Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015. / Submitted by Tania Milca Carvalho Malheiros (tania@bce.unb.br) on 2015-10-20T16:00:38Z No. of bitstreams: 1 2015_JuvenaldosSantosBarreto.pdf: 10141746 bytes, checksum: bb195e9d488fa521161ba0d166675431 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-01-04T14:32:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_JuvenaldosSantosBarreto.pdf: 10141746 bytes, checksum: bb195e9d488fa521161ba0d166675431 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-04T14:32:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_JuvenaldosSantosBarreto.pdf: 10141746 bytes, checksum: bb195e9d488fa521161ba0d166675431 (MD5) / A crescente demanda por informações e, particularmente, o aumento exponencial de redes conectadas à Internet, faz com que as instituições tenham que modernizar suas infraestruturas frequentemente. A sensível limitação do endereçamento disponível desta rede contribui para que essas instituições estudem a implantação da nova versão do protocolo da Internet, o IPv6. A Universidade de Brasília, como grande provedor de acesso e de informações, e procurando manter-se conectada ao maior número de usuários possível e em alta disponibilidade, vê a necessidade de introdução de novas soluções em seu ambiente, mas por ser um ambiente muito complexo e heterogêneo, precisa ater-se a um modelo de implementação que permita execução de uma transição para o IPv6 de forma segura, gradual e suave. Neste trabalho de pesquisa é apresentada uma metodologia para criar um ambiente de experimentos dentro da REDUnB (Rede de Dados da UnB) para implementação do IPv6, analisando aspectos relacionados às técnicas de transição com análises de desempenho destas comunicações. Por meio desta metodologia busca-se uma base para um modelo de migração do ambiente de IPv4 para IPv6 em um ambiente de rede acadêmica heterogênea, com perspectivas concretas de implementação no ambiente REDUnB. / The growing demand for information and, particularly, the exponential increase in the number of networks connected to the Internet, makes the institutions have to modernize their infrastructures often. The sensitive limitation of available addressing this network contributes to these institutions to study the implementation of the new version of Internet protocol, IPv6. The University of Brasilia, as leading provider of access and information, and trying to keep connected to the largest number of users as possible and high availability, see the need to introduce new solutions in your environment, but because it is a very complex environment and heterogeneous, need to concentre to a deployment model that allows implementation of a transition to IPv6 in a secure manner, gradually and smoothly. In this research work presents a methodology to create an environment of experiments within the REDUnB (Data Network of UNB) for IPv6 implementation, analyzing aspects related to the techniques of transition with performance analysis of these communications. Through this methodology seeks to a basis for a model of migration from the environment of IPv4 to IPv6 in a heterogeneous academic network environment, with concrete prospects of implementation in REDUnB environment.

Métodos de docking receptor-ligante são métodos computacionais para a identificação do modo de ligação de moléculas candidatas a fármacos, no sítio ativo de proteínas consideradas como alvos moleculares para o tratamento quimioterápico de doenças. Estes métodos são uma parte importante no Desenho Racional de Fármacos Baseado em Estruturas e possuem grande potencial para auxiliar na descoberta de novos medicamentos. Entretanto, a necessidade da inclusão dos graus de liberdade conformacionais relacionados à flexibilidade molecular, torna o problema de docking complexo e difícil de se resolver computacionalmente. Por outro lado, algoritmos genéticos são métodos computacionais estocásticos inspirados na teoria da evolução de Darwin, que têm sido aplicados com sucesso à uma grande variedade de problemas complexos em ciência e engenharia. O desenvolvimento de métodos de docking mais eficientes e com maior capacidade de predição constitui atualmente uma área de pesquisa altamente ativa. Neste trabalho, foram implementadas e analisadas várias estratégias em algoritmos genéticos (AG's) para o problema de docking receptor-ligante. Uma nova técnica para a preservação de múltiplas soluções foi desenvolvida. O método proposto é baseado na técnica de Seleção por Torneio Restrito (RTS) e tem como objetivo favorecer a preservação dos "nichos" e soluções de melhor qualidade na população. Os métodos implementados foram testados em estudos de "re-docking" e "cross-docking" de inibidores da enzima HIV-1 protease com alto grau de flexibilidade conformacional. Os resultados obtidos mostram que a utilização de técnicas de múltiplas soluções que permitem a preservação de diversidade "útil" podem ser uma ferramenta poderosa no "docking" de ligantes altamente flexíveis, geralmente associados à hipersuperfícies de energia complexas. Estas estratégias aumentam a probabilidade de se encontrar soluções próximas das estruturas determinadas experimentalmente, além de permitir a determinação e posterior investigação de distintos modos de ligação ligante-receptor.

