contribui para que a visualização seja enriquecida com princípios de outras áreas relevantes, a fim de desenvolver representações de dados que reforcem a experiência perceptiva e cognitiva do usuário. A potencialidade futura desta tecnologia está especialmente em ambientes em que as informações se façam presentes, onde literalmente as informações serão sentidas por meio da ativação de todos os nossos sentidos. Isso motiva a pesquisa e o desenvolvimento de aplicações adaptativas de Visualização de Informações com Realidade Aumentada, estratégias de desenvolvimento e arquiteturas para aplicações dessa categoria. Apresentam-se, neste documento, metodologias utilizadas no desenvolvimento de aplicações adaptativas de Visualização de Informação com Realidade Aumentada e uma arquitetura para integrar tais aplicações. O presente trabalho aborda e fundamenta tais metodologias por meio da descrição de trabalhos de pesquisa nas áreas correlatas, desenvolvimento de uma aplicação no setor agropecuário e realização de testes com usuários para validar a abordagem. / Doutor em Ciências

O custo de serviços na Internet tem encorajado o uso de cache a nível de aplicação para suprir as demandas dos usuários e melhorar a escalabilidade e disponibilidade de aplicações. Cache a nível de aplicação, onde desenvolvedores manualmente controlam o conteúdo cacheado, tem sido adotada quando soluções tradicionais de cache não são capazes de atender aos requisitos de desempenho desejados. Apesar de sua crescente popularidade, este tipo de cache é tipicamente endereçado de maneira ad-hoc, uma vez que depende de detalhes específicos da aplicação para ser desenvolvida. Dessa forma, tal cache consiste em uma tarefa que requer tempo e esforço, além de ser altamente suscetível a erros. Esta dissertação avança o trabalho relacionado a cache a nível de aplicação provendo uma compreensão de seu estado de prática e automatizando a identificação de conteúdo cacheável, fornecendo assim suporte substancial aos desenvolvedores para o projeto, implementação e manutenção de soluções de caching. Mais especificamente, este trabalho apresenta três contribuições: a estruturação de conhecimento sobre caching derivado de um estudo qualitativo, um levantamento do estado da arte em abordagens de cache estáticas e adaptativas, e uma técnica que automatiza a difícil tarefa de identificar oportunidades de cache O estudo qualitativo, que envolveu a investigação de dez aplicações web (código aberto e comercial) com características diferentes, permitiu-nos determinar o estado de prática de cache a nível de aplicação, juntamente com orientações práticas aos desenvolvedores na forma de padrões e diretrizes. Com base nesses padrões e diretrizes derivados, também propomos uma abordagem para automatizar a identificação de métodos cacheáveis, que é geralmente realizado manualmente por desenvolvedores. Tal abordagem foi implementada como um framework, que pode ser integrado em aplicações web para identificar automaticamente oportunidades de cache em tempo de execução, com base na monitoração da execução do sistema e gerenciamento adaptativo das decisões de cache. Nós avaliamos a abordagem empiricamente com três aplicações web de código aberto, e os resultados indicam que a abordagem é capaz de identificar oportunidades de cache adequadas, melhorando o desempenho das aplicações em até 12,16%. / Latency and cost of Internet-based services are encouraging the use of application-level caching to continue satisfying users’ demands, and improve the scalability and availability of origin servers. Application-level caching, in which developers manually control cached content, has been adopted when traditional forms of caching are insufficient to meet such requirements. Despite its popularity, this level of caching is typically addressed in an adhoc way, given that it depends on specific details of the application. Furthermore, it forces application developers to reason about a crosscutting concern, which is unrelated to the application business logic. As a result, application-level caching is a time-consuming and error-prone task, becoming a common source of bugs. This dissertation advances work on application-level caching by providing an understanding of its state-of-practice and automating the decision regarding cacheable content, thus providing developers with substantial support to design, implement and maintain application-level caching solutions. More specifically, we provide three key contributions: structured knowledge derived from a qualitative study, a survey of the state-of-the-art on static and adaptive caching approaches, and a technique and framework that automate the challenging task of identifying cache opportunities The qualitative study, which involved the investigation of ten web applications (open-source and commercial) with different characteristics, allowed us to determine the state-of-practice of application-level caching, along with practical guidance to developers as patterns and guidelines to be followed. Based on such patterns and guidelines derived, we also propose an approach to automate the identification of cacheable methods, which is often manually done and is not supported by existing approaches to implement application-level caching. We implemented a caching framework that can be seamlessly integrated into web applications to automatically identify and cache opportunities at runtime, by monitoring system execution and adaptively managing caching decisions. We evaluated our approach empirically with three open-source web applications, and results indicate that we can identify adequate caching opportunities by improving application throughput up to 12.16%. Furthermore, our approach can prevent code tangling and raise the abstraction level of caching.

