A recuperação por retorno baseada em checkpointing é largamente usada como técnica de tolerância a falhas. O modelo complexo de sistemas distribuídos tem motivado o desenvolvimento de diversos algoritmos na tentativa de encontrar soluções mais simples e eficientes. Os processos que formam o sistema distribuído podem coordenar suas operações para garantir que o conjunto de checkpoints locais componha um estado global consistente (linha de recuperação). A partir desse estado, no caso de ocorrência de falhas, o sistema pode ser recuperado e a computação retomada a partir de um momento anterior ao da manifestação da falha, evitando o retrocesso para o estado inicial da computação e prevenindo a ocorrência de prejuízos com a perda de todo processamento até então realizado. No Grupo de Tolerância a Falhas da UFRGS foi proposto recentemente um algoritmo que é voltado para aplicações que executam em sistemas distribuídos assíncronos que se comunicam exclusivamente pela troca de mensagens. Ele opera com salvamento coordenado de checkpoints (não bloqueando as aplicações) e prevê o tratamento de mensagens órfãs e perdidas. Os mecanismos do algoritmo sugerem que nenhuma alteração deveria ser realizada no código das aplicações, criando a possibilidade de implementação transparente sob o ponto de vista dos usuários e dos programadores das aplicações. Como o algoritmo não requer o bloqueio das aplicações, a sobrecarga imposta pelos mecanismos à execução livre de falhas é pequena. Além disso, o processo de recuperação tende a ser efetuado rapidamente, uma vez que é garantida a existência de uma linha de recuperação consistente, facilmente identificada Este trabalho apresenta as decisões de projeto, a implementação, os resultados e a avaliação de desempenho desse algoritmo. A avaliação das alternativas de implementação resultou na decisão de uma implementação então realizada diretamente sobre o sistema operacional Linux, sem recorrer a protocolos auxiliares para garantir a execução dos serviços e sem a necessidade de adaptações no código das aplicações nem no código do sistema operacional. Adicionalmente, os resultados comprovaram a expectativa inicial de que o algoritmo causaria pouca sobrecarga no sistema (menos de 2%), embora ele ainda apresente alta dependência do tamanho dos checkpoints salvos.

Neste trabalho desenvolve-se um estudo numérico do fluxo de ar em torno da geometria de um pára-quedas tradicional simplificado, para alguns valores de Reynolds. O método baseia-se na solução das equações incompressíveis de Navier- Stokes discretizadas pelo método de diferenças finitas e integradas pelo método de Runge-Kutta. Utiliza-se o método dos contornos virtuais para representar a geometria numa malha cartesiana e o método de otimização não-linear dos poliedros flexíveis para otimização do coeficiente de arraste calculado através do código de dinâmica de fluidos computacional; esteé um método de busca multivariável, onde o pior vértice de um poliedro com n + 1 vérticesé substituído por um novo.