Orientador : Prof. Dr. Luis Carlos Erpen de Bona / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 10/09/2015 / Inclui referências : f. 97-101 / Resumo: O algoritmo Barnes-Hut é um método aproximado amplamente usado para na simulação gravitacional de N-Corpos, que envolve a construção e eaminliamento de árvores esparsas a cada passo de simulação e assim reduzindo a complexidade computacional e possibilitando a solução de problemas práticos de grande escala, A natureza irregular desse código de eaminliamento em árvore apresenta desafios interessantes na sua computação em sistemas paralelos. Desafios adicionais ocorrem nesse tipo de padrão de computação paralela quando se deseja utilizar de maneira eficaz a capacidade computacional de arquiteturas de GPUs (processadores gráficos multieore de propósito geral), Oetrees são estruturas de dados que representam de maneira eficiente as informações de dados espaciais em várias áreas tais como computação científica, computação gráfica, processamento de imagens, dentre outras. Nosso enfoque nesse trabalho é de tratar explicitamente os padrões dinâmicos irregulares de acesso a dados em memória com o remapeamento de dados e transformações de lavouts, dependendo das estruturas acessadas. Também é feito o controle explicito, por programa, de fluxos divergentes de execuções em threads. Apresentamos uma nova estrutura de dados compacta para lavouts de oetrees esparsas, bem como algoritmos paralelos para GPUs, tanto para transformações de lavouts como para eaminliamento paralelo usando a técnica de simulação de "warps"-largos (SWW, Simulated Wide-Warps), Os benefícios de nossas técnicas ocorrem devido à transposição do algoritmo de eamin- nhamento na árvore para execução em padrões mais regulares, possibilitando uma melhor adaptação ao modelo GPU paralelo, A estrutura de dados permite explorar localidades de acessos à memória durante os percursos, ao mesmo tempo conservando espaço em memória eaehe ou em memória compartilhada (scratchpad). Desta forma a memória rápida intra-eore pode ser dedicada a acelerar eaminliamentos. Controle divergência de fluxos também é delimitado de maneira algorítmica, impondo uma execução uniforme na maior parte dos segmentos de execução. Nossos experimentos mostram melhoria de desempenho significativa em relação às soluções em GPU mais conhecidas para este algoritmo. Desenvolvemos um novo algoritmo paralelo eficiente que gera diretamente de uma só vez as oetrees implícitas comprimidas, como um método massivamente paralelo. Este método traz uma nova visão para tratar de forma eficiente com a natureza irregular também presente na construção de oetrees esparsas, O algoritmo proposto de geração massivamente paralela de oetrees esparsas tem aplicação imediata em nossa implementação GPU paralela da simulação Barnes-Hut e em outros métodos de N-eorpos, As técnicas e algoritmos propostos nesta tese também poderão ser aplicadas em outros contextos. Palavras-chave: Algoritmo Massivamente Paralelo para Geração de Octrees; Octrees esparsas; Octree implícita; Probleamas de N-Corpos; Barnes-Hut; GPGPIJ; WarpsLargos Simulados em Software; CIJDA; Algoritmo Paralelo irregular; Algoritmos paralelos; Manycore Computing; Acelerador de Computação; / Abstract: The Barnes-Hut algorithm is a widely used approximation method for the N-Body simulation problem, which involves the construction and traversal of sparse trees at each simulation step and thus reducing the complexity to solve large/praetieal problems. The irregular nature of this tree walking code presents interesting challenges for its computation on parallel systems. Additional problems arise in effectively exploiting the processing capacity of GPU architectures. Octrees are data structures that efficiently represent spatial data in many fields such as scientific computing, computer graphics and image processing, among others. In this work we explicitly deal with dynamic irregular patterns in data accesses with data remapping and data transformation, depending on the data structures being accessed, and by controlling the execution flow divergence of threads. We present a new compact data-strueture for sparse octree layouts, and also GPU parallel algorithms for tree transformation and parallel walking using software Simulated Wide-Warps (SWW), Benefits of our techniques are in transposing the tree algorithm to execute regular patterns to match the GPU parallel model. The data structure allows exploring localities during traversals, at the same time conserving space in caches or scratchpad memory. This way fast intra-eore memory can be dedicated to speed up traversals. Control flow