A pesquisa em Atrito linguístico de L1 tem testemunhado um desenvolvimento desde os anos 80. No entanto, ainda são poucos os estudos acerca do português brasileiro (PB) e imigrantes brasileiros em comunidades de L2 dominante. Assim, partindo de uma visão da linguagem como um Sistema Adaptativo Complexo (CAS) (e.g., LARSENFREEMAN; CAMERON, 2008; BECKNER et al. 2009;. MERCER, 2013), este estudo investigou a produção das plosivas surdas do PB-L1 e do Standard Southern British English-L2 (SSBE) por imigrantes adultos do Sul do Brasil residentes em Londres, testando os efeitos dos primeiros dez anos (tempo de residência - LOR) na comunidade britânica. Usando um desenho transversal, este estudo explorou a produção de plosivas surdas em posição inicial de palavra de trinta e dois participantes, com idades entre 18-40: imigrantes brasileiros que viviam em Londres durante períodos de tempo variados (chegada no Reino Unido com idade > 18 anos), monolíngues do SSBE e monolíngues do BP. Os alvos do BP /p/, /t/ e /k/ foram apresentados na frase-veículo “Eu Diria _______”. Os alvos para o SSBE foram apresentados na frase “I would say_______”. Os alvos em posição inicial de palavra foram gravados aleatoriamente três vezes por cada participantes. Para a produção SSBE-L2, os resultados mostraram que falantes com um LOR entre zero e três anos diferem dos controles SSBE (p <0,05) para todas as três plosivas surdas inglês britânico. Imigrantes com um LOR entre quatro e sete anos também diferem dos controles (p<0,05) para [p] e [t], mas não divergem para [k] (p>0,05). Aqueles que residem em Londres entre oito e onze anos não apresentaram diferenças em relação aos monolíngues do inglês britânico (p>0,05), e apresentaram os maiores valores médios de VOT. Em relação à produção do VOT para o PB-L1, a produção dos participantes com o menor período de tempo em Londres não era diferente da dos monolíngues do PB. Por outro lado, imigrantes com um LOR entre quatro e sete anos produziram valores de VOT diferentes dos produzidos pelos controles para [t] e [k], apresentando valores médios mais elevados (p <0,001), mas não para a [p] (p>0,05). Finalmente, os imigrantes que eram residentes em Londres entre oito e onze anos revelaram diferenças em relação aos controles do PB, apresentando os maiores valores de VOT (p <0,001) para todos os sons plosivos considerados. Esses resultados fornecem evidência para o atrito linguístico de L1 enfrentado pelos falantes nativos do PB (shortlag VOT) imersos em uma comunidade de L2 dominante (long-lag VOT), bem como para o efeito de LOR, já que os valores de VOT tendem a aumentar em função do tempo de residência. Esses dados confirmam, como previsto por uma visão da linguagem como um CAS, que o sistema de L1 não é rígido e pode mudar durante o tempo de vida de um falante. Nossos resultados sugerem que as línguas naturais dependem de uma variedade de agentes, além de serem adaptativas e sujeitas a constantes mudanças. / The study of L1 attrition has witnessed some development since the 1980s; however, there are still few studies on Brazilian Portuguese (BP) and on Brazilian immigrants in L2-dominant communities. Thus, departing from a view of language as a Complex, Adaptive System (CAS) (e.g. LARSEN-FREEMAN; CAMERON, 2008; BECKNER et al., 2009; MERCER, 2013), this study investigated the production of BP-L1 and Standard Southern British English-L2 (SSBE) voiceless plosives by Southern Brazilian adult immigrants in London, testing the effects of the first ten years (length of residence - LOR) in the British community. Using a cross-sectional design, this study explored the production of voiceless plosives in word initial position by thirty-two participants, aged 18-40: Brazilian immigrants that had been living in London for differing lengths of time (arrival in UK aged > 18 years), monolingual SSBE controls, and monolingual BP controls. BP target sounds /p/, /t/ and /k/ were presented in the carrier sentence Eu diria _______. SSBE targets were presented in the sentence I would say_______. Targets were elicited in word-initial position, and were randomly recorded three times by the participants. For SSBE-L2 production, the results showed that speakers with a LOR between zero and three years differ from the SSBE controls (p<.05) for all three voiceless British English plosives. Immigrants with a LOR between four and seven years differ from the controls (p<.05) for [p] and [t], but do not diverge from them for [k] (p>.05). Those residing in London between eight and eleven years do not present differences from the British English monolinguals (p.