A literatura aponta diversas vantagens para o uso de atividades experimentais (AE) e de atividades computacionais (AC) no ensino de Física. Estudos mais recentes têm concluído que a combinação desses dois recursos pode ser ainda mais eficaz do que quando usados isoladamente. No entanto, raros são os professores que exploram tais estratégias didáticas em suas aulas com frequência e de forma adequada. O objetivo geral deste trabalho é investigar as causas que levam os professores da educação básica a desprezarem as AE e as AC e a muitas vezes utilizar esses recursos de forma inadequada. Para isso, buscamos investigar quais são as principais crenças dos professores em relação a essas estratégias e seus possíveis usos combinados, assim como suas atitudes frente à aplicação dessas estratégias no ensino de Física. Resumidamente, procuramos responder às seguintes questões de pesquisa: i) Como professores da educação básica percebem e exploram as AE e as AC no ensino de Física? ii) Que vantagens e limitações são por eles apontadas quanto ao uso de tais recursos e como eles percebem suas possíveis combinações? Para responder a tais questões, adotamos a estratégia de estudos de caso amparando-nos nas orientações metodológicas de Yin e utilizamos, no último dos estudos realizados, a “Teoria do Comportamento Planejado” de Ajzen. Para a investigação, foram realizados três estudos de caso exploratórios que envolveram, respectivamente, 52 alunos de um mestrado profissional, 64 alunos de uma curso de especialização e 53 outros professores de Física em exercício. Os resultados mostraram que os docentes atribuem grande importância ao uso de AE no ensino de Física; já em relação às AC, apesar de considerarem que podem ser muito úteis, não atribuem a mesma importância do que às AE. Pode-se concluir também que, de modo geral, os professores não apresentam um sólido conhecimento sobre o uso de AE e AC, apresentando dificuldades para, principalmente, destacar suas limitações. Poucos deles percebem a necessidade de estratégias didáticas adequadas para que as AE e as AC efetivamente contribuam para a aprendizagem de Física. Em relação ao uso integrado de AE e AC, os resultados mostraram professores mais próximos do uso isolado desses recursos, defendendo que apenas um deles é suficiente para se ensinar Física, do que do uso combinado deles, explorando as vantagens de ambas estratégias didáticas. / The literature points out several advantages to the use of experimental activities (EA) and computational activities (CA) in physics education. Recent studies have concluded that combining these two resources can be even more effective than using just one of them. However, rare are the teachers who explore such didactical strategies in their classes frequently and properly. The aim of this study is to investigate the causes that lead teachers of basic education to despise or use inappropriately EA and CA . For this, we investigated what are the main beliefs of teachers in relation to these strategies and their possible integration, as well as their attitudes to implementing these strategies in physics teaching. In short, we tried to answer the following research questions: i) How the basic education teachers perceive and explore the AE and AC in the teaching of physics? ii) What are the advantages and limitations outlined for them in the use of such resources and how they perceive their combinations? To answer these questions, we adopted the strategy of case studies grounded in the methodological framework of Robert Yin and the "Theory of Planned Behavior" of Icek Ajzen. For this investigation, there was carried out three exploratory case studies that involved, respectively, 52 students of a professional master's degree, 64 students from a specialization course and 53 other physics teachers in service. The results showed that teachers attribute great importance to the use of EA in the physics teaching; however with respect to CA they do not attribute the same importance, although they consider that CA can be very useful. We conclude also that, in a general way, teachers do not have a solid knowledge about the use of CA and EA, presenting difficulties to highlight its limitations. Few of them realize the need for appropriate teaching strategies for the EA and CA that might effectively contribute to the learning of physics. Regarding the integrated use of CA and EA, the results showed teachers closer to the isolated use of these resources, arguing that only one of them is enough to teach physics, instead of explore the advantages of combining both recourses.

Partículas auto-propelentes são usadas para simular agregados celulares em um modelo onde as forças de adesão entre as células são homogêneas e apenas as diferenças de motilidade celular são usadas como indutores da segregação. Na formulação do modelo também é incluída a tendência das células orientarem sua velocidade na direção do movimento das células vizinhas. Duas variantes do modelo são exploradas e as condições sob as quais diferenças de motilidade celular podem produzir segregação são mapeadas em um diagrama de parâmetros. Nos casos onde há segregação, ajustam-se formas funcionais para os parâmetros que medem o crescimento dos agregados com intuito de estabelecer comparação com os modelos baseados em adesão diferencial. / Self-propelled particles are used to simulated cell aggregates in a model considering homogeneous adhesion forces between cells and using only motility differences as segregation drivers. The tendency of cells to follow their neighbors is also included in the formulation. Two model variants are explored and the conditions on which motility differences may produce segregation are mapped in a parameter diagram. In the cases where segregation happens, the functional form of the parameters measuring cluster growth are determined in order to establish comparison with models based on differential adhesion.