divergence is also algorithmically constrained, enforcing a mostly uniform execution of threads. Our experiments show significant performance improvement over the best known GPU solutions to this algorithm. We have developed a novel efficient parallel algorithm that directly generates entire compressed implicit octrees at once, as a massively parallel method. This method brings new insight on how to efficiently deal with the irregular nature of algorithms for constructing sparse octrees. The proposed algorithm has immediate application to our GPU parallel Barnes-Hut implementation and other N-Body methods. We envision that the techniques and algorithms proposed in this dissertation can also be applied in other contexts. Keywords: Massively Parallel Octree Generation Algorithm; Sparse Octrees; Implicit Octree; N-Body; Barnes-Hut; GPGPU; Software Simulated Wide-Warp; CUDA; Irregular Parallel Algorithm; Parallel algorithms; Many core Computing; Accelerator Computing;

Orientadora : Profª. Drª. Silvia R. Vergilio / Coorientador : Prof Dr. Roberto E. Lopez-Herrejon / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 11/04/2017 / Inclui referências : f. 74-82 / Área de concentração : Ciência da computação / Resumo: Linhas de Produto de Software (LPSs) são famílias de sistemas de software relacionados que são desenvolvidos para um segmento de mercado ou domínio. Comumente, LPSs surgem de um conjunto de variantes existentes, quando a manutenção e/ou evolução individuais tornam-se complexas. Contudo, as abordagens encontradas na literatura para extração de LPS a partir de variantes existentes não dão suporte a modelos de projeto, são parcialmente automatizadas, ou não refletem restrições de domínio em termos de combinação de características. Para lidar com estas limitações, o objetivo deste trabalho é apresentar uma abordagem automatizada para fazer a reengenharia de variantes de modelos em uma LPS, chamada ModelVars2SPL (Variantes de Modelos para Linha de Produto de Software, do Inglês Model Variants to Software Product Line). A entrada para a abordagem é um conjunto de diagramas de classe Linguagem de Modelagem Unificada (UML) e uma lista de características que estes implementam. Todo o processo de reengenharia é coberto, e a saída inclui (i) um Modelo de Características, que representa a combinação de características das variantes de entrada, e (ii) uma Arquitetura de Linha de Produto, que representa uma arquitetura global com características anotadas. O processo de reengenharia da ModelVars2SPL é composto por quatro passos, sendo dois deles apoiados em técnicas baseadas em busca, e os dois outros baseados em algoritmos determinísticos. Não existe a necessidade de especialistas humanos para obter soluções. Para avaliar a abordagem proposta, foi conduzido um experimento para aferir a qualidade das soluções obtidas. A qualidade dos Modelos de Características e das Arquiteturas de Linha de Produto foi medida considerando-se o quão bem as variantes de entrada foram representadas. Além disso, a qualidade das saídas em cada passo da abordagem foi avaliada levando-se em consideração os objetivos do processo de reengenharia. Para a experimentação utilizaram-se dez estudos de caso representando dois cenários diferentes. Os resultados da avaliação mostram que a abordagem consegue obter soluções com alto grau de corretude em termos de representação das variantes de entrada, e que as saídas dos passos estão de acordo com as fases do processo de reengenharia. Com base em um exemplo de uso de uma solução mostra-se como os artefatos de LPS obtidos facilitam a atividade de manutenção. Palavras-chave: Reúso, Reengenharia, Linha de Produto de Software, Extração de LPS, Engenharia de Software Baseada em Busca. / Abstract: Software Product Lines (SPLs) are families of related software systems developed for specific market segments or domains. SPLs commonly emerge from sets of existing variants when their individual maintenance and/or evolution become complex. However, current approaches for SPL extraction from existing variants do not support design models, are partially automated, or do not reflect domain constraints in terms of feature combinations. To tackle these limitations, the goal of this work is to present an automated approach to reengineer model variants into an SPL, called ModelVars2SPL (Model Variants to Software Product Line). The input of the approach is a set of Unified Modeling Language (UML) class diagrams and the list of features they implement. All the reengineering process is covered, and the output includes (i) a Feature Model, which represents the combinations of features of the input variants, and (ii) a Product Line Architecture, which represents a global architecture with feature-related annotations. The reengineering process of ModelVars2SPL is composed of four steps, two of them rely on searchbased techniques and the others are based on deterministic algorithms. There is no need for human experts for obtaining solutions. We conducted an experiment to evaluate the quality of the solutions obtained with the proposed approach. The quality of the FMs and PLAs was measured by considering how well these artifacts represent the input variants. Furthermore, we evaluate the quality of the outputs in each step of the approach taking into account the goals of the reengineering process. For the experimentation we used ten case studies representing two di_erent scenarios. The results of the evaluation show that the approach can obtain solutions with high degree of correctness in terms of representing the input variants, and that the outputs of the steps are in accordance to the phases of the reengineering process. Based on an example of use we show how the obtained FM and PLA make easier the maintenance activity. Keywords: Reuse, Reengineering, Software Product Line, SPL extraction, Search-Based Software Engineering.

Orientador : Profª. Drª. Aurora Trinidad Ramirez Pozo / Coorientador : Prof. Dr. Roberto Santana Hermida / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 20/02/2017 / Inclui referências : f. 45-50 / Área de concentração: Ciência da computação / Resumo: Pesquisas apontam que, em problemas de otimização mono-objetivo, a capacidade de busca dos algoritmos de estimação de distribuição é fortemente influenciada pelo método de seleção que implementam. O mesmo se observa em problema de otimização multi-objetivo, isto é, os métodos de seleção e as estratégias de substituição desempenham papel importante. No entanto, esta relação entre modelos probabilísticos e os métodos de seleção não tem sido alvo de pesquisas ainda. Neste trabalho, é abordada esta questão avaliando algumas variantes de estratégias de seleção e diferentes modelos probabilísticos. Isto permite detectar possíveis interações entre esses dois componentes dos algoritmos evolutivos multi-objetivo. Especialmente, foram utilizadas as estratégias de seleção utilizadas nos algoritmos NSGA-II, SPEA2 e IBEA, e os modelos probabilísticos implementados como parte do UMDA e CMA-ES, bem como o operador de crossover (SBX). Dois conjuntos de problemas de benchmark para o contexto multi-objetivo com diferentes características são usados para a análise, são eles: problemas da família DTLZ e da ferramenta COCO recentemente introduzida. Os resultados mostram que utilizar modelos probabilísticos tem uma vantagem sobre o operador genético tradicional, desconsiderando o método de seleção aplicado. Entretanto, os resultados obtidos também mostram que alguns métodos de seleção apresentam um melhor desempenho quando aplicados em conjunto com MOEDAs. Palavras-chave: Algoritmos de Estimação de Distribuição, Problemas de Otimização Multi- Objetivo, Algoritmos Evolutivos Multi-Objetivo, Métodos de Seleção. / Abstract: Researches point that, in mono-objective optimization problems, the search capability of estimation of distribution algorithms is strongly influenced by the selection method they implement. The same is true in multi-objective optimization problem, that is, the selection methods and replacement strategies play an important role. However, this relationship between probabilistic models and selection methods has not been the subject of research yet. In this work, this question is approached by evaluating some variants of selection strategies and different probabilistic models. This allows to detect possible interactions between these two components of the multi-objective evolutionary algorithms. In particular, we used the selection strategies used in the NSGA-II, SPEA2 and IBEA algorithms, and the probabilistic models implemented as part of the UMDA and CMA-ES, as well as the crossover operator (SBX). Two sets of benchmark problems for the multi-objective context with different characteristics are used for the analysis, they are: problems of the DTLZ family and the recently introduced COCO framework. The results show that using probabilistic models has an advantage over the traditional genetic operator, disregarding the applied selection method. However, the obtained results also show that some selection methods present a better performance when applied in conjunction with MOEDAs. Keywords: Estimation of Distribution Algorithms, Multi-Objective Optimization Problems, Multi-Objective Evolutionary Algorithms, Selection Methods.