>05), and presented the highest mean values. With regard to BP-L1 VOT production, the production by participants with a shorter period of time in London was not different from the BP monolingual controls. On the other hand, immigrants with a LOR between four and seven years yielded different VOT values from those produced by the controls for [t] and [k], presenting higher mean values (p<.001), but not for [p] (p>.05). Finally, immigrants that had been residing in London between eight and eleven years revealed differences from the BP controls, presenting the highest VOT values (p<.001) for all the plosives. These findings provide evidence for first language attrition faced by short-lag VOT speakers immersed in long-lag VOT L2- dominant communities, as well as for the effect of LOR, as values tend to increase through time. These data confirm, as predicted by a view of language as a CAS, that the L1 system is not rigid and might change during the life span. Our results suggest that language depends on a variety of agents and is also adaptive, being subject to constant change.

abstract: The main objective of this research is to develop an integrated method to study emergent behavior and consequences of evolution and adaptation in engineered complex adaptive systems (ECASs). A multi-layer conceptual framework and modeling approach including behavioral and structural aspects is provided to describe the structure of a class of engineered complex systems and predict their future adaptive patterns. The approach allows the examination of complexity in the structure and the behavior of components as a result of their connections and in relation to their environment. This research describes and uses the major differences of natural complex adaptive systems (CASs) with artificial/engineered CASs to build a framework and platform for ECAS. While this framework focuses on the critical factors of an engineered system, it also enables one to synthetically employ engineering and mathematical models to analyze and measure complexity in such systems. In this way concepts of complex systems science are adapted to management science and system of systems engineering. In particular an integrated consumer-based optimization and agent-based modeling (ABM) platform is presented that enables managers to predict and partially control patterns of behaviors in ECASs. Demonstrated on the U.S. electricity markets, ABM is integrated with normative and subjective decision behavior recommended by the U.S. Department of Energy (DOE) and Federal Energy Regulatory Commission (FERC). The approach integrates social networks, social science, complexity theory, and diffusion theory. Furthermore, it has unique and significant contribution in exploring and representing concrete managerial insights for ECASs and offering new optimized actions and modeling paradigms in agent-based simulation. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Industrial Engineering 2013

O comportamento de insetos sociais, em especial de formigas, tem sido muito estudado nos últimos tempos, devido à capacidade destes insetos realizarem tarefas complexas a partir de interações entre indivíduos simples. Ao se moverem sobre um ambiente na busca de alimento, as formigas depositam no solo uma substância química, denominada feromônio, que atrai as formigas que se encontram no ninho e as guia em direção ao alimento encontrado. O processo de construção e seguimento destas trilhas permite que as formigas descubram os menores caminhos e as melhores fontes de alimento no ambiente. Com o objetivo de estudar as características das formigas que contribuem para a sua adaptação