Na literatura encontram-se inúmeros relatos sobre fatores negativos associados ao ensino de laboratório didático e ao uso do computador em sala de aula. Tendo isso em vista, buscamos integrar atividades computacionais com experimentais, visando a minimização dos fatores negativos de ambas atividades. Para investigar essa integração concebemos, implementamos e avaliamos uma proposta didática baseada nas teorias de aprendizagem de Ausubel e Vigotski e a visão epistemológica de Bunge sobre modelos teóricos. Tal proposta leva em conta que há diferentes maneiras de integrar experiência e recursos computacionais e que a eficácia desses recursos não depende apenas das suas características inerentes, mas, especialmente, das estratégias didáticas. Em um primeiro estudo, realizado a partir de uma metodologia predominantemente quantitativa, avaliou-se o desempenho de alunos que trabalharam com atividades de simulação e modelagem computacionais no estudo de circuitos elétricos, utilizando o software Modellus, comparado com o de alunos que tiveram apenas o sistema tradicional de ensino. Os resultados quantitativos mostram que houve melhorias estatisticamente significativas no desempenho dos alunos do grupo experimental, quando comparado aos alunos do grupo de controle (método tradicional de ensino). Na sequência, desenvolvemos dois estudos, adotando uma metodologia qualitativa do tipo estudo de casos exploratório com o propósito de levantar proposições norteadoras para embasarem um quarto estudo, em que investigamos formas de integração entre atividades computacionais e experimentais de modo a torná-las complementares, auxiliando os alunos a atingirem uma aprendizagem significativa de conceitos de Física e compreenderem algumas ideias sobre modelos científicos. Os resultados, do quarto estudo, mostram que a integração entre esses dois tipos de atividades pode proporcionar aos alunos uma visão epistemológica mais adequada sobre os papéis dos modelos teóricos, do laboratório e do computador, e promover a interatividade e o engajamento dos alunos em seu próprio aprendizado, transformando a sala de aula em um ambiente propício para uma aprendizagem significativa. Supomos que a adaptação e implementação de nossa proposta didática no ensino de Eletromagnetismo em nível de Física Geral possa contribuir para os alunos atingirem uma visão mais adequada sobre a natureza da Ciência e uma melhor aprendizagem conceitual. Apontamos como perspectiva futura a implementação e avaliação em outros conteúdos de Física, com melhorias no que diz respeito a incertezas experimentais e às noções de ordens de grandezas. / In the literature there are numerous reports of negative factors associated with the teaching of laboratory and the use of computers in the classroom. With this in mind, we seeked to integrate experimental activities with computational ones in order to minimize the negative factors of both kinds of activities. To investigate this integration we designed, implemented and evaluated a didactical approach based on Ausubel’s meaningful learning theory, Vigostki’s social-interaction theory and Bunge’s epistemological view about scientific models and science development. This approach took into account that there are different ways to integrate experiments and computational resources, and the effectiveness of these resources does not depend only on their inherent characteristics, but especially on the teaching strategies. In a first study, from a predominantly quantitative research methodology, we evaluated the performance of students that worked with simulation and modeling computational activities in the study of electric circuits, using the software Modellus, compared to students submitted only to the traditional system of education. The quantitative results show that there was a statistically significant improvement in the experimental group students’ performance when compared to the control group, submitted only to the traditional teaching method. Following, we developed two exploratory case studies, adopting a qualitative research methodology to generate guiding propositions for future studies. In a fourth study, we investigated ways to integrate computational and experimental activities to make them complementary, helping students to achieve a meaningful learning of physics concepts and understand some ideas about scientific models. The results show that the integration between these two kinds of activities can provide for the students a more appropriate epistemological perspective of the roles of i) theoretical models in physics and ii) experimental and computational activities in the learning processes. encouraging the interactivity and engagement of the students with their own learning and transforming the classrooms in an environment suitable for a meaningful learning. We assume that the adaptation and implementation of our didactical approach in teaching electromagnetism, at the level of Introductory College Physics, can help students to achieve a more adequate view of the nature of science and a better conceptual learning. We point out as future prospects the implementation and evaluation of this approach to physics teaching in other areas of physics, with improvements in respect to experimental uncertainties and the notions of orders of magnitude.