Orientador : Prof. Dr. Eduardo Cunha de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 24/02/2017 / Inclui referências : f. 41-43 / Área de concentração: Ciência da computação / Resumo: Em Database Cracking, uma coluna de banco de dados se organiza fisicamente, de maneira autônoma, em partições, um índice é então criado para otimizar o acesso a essas partições. A árvore AVL é a estrutura de dados utilizada para implementar esse índice. Contudo, em termos de cache, ela é particularmente ineficiente para consultas de intervalos, já que seus nós acessados apenas algumas vezes e os nós frequentemente acessados estão espalhados por toda a árvore. Esse trabalho apresenta a Self-Pruning Splay Tree (SPST) que é uma estrutura de dados capaz de reorganizar os dados mais e menos acessados, melhorando o tempo de acesso para as partições mais acessadas. Para cada consulta de intervalo, a SPST rotaciona para a raiz os nós que apontam para os valores do predicado da consulta e o valor médio do intervalo. Eventualmente, os nós mais acessados da árvore irão permanecer próximos a raíz, melhorando a utilização da CPU e a atividade de cache. Os nós menos acessados permanecerão próximos às folhas e serão removidos para limparmos dados que não são utilizados, diminuindo o tamanho do índice e obtendo custos de leitura e atualização menores. Palavras-chave: Database Cracking, Índice para Cracking , Árvore Splay. / Abstract: In database cracking, a database is physically self-organized into cracked partitions with cracker indices boosting the access to these partitions. The AVL Tree is the current data structure of choice to implement cracker indices. However, it is particularly cache-inefficient for range queries, because the nodes accessed only for a few times (i.e, "Cold Data") and the most accessed ones (i.e, "Hot Data") are spread all over the index. This work presents the Self-Pruning Splay Tree (SPST) data structure to index database cracking and reorganize "Hot Data" and "Cold Data" to boost the access to the cracked partitions. To every range query, the SPST rotates to the root the nodes pointing to the edges and to the middle value of the predicate interval. Eventually, the most accessed tree nodes remain close to the root improving CPU and cache activity. On the other hand, the least accessed tree nodes remain close to the leaves and are pruned to clean up unused data in order to diminish the storage footprint with significant improvements: smaller lookup/update costs. Keywords: Database Cracking, Cracker Index, Splay Tree.