a diferentes condições do meio, diversos experimentos vêm sendo realizados com estes insetos. Dentro deste contexto, esta tese apresenta experimentos inéditos realizados com formigas em laboratório, sobre uma rede artificial de túneis, onde diversos caminhos interconectados conduzem a uma fonte de alimento. As decisões das formigas foram analisadas nos níveis individual e coletivo, sob mudanças no meio, compreendendo o bloqueio/desbloqueio de ramos. A medição de diversas características individuais das formigas permitiu desenvolver dois modelos matemáticos sobre o seu comportamento, que foram aplicados à situação em que não se alterou a condição do ambiente com relação ao acesso aos ramos (estática), como também a mudanças no meio (dinâmica). A análise realizada do comportamento coletivo foi utilizada na comparação dos resultados obtidos pelas simulações dos modelos. De forma geral, o segundo modelo proposto foi mais eficiente que o primeiro na situação estática, porém ele ainda necessita de ajustes nas demais situações. O bom desempenho do segundo modelo proposto levou a aplicação de sua principal característica, a função de escolha que considera a concentração de feromônio sobre os ramos do meio e a capacidade de orientação das formigas, a um problema de otimização combinatorial, o roteamento em redes de telecomunicações. O algoritmo de roteamento proposto foi avaliado sob variações no nível de tráfego e topologia da rede, e seu desempenho foi comparado ao de dois algoritmos usados por concessionárias de telecomunicações, considerando diversas medidas de desempenho. O algoritmo desenvolvido obteve resultados encorajadores, sugerindo a aplicabilidade da estrutura do modelo proposto a outros problemas complexos de otimização. / The behavior of social insects, particularly of ants, has been intensively studied in the last years, due to their capacity to perform complex tasks through interactions among simple individuals. When moving in the environment searching for food, ants deposit on the ground a chemical substance, called pheromone, to attract ants in the nest and guide them towards the source of food that was found. The process of laying/following the pheromone trails allows ants to find the shortest paths and best sources of food of the environment. With the aim to study the characteristics of the ants that contribute to their adaptation to different environment conditions, several experiments with ants have been performed and reported in this research. In this context, this thesis presents novel experiments with ants in the laboratory, in an artificial network of tunnels, where several interconnected paths lead the insects from the nest to the food source. Ants\' decision were analyzed according to the individual and collective levels, under changes in the environment, comprising the blockage/release of branches. The measure of several individual characteristics of ants allowed the development of two mathematical models of their behavior, which were applied to the non-changing (static) environment access to all branches and to changing (dynamic) access. The analysis of the collective behavior of ants in the experiments was used to compare the results derived from the simulations of the models. In general, the second proposed model was more accurate than the first one in simulating ants behavior for the static situation, however, it needs some improvements for the other situations. The satisfactory behavior of the second model led to apply its main feature, the choice taking into consideration the pheromone concentration over the branches and the ants ability to orient themselves, to solve an optimization problem, the routing in telecommunications networks. The proposed routing algorithm was evaluated under variations on the traffic level and topology of the network, and its performance was compared with two routing algorithms used by telecommunications companies, considering several performance measures. The developed algorithm produced encouraging results, suggesting the possibility to apply the framework of the proposed model to other optimization problems.