O ensino de Física inicia ainda nas séries iniciais do Ensino Fundamental, como parte do conteúdo denominado Ciências. Desta introdução dos primeiros conceitos físicos depende grande parte do ensino de Física subseqüente. Porém, a maioria dos professores das séries iniciais do Ensino Fundamental não tem formação adequada para promover este primeiro contato de estudantes com a Física. Então, foi desenvolvido um programa de qualificação que visa dar instrumentos aos professores para que desempenhem, de uma maneira mais adequada, este princípio de educação em Física. O programa é estruturado em quatro módulos, que contemplam diversos instrumentos e estratégias pedagógicas. Cada módulo começa com aulas de laboratório, seguido de uma interação em sala de aula com textos especialmente produzidos para o projeto. Estes textos abordam história da Ciência, Física do cotidiano e discussão de conceitos físicos. Por fim, cada módulo utiliza recursos multimídia, que vêm sendo produzidos por vários autores para enriquecer o ensino de Física e que estão disponíveis na internet. A aplicação do programa se deu através de um curso de extensão da UFRGS ministrado para um grupo de doze professoras do Colégio São Bento, em Criciúma, SC, e de um minicurso ministrado no II Encontro Estadual de Ensino de Física no Instituto de Física da UFRGS. Os professores do Colégio São Bento aplicaram os conteúdos de Física aos alunos das séries iniciais do Ensino Fundamental através de oficinas intituladas “Física para Crianças” e fizeram adaptações, quando necessárias, para adequar os conteúdos e estratégias aos interesses e características dos estudantes. A avaliação dessa aplicação do projeto foi feita através de entrevistas com os professores e de testes respondidos pelos alunos. / The teaching of physics starts in the initial series of elementary school, as a part of science content. By the introduction of the first physics conceptions will depends a big part of the teaching of subsequent physics. But a lot of teachers of initial series of elementary school don’t have the appropriate knowledge to promote this first contact of the students with the physics. Then was developed a qualification program to focus on instruments to the teachers to perform more adequately this beginning of education in physics. The course is structured in four modules that including several instruments and pedagogic strategies. Each module starts with laboratories class followed by interaction in the class with texts specially produced for the project. These texts approach science history, quotidian physics and discussion of concepts. At the end each module uses multimedia resources which had been produced by various authors to improve the teaching of physics, which are available in the internet. The program occurred with a course of extension at UFRGS and was then ministered by a group of twelve teachers of São Bento School, in Criciúma, SC, and by a minicourse ministered at the II State Meeting of Teaching of Physics in the Physics Institute of UFRGS. The teachers of São Bento School applied the content of physics to the children by workshops entitles “Physics to Children” and made adaptation, when necessary, to adequate the content and strategies to the interests and characteristics of students. The assessment of project application was analyzed by interview with the teachers and by tests applied with students.

Submitted by Marcos Samuel (msamjunior@gmail.com) on 2017-02-09T12:08:18Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Luis Carlos Moreno.pdf: 1851298 bytes, checksum: f9907551df010d1d88bf2f0c7996d153 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-09T14:46:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Luis Carlos Moreno.pdf: 1851298 bytes, checksum: f9907551df010d1d88bf2f0c7996d153 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T14:46:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Luis Carlos Moreno.pdf: 1851298 bytes, checksum: f9907551df010d1d88bf2f0c7996d153 (MD5) / Para modelar o problema, é usada a abordagem de Euler-Lagrange. A qual se aplicou a um kit experimental nomeado Ball-Balancer, de modo que pudera-se obter um conjunto de equações dinâmicas que representem, no espaço de estados, seu comportamento dinâmico completo. Algumas suposições foram feitas sobre a situação experimental para evitar assim uma excessiva complexidade e ter que lidar posteriormente com fortes não linearidades que tornarem ao modelo num caso de estúdio difícil de aplicar. Um esquema de controle adaptativo direto é aplicado a um kit Ball-Balancer, usado como planta não linear. A estabilidade do sistema em malha fechada, e o seu desempenho no rastreamento são discutidos sob o enfoque de Lyapunov, também a obtenção de uma lei de controle adequada, assumindo parâmetros conhecidos, posteriormente, utilizando a mesma metodologia foi obtido um conjunto de equações de adaptação de parâmetros que procuram precisão no seguimento do sinal, em presença de não linearidades desconhecidas. A aplicabilidade e funcionamento do algoritmo de controle desenvolvido é implementado por meio de simulação, utilizando Matlab e Simulink para executar o controlador não linear sob uma abordagem de Controle Adaptativo por Modelo de Referência (MRAC), obtendo alguns resultados satisfatórios, como a teoria prever.