Orientador : Dr. Fabiano Silva / Co-orientador : Dr. Marcos Soares Barbeitos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 23/02/2016 / Inclui referências : f. 75-80 / Resumo: Desde que Charles Darwin revolucionou a biologia em 1859 com "A Origem das Espécies", a árvore da vida vem crescendo e seus ramos são gradativamente preenchidos e catalogados. Inicialmente um esforço exclusivo da Biologia, tal atividade recebeu reforço da estatística para validação de seus modelos evolutivos e também da computação para acelerar a análise. A reconstrução de ancestrais hipotéticos dos organismos de interesse é de suma importância para a compreensão das forças que guiam a evolução das espécies e essa atividade ganhou especial interesse com o aprimoramento da tecnologia de sequenciamento de DNA. Atualmente existem vários métodos focados nessa tarefa, que recebem características dos organismos de interesse, morfológicas ou genéticas, e produzem como resultado uma árvore filogenética representando a história evolutiva dos organismos estudados. Este trabalho descreve a implementação computacional de um desses métodos, desenvolvido por Vladimir Minin e Marc Suchard, que fornece não só a história evolutiva, mas um detalhamento das transições entre os diferentes organismos ao longo dos ramos na árvore. Esse método possui como diferencial o fato de ser analítico, eliminando assim a necessidade de simulações, que apresentam problemas com erros de aproximação e falta de critérios claros para uma convergência apropriada. A principal contribuição do trabalho é uma implementação de alto desempenho do método em um pacote de software para o sistema R, contendo não somente uma implementação livre e eficiente, mas também ferramentas gráficas para análise de seus resultados. / Abstract: Since Charles Darwin permanently revolutionized biology in 1859 with the "The Origin of Species" the tree of life has been growing and its branches are gradually fulfilled and cataloged. Initially, and effort exclusive of biology, such activity has recently being reinforced by statistics in order to validade its evolutionary models and also by computer science, to improve the calculation process. The reconstruction of ancestral states of organisms is of utmost importance to comprehend the guiding forces of evolution and this task has gained special interest with the improvement of the technics to decode DNA and genome sequencing. Currently, there are several methods focused on this task that receive traits of organisms of interest, which can be based on its behaviour or genetics, and produce as a result a phylogenetic tree representing the evolutionary history of the studied organisms. This work describes the computer implementation of one of this methods, developed by Vladimir Minin and Marc Suchard, which provides not only the evolutionary history but also a breakdown of the transitions among the different organisms within the tree. What sets it apart from all different available methods is its characteristic of being analitical, not relying on simulations, which are subject to aproximation errors.

Orientadora : Profª. Drª. Silvia Regina Vergilio / Co-orientadora : Profª. Drª. Thelma Elita Colanzi Lopes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 23/10/2014 / Inclui referências / Resumo: Padrões de projeto visam a melhorar o entendimento e o reúso de arquiteturas de software. No projeto baseado em busca eles têm sido aplicados com sucesso por meio de operadores de mutação em processos evolutivos. No contexto de Arquiteturas de Linha de Produtos (ALPs), alguns trabalhos têm aplicado padrões de projeto manualmente, mas não existem abordagens baseadas em busca que considerem o uso destes padrões. Tornar este uso possível é o objetivo deste trabalho, que introduz uma forma automática para aplicação de padrões de projeto por meio de um operador de mutação na abordagem Multi-objective Optimization Approach for PLA Design (MOA4PLA). A ideia é que esta aplicação não gere anomalias na arquitetura e garanta que estes padrões sejam aplicados em escopos realmente propícios para suas aplicações. Para isso, foi realizada uma análise de viabilidade para determinar quais padrões do catálogo GoF (Gang of Four) são aplicáveis no contexto da MOA4PLA. Um operador de mutação é proposto para ser utilizado neste contexto, de modo a aplicar estes padrões de projeto em ALPs durante o processo evolutivo utilizando métodos de verificação de escopos e aplicação de padrões. O operador de mutação foi implementado no módulo OPLA-Patterns da ferramenta OPLA-Tool, que dá suporte a abordagem MOA4PLA. Experimentos foram configurados e executados em ALPs reais para avaliar quantitativamente e qualitativamente os resultados obtidos. Os resultados mostram que a aplicação de padrões de projeto permite a obtenção de arquiteturas com melhores valores em métricas de software resultando em uma maior diversidade de soluções para que o arquiteto possa escolher qual delas mais se adequa aos seus objetivos. Portanto, aplicar padrões de projeto por meio do operador proposto contribui positivamente para o projeto de ALP. / Abstract: Design patterns aim at improving the understanding and reuse of software architectures. In the search-based design they have been successfully applied by mutation operators in the evolutionary process. In the software Product Line Architecture (PLA) context, some works have manually applied design patterns, but there are no search-based approaches that take into account the use of these patterns. To make this use possible is the goal of this work, which introduces an automated way for the application of design patterns through a mutation operator in the MOA4PLA approach (Multi-objective Optimization Approach for PLA Design). The goal is to avoid the introduction of architectural anomalies and to ensure that these patterns are applied only in feasible scopes. To this end, a feasibility analysis was conducted to determine which patterns of the GoF (Gang of Four) catalog could be applied in the context of MOA4PLA. A mutation operator is proposed in order to apply feasible design patterns in PLAs during the evolutionary process. The operator uses scope verification and design patterns application methods. The mutation operator was implemented in the OPLA-Patterns module of OPLA-Tool, which supports the MOA4PLA approach. Experiments were configured and executed in real PLAs to quantitatively and qualitatively evaluate the results. The results showed that the application of design patterns allows the generation of architectures with better values of the software metrics. A greater diversity of solutions was obtained, then the architect can choose which one best fits his/her objectives. Therefore, the application of design patterns using the proposed operator contributes positively to the PLA design.