A pesquisa em Atrito linguístico de L1 tem testemunhado um desenvolvimento desde os anos 80. No entanto, ainda são poucos os estudos acerca do português brasileiro (PB) e imigrantes brasileiros em comunidades de L2 dominante. Assim, partindo de uma visão da linguagem como um Sistema Adaptativo Complexo (CAS) (e.g., LARSENFREEMAN; CAMERON, 2008; BECKNER et al. 2009;. MERCER, 2013), este estudo investigou a produção das plosivas surdas do PB-L1 e do Standard Southern British English-L2 (SSBE) por imigrantes adultos do Sul do Brasil residentes em Londres, testando os efeitos dos primeiros dez anos (tempo de residência - LOR) na comunidade britânica. Usando um desenho transversal, este estudo explorou a produção de plosivas surdas em posição inicial de palavra de trinta e dois participantes, com idades entre 18-40: imigrantes brasileiros que viviam em Londres durante períodos de tempo variados (chegada no Reino Unido com idade > 18 anos), monolíngues do SSBE e monolíngues do BP. Os alvos do BP /p/, /t/ e /k/ foram apresentados na frase-veículo “Eu Diria _______”. Os alvos para o SSBE foram apresentados na frase “I would say_______”. Os alvos em posição inicial de palavra foram gravados aleatoriamente três vezes por cada participantes. Para a produção SSBE-L2, os resultados mostraram que falantes com um LOR entre zero e três anos diferem dos controles SSBE (p <0,05) para todas as três plosivas surdas inglês britânico. Imigrantes com um LOR entre quatro e sete anos também diferem dos controles (p<0,05) para [p] e [t], mas não divergem para [k] (p>0,05). Aqueles que residem em Londres entre oito e onze anos não apresentaram diferenças em relação aos monolíngues do inglês britânico (p>0,05), e apresentaram os maiores valores médios de VOT. Em relação à produção do VOT para o PB-L1, a produção dos participantes com o menor período de tempo em Londres não era diferente da dos monolíngues do PB. Por outro lado, imigrantes com um LOR entre quatro e sete anos produziram valores de VOT diferentes dos produzidos pelos controles para [t] e [k], apresentando valores médios mais elevados (p <0,001), mas não para a [p] (p>0,05). Finalmente, os imigrantes que eram residentes em Londres entre oito e onze anos revelaram diferenças em relação aos controles do PB, apresentando os maiores valores de VOT (p <0,001) para todos os sons plosivos considerados. Esses resultados fornecem evidência para o atrito linguístico de L1 enfrentado pelos falantes nativos do PB (shortlag VOT) imersos em uma comunidade de L2 dominante (long-lag VOT), bem como para o efeito de LOR, já que os valores de VOT tendem a aumentar em função do tempo de residência. Esses dados confirmam, como previsto por uma visão da linguagem como um CAS, que o sistema de L1 não é rígido e pode mudar durante o tempo de vida de um falante. Nossos resultados sugerem que as línguas naturais dependem de uma variedade de agentes, além de serem adaptativas e sujeitas a constantes mudanças. / The study of L1 attrition has witnessed some development since the 1980s; however, there are still few studies on Brazilian Portuguese (BP) and on Brazilian immigrants in L2-dominant communities. Thus, departing from a view of language as a Complex, Adaptive System (CAS) (e.g. LARSEN-FREEMAN; CAMERON, 2008; BECKNER et al., 2009; MERCER, 2013), this study investigated the production of BP-L1 and Standard Southern British English-L2 (SSBE) voiceless plosives by Southern Brazilian adult immigrants in London, testing the effects of the first ten years (length of residence - LOR) in the British community. Using a cross-sectional design, this study explored the production of voiceless plosives in word initial position by thirty-two participants, aged 18-40: Brazilian immigrants that had been living in London for differing lengths of time (arrival in UK aged > 18 years), monolingual SSBE controls, and monolingual BP controls. BP target sounds /p/, /t/ and /k/ were presented in the carrier sentence Eu diria _______. SSBE targets were presented in the sentence I would say_______. Targets were elicited in word-initial position, and were randomly recorded three times by the participants. For SSBE-L2 production, the results showed that speakers with a LOR between zero and three years differ from the SSBE controls (p<.05) for all three voiceless British English plosives. Immigrants with a LOR between four and seven years differ from the controls (p<.05) for [p] and [t], but do not diverge from them for [k] (p>.05). Those residing in London between eight and eleven years do not present differences from the British English monolinguals (p.>05), and presented the highest mean values. With regard to BP-L1 VOT production, the production by participants with a shorter period of time in London was not different from the BP monolingual controls. On the other hand, immigrants with a LOR between four and seven years yielded different VOT values from those produced by the controls for [t] and [k], presenting higher mean values (p<.001), but not for [p] (p>.05). Finally, immigrants that had been residing in London between eight and eleven years revealed differences from the BP controls, presenting the highest VOT values (p<.001) for all the plosives. These findings provide evidence for first language attrition faced by short-lag VOT speakers immersed in long-lag VOT L2- dominant communities, as well as for the effect of LOR, as values tend to increase through time. These data confirm, as predicted by a view of language as a CAS, that the L1 system is not rigid and might change during the life span. Our results suggest that language depends on a variety of agents and is also adaptive, being subject to constant change.