Submitted by Kleber Silva (kleberbs@ufba.br) on 2017-05-30T21:07:39Z No. of bitstreams: 1 Tese - Allan Edgar.pdf: 1175001 bytes, checksum: 05b3225aca4c54ed2100838c6ad4fbf1 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-01T12:00:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese - Allan Edgar.pdf: 1175001 bytes, checksum: 05b3225aca4c54ed2100838c6ad4fbf1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T12:00:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese - Allan Edgar.pdf: 1175001 bytes, checksum: 05b3225aca4c54ed2100838c6ad4fbf1 (MD5) / Sistemas distribuídos são usualmente caracterizados por um conjunto de processos residentes em sítios variados de uma rede de computadores e que se comunicam através de canais de comunicação. Processos e canais são caracterizados por comportamentos temporais síncronos ou assíncronos a depender dos recursos subjacentes (sistemas operacionais e subsistema de comunicação). Diferentemente dos sistemas convencionais, as características temporais dos sistemas híbridos e dinâmicos variam com o tempo, de acordo com a disponibilidade de recursos e ocorrência de falhas. Tais sistemas estão se tornando cada vez mais comuns nos dias de hoje devido à crescente diversidade, heterogeneidade e onipresença das redes e dispositivos computacionais. Devido à sua grande complexidade, tais sistemas são difíceis de serem testados ou verificados. Nesta tese, introduzimos um novo ambiente de simulação para tais ambientes, onde diversos modelos de falhas e comportamentos temporais podem ser associados dinamicamente a processos e canais de comunicação. Tal ambiente fora utilizado no desenvolvimento e na avaliação de desempenho de diversos protocolos distribuídos, como, por exemplo, de um protocolo de comunicação em grupo adequado à ambientes híbridos e dinâmicos, onde é possível adaptar o comportamento dos algoritmos conforme o estado percebido do sistema (self-aware), de um protocolo de comunicação em grupo auto-configurável e de uma versão adaptativa do clássico protocolo PBFT, utilizado para replicação ativa de estado em ambientes sujeitos a falhas bizantinas.

Submitted by Kleber Silva (kleberbs@ufba.br) on 2017-05-30T21:13:49Z No. of bitstreams: 1 Tese - Artur kronbauer.pdf: 3711111 bytes, checksum: 0893116dd63db0adde369f66d35d7de9 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-01T12:14:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese - Artur kronbauer.pdf: 3711111 bytes, checksum: 0893116dd63db0adde369f66d35d7de9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T12:14:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese - Artur kronbauer.pdf: 3711111 bytes, checksum: 0893116dd63db0adde369f66d35d7de9 (MD5) / A onipresença de novas tecnologias associada a diferentes formas de interação, à diversidade de características dos usuários e às interferências contextuais, criam novas barreiras para a avaliação da usabilidade dos aplicativos desenvolvidos para smartphones. As propriedades móveis fornecem maneiras de interação até certo ponto inusitadas, altamente dependente do cenário de interação, o que dificulta a reprodução em laboratório. Um dos desafios nessa área é propor abordagens que permitam realizar testes de usabilidade com a associação de dados quantitativos, contextuais e subjetivos em um mesmo experimento. Este trabalho apresenta um modelo e sua infraestrutura com o objetivo de propor uma nova abordagem que possibilite obter dados estatísticos referentes à usabilidade, contextualizados ao cenário de interação e com interlocuções diretas com os usuários para a obtenção dos seus sentimentos com relação aos aplicativos utilizados. A abordagem proposta permite realizar experimentos por longos períodos de tempo, com a possibilidade da participação de um grande número de usuários e com o potencial para auxiliar a execução de experimentos tanto em cenários reais como em laboratório. Para comprovar a eficiência da abordagem, foram desenvolvidos dois experimentos: o primeiro, com usuários de aplicativos para smartphones, com o objetivo de verificar as potencialidades do processo de coleta e análise dos dados; o segundo, com desenvolvedores de softwares e analistas de banco de dados, com a finalidade de avaliar os procedimentos empregados para realizar o mapeamento das tarefas, a instrumentação dos aplicativos com métricas de rastreabilidade e validar os documentos que descrevem os processos envolvidos na configuração do ambiente de armazenamento e exploração dos dados de usabilidade, capturados durante as interações dos usuários finais.