Orientador : Prof. Dr. Renato José da Silva Carmo / Coorientador : Prof. Dr. André Luís Vignatti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 26/02/2016 / Inclui referências : f. 55-57 / Resumo: A teoria dos grafos é um ramo da matemática utilizada para modelar e representar um conjunto de elementos e suas relações, além de ser muito utilizada na resolução de problemas computacionais. Um grafo pode representar diversos sistemas naturais e digitais como ligações proteicas, redes sociais, conexões digitais, entre outras. Essas redes contêm diversas características, uma dessas é a distribuição de grau dos vértices. Muitos grafos do mundo real apresentam em sua estrutura uma distribuição de grau que segue uma lei de potência (Power Law), o que informalmente significa que existem poucos vértices de grau elevado, enquanto muitos vértices apresentam grau baixo. Dentro dos problemas clássicos algorítmicos, estamos interessados em problemas computacionalmente difíceis de serem resolvidos e que pertencem à classe NP-Difícil, especificamente o problema da cobertura por vértices mínima em grafos que apresentam uma distribuição de grau lei de potência. Assim, é apresentado neste trabalho um método inspirado em regras de redução ao núcleo do problema. Os resultados obtidos sugerem ser uma boa heurística de aproximação da solução _ótima, além de reduzir significativamente o tempo computacional na resolução do problema da cobertura por vértices. Palavras-chave: Grafos, Cobertura por Vértices, Regras de redução, Lei de Potência. / Abstract: Graph theory is a branch of mathematics used to model and represent a set of elements and their relationships, which is also often used to solve computational problems. A graph can represent various natural and digital systems, such as: protein binding, social networks, digital connections, among others. Those networks contain diverse characteristics, which one of these is the degree of the distribution of the vertices. Many graphs of the real world have in their structure a degree of distribution following a power-law, where informally means that there are few high degree vertices, while many other vertices have a low degree. Within the algorithmic classic problems, we are interested in computationally difficult problems to be solved and which belong to the NP-Hard class, specifically the problem of minimum vertex cover in graphs, that have a power-law degree distribution. Thus, this work presents a method based on reduction rules to the core of the problem. The achieved results indicate that it is a good approximation heuristic from the optimal solution, in addition to be a technique that a significantly reduces on the computational time to solve the problem of minimum vertex cover. Keywords: Graph, Vertex Cover, reduction rules, Power Law.