Submitted by Kleber Silva (kleberbs@ufba.br) on 2017-05-30T21:20:41Z No. of bitstreams: 1 thesis-final-renatonovais.pdf: 7067925 bytes, checksum: 6beae407f17c9c197c694885e80338cc (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-01T12:35:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thesis-final-renatonovais.pdf: 7067925 bytes, checksum: 6beae407f17c9c197c694885e80338cc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T12:35:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesis-final-renatonovais.pdf: 7067925 bytes, checksum: 6beae407f17c9c197c694885e80338cc (MD5) / Evolução do software tem sido destacada como um dos temas mais importantes em engenharia e manutenção de software. Durante a evolução do software, os engenheiros de software precisam compreender uma grande quantidade de dados. Visualização de Software é a área da engenharia de software que tem como objetivo ajudar as pessoas a entender o software através do uso de recursos visuais, e pode ser efetivamente usada para analisar e compreender a grande quantidade de dados produzidos durante a evolução do software. Um grande desafio da área é criar estratégias para visualizar combinadamente muitas versões, muitos módulos (pacotes, classes e métodos) e muitos atributos (e.g. métricas) de software. As visualizações de evolução de software (VES) propostas atualmente procuram, quase sempre, apresentar os dados de forma global, incluindo todas as versões disponíveis, mostrando informações genéricas sobre o processo de evolução, sem ter acesso aos módulos do software. Entretanto, a maior parte das tarefas de engenharia de software requer o acesso aos módulos em questão, analisando o software em detalhes. Além disso, analisar todas as versões ao mesmo tempo, vai de encontro com o estado da prática, o qual, geralmente, foca na diferenciação entre duas versões sequenciais, ou, em menor quantidade, no entendimento de um número maior, porém controlável, de versões. Esta tese explora a visualização da evolução do software em detalhes. Para este fim, ela mapeia a área, define uma abordagem e apresenta uma infraestrutura computacional para VES. Esta infraestrutura faz uso combinado de estratégias diferenciais e de estratégias temporais detalhadas, em contraposição as abordagens temporais globais normalmente utilizadas na literatura. Este trabalho contribui através do desenvolvimento de uma abordagem para VES que combina versões, módulos e atributos de software de forma controlada e coordenada. Controlada pelo fato de não mostrar todas as versões ao mesmo tempo, permitindo a análise detalhada dos módulos e seus atributos. Coordenada pelo fato de combinar estratégias complementares que interagem entre si para facilitar a compreensão do software em detalhes, adicionando assim valor ao estado da arte em VES. O desenvolvimento da infraestrutura para dar suporte à esta abordagem foi incremental e iterativo. A cada fase, procurou-se realizar estudos experimentais com o objetivo de avaliar a abordagem desenvolvida. Os resultados indicam que a abordagem proposta pode ser utilizada para apoiar de forma efetiva a realização de atividades de análise de evolução de software.