Orientador : Andrey Ricardo Pimentel / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 01/09/2017 / Inclui referências : p. 167-175 / Resumo: Os estilos de aprendizagem (EA) referem-se a preferências individualizadas de uma pessoa, em relação aos modos e formas que ela prefere aprender no processo de ensino e aprendizagem. O conhecimento dos estilos de aprendizagem permite fazer proposições para o ensino rearranjando os métodos instrucionais e as estratégias de aprendizagem. Uma das possibilidades de realizar isso é através da apresentação do conteúdo do objeto de aprendizagem (OA) usando o conhecimento sobre o estilo de aprendizagem do aluno. Isso permite oferecer aos alunos recursos educacionais digitais adaptados as suas preferências individuais de aprendizagem. Pois acreditamos que a criação de novas formas/formatos de apresentação dos conteúdos dos objetos de aprendizagem levando em consideração o EA do aluno, pode gerar uma motivação maior por parte do aluno no uso desse tipo de recurso educacional, no caso o OA, pois os alunos receberiam esse recurso adaptado de acordo com as suas preferências individuais de aprendizagem. Neste contexto, foram investigados e estudados a teoria dos EA e os seus modelos, além dos princípios da Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimídia (TCAM), pois eles ajudam a evitar o uso inadequado de recursos nos mais variados formatos, que podem acarretar na distração e desmotivação do aluno no uso desse tipo de recurso, podendo causar insucesso no processo de aprendizagem, e foram usados para melhorar a adaptação da apresentação dos conteúdos do OA. Foram mapeadas e associadas as características mais relevantes dos EA, com as formas mais adequadas de apresentação do conteúdo do OA para cada EA, para definir a composição do modelo de adaptação da apresentação de conteúdos do OA considerando os estilos de aprendizagem (AdaptCOAEA). Foi criado um protótipo do OA com a interface adaptada com base no EA, a partir do modelo criado para avaliação das abordagens usadas através de experimentos com alunos. Os resultados obtidos das medidas subjetivas de satisfação e de respostas emocionais do aluno, e de aspectos da usabilidade em relação a interface do OA, demonstraram que o AdaptCOAEA atingiu os resultados almejados, em relação a adequação da interface do OA de acordo com os estilos do modelo de Felder-Silverman. Portanto os resultados obtidos com essa pesquisa também espera trazer contribuições futuras no sentido de possibilitar o aumento da motivação e satisfação no uso de OA adaptados, como recurso educacional no processo de aprendizagem, tanto pelo professor como para o aluno, através do fornecimento e recebimento desses recursos educacionais, adequados as preferências individuais de aprendizagem do aluno. Palavras-chave: Estilo de Aprendizagem, Adaptação, Objeto de Aprendizagem. / Abstract: Learning styles (LS) refer to a person's individual preferences in respect to the ways and forms they prefer to learn in the teaching and learning process. Knowledge of learning styles allows to make propositions for teaching by rearranging instructional methods and learning strategies. One of the possibilities to accomplish this is through the presentation of the object learning (LO) content using knowledge about the learner's learning style. This allows students to offer digital educational resources tailored to their individual learning preferences. Because we believe that the creation of new forms / formats of presentation of the contents of the learning objects taking into account the student's learning, can generate a greater motivation on the part of the student in the use of this type of educational resource, in this case the LO, since the Students would receive this resource tailored to their individual learning preferences. In this context, the LS theory and its models, as well as the principles of the Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML), were investigated and studied, since they help to avoid the inappropriate use of resources in the most varied formats, which can lead to distraction and demotivation of the student in the use of this type of resource, what could cause failure in the learning process, and were used to improve the adaptation of the presentation of LO contents. The most relevant characteristics of the LS were mapped and associated with the most appropriate forms of presentations of the content of the LO for each LS, to define the composition of the adaptation model of LO content presentation considering the learning styles (AdaptCOAEA). A prototype of the LO with the interface adapted based on the LS was created, from the proposed model for evaluation of the approaches used through experiments with students. The results obtained from the subjective measures of satisfaction and emotional responses of the student, and aspects of usability in relation to the LO interface, demonstrated that AdaptCOAEA achieved the desired results, in relation to the adequacy of the LO interface according to the styles of the Felder-Silverman Model. Therefore, the results obtained with this research also hope to bring future contributions in order to increase motivation and satisfaction in the use of adapted LO as an educational resource in the learning process, both by the teacher and the student, through the provision and reception of these educational resources appropriate to individual student learning preferences. Keywords: Learning Style, Adaptation, Learning Object.