Esta tese apresenta uma arquitetura distribuída para agentes autônomos do tipo móvel. As características dessa arquitetura são estudadas pela sua instanciação na forma de três agentes computacionais que possuem funcionalidades voltadas à exploração de "nichos". A metodologia utilizada para testar e validar a operacionalidade desses agentes é um ambiente simulado. A arquitetura é modelada em três níveis hierárquicos. O nível reativo é constituído por uma rede de agentes nelulosos. Essa rede é uma estrutura distribuída, que conecta agentes sensoriais a agentes motores e é capaz de controlar a locomoção de um agente em um ambiente desconhecido, utilizando um enfoque de Solução Distribuída de Problemas. O nível instintivo é formado por um conjunto de agentes interdependentes, que dispõem de um certo conhecimento. Esse conhecimento é expresso por regras de produção e corresponde a esquemas de comportamento estereotipados, que podem ser aplicados ao nível reativo de acordo com a situação do agente no ambiente. Esses esquemas de comportamento têm inspiração biológica. O nível cognitivo consiste simplesmente em um autômato comportamental, utilizado para gerenciar os objetivos globais do agente. As características da arquitetura são: baixo custo computacional, adaptação, distribuição, inspiração biológica, robustez, flexibilidade e utilização de esquemas de comportamento baseados em contexto. O fato da arquitetura incluir duas comunidades distintas de agentes computacionais - os níveis reativo e instintivo - permite que conceitos como competição, cooperação e conflito possam ser estudados dentro de um enfoque conceitual de Inteligência Artificial Distribuída. Finalmente, com essa arquitetura pode-se investigar questões ligadas à análise e à síntese de comportamentos em agentes autônomos.

Neste trabalho uma arquitetura multiagentes para Sistemas de Tutoria Inteligente é apresentada, tendo como principal característica um alto grau de adaptabilidade. Esta capacidade do sistema ajustar-se ao estado mental do estudante é obtida principalmente através da determinação dinâmica das meta, macro e microestratégias instrucionais utilizadas na tutoria. A arquitetura é formada por cinco módulos, quais sejam: Módulo de Percepção, Módulo do Estudante, Módulo do Domínio, Módulo de Tutoria e Módulo de Entrega. O Módulo de Percepção intermedia, de forma personalizada, a interação entre o sistema e o usuário, sendo formado pelos agentes Receptores. O Módulo do Estudante, formado pelo agente Guia, tem como principal função auxiliar na detecção do estado mental do estudante. O agente Informação compõe o Módulo do Domínio, manipulando de forma inteligente o domínio da aplicação. O Módulo de Tutoria é regido pelo pelo conceito de planejamento instrucional, sendo composto pelo agente Tutor. Este agente gera um plano de ensino personalizado para cada estudante. Tendo como base este plano determina, para cada nó do mesmo, a arquitetura intrucional adequada. Tal arquitetura instrucional corresponde à uma metaestratégia a ser adotada durante o processo de tutoria. Ap'so a determinação desta metaestratégia, cada nó plano é enviado ao Módulo de Entrega para que seja estruturado em termos didáticos/pedagógicos e posteriormente apresentado ao estudante. Para tanto, este Módulo é formado pela Sociedade Didática dos Agentes de Arquitetura Instrucional (SDAAI) e pela Sociedade dos Agentes de Eventos Instrucionais (SAEI). Tais sociedades trabalham com macro e microestratégias instrucionais, respectivamente. Foi desenvolvido um protótipo para ser executado na WWW, denominado ITStraegic, objetivando validar as principais idéias da arquitetura proposta.

Pode-se definir o tato através da capacidade de um corpo sentir o contato, localizá-lo, reconhecer a forma e a rugosidade da superfície impactante. Normalmente, não se encontram estruturas analíticas adequadas para descrever o fenômeno. Neste trabalho, pretende-se determinar a localização dos pontos de contato entre dois corpos através da análise dos sinais resultantes das vibrações causadas pelo contato, além de estimar a geometria da superfície do objeto impactante. A descrição qualitativa do impacto é obtida através da análise de uma série de funções matemáticas que geram uma base ortogonal adequada para este tipo de evento. Assim, o contato não é considerado através de uma modelagem física tradicional, mas pela descrição das ondas geradas pelas tensões e deformações superficiais, incorporando a interação de múltiplos pontos vinculados e procedimentos de contagem estatística. Com a metodologia para estudo de impacto experimental, é efetuada a construção qualitativa do espectro de deslocamento de uma placa simplesmente apoiada sujeita à aplicação de esforços distribuídos. / The tact may be defined as the capacity of a body to locate the contact on its surface, to recognize shape of the contacting surface as well as the superficial rugosity. Usually analytical models are not able to describe the phenomenon properly. This work, proposes an approach for the contact form location between two bodies using the resultant signals analysis of the vibrations caused for the contact. In this way it is determined the target surface geometry. The qualitative description of the impact is obtained through the analysis of mathematical series that generate orthogonal basis for this sort of event. Thus, the contact is not considered through a traditional physical modeling, but by the description of the waves generated for the superficial stress and strain, incorporating the interaction of multiple entailed points and procedures of counting statistics. With a methodology for study of theoretical impact, the quantitative construction of the specter of displacement of a subject plate to the application of distributed strains is effected.

Um espaço de tuplas tem como função criar uma abstração de memória compartilhada sobre um sistema distribuído. Por propiciar modelos de programação muito simples e com baixo acoplamento entre os elementos do sistema, espaços de tuplas têm sido empregados na construção de sistemas distribuídos complexos. O espaço de tuplas JavaSpaces é um dos mais populares espaços de tuplas para a linguagem Java. Ele tem como características relevantes a conformidade a objetos, a persistência e o emprego de transações. As atuais implementações de JavaSpaces apresentam restrições como: complexidade de configuração, limitação de alcance e não serem abertas. Por “complexidade de configuração" entende-se ter que usar boa parte da infra-estrutura Jini (feita para facilitar o desenvolvimento e administração de sistemas distribuídos) e o Remote Method Invocation (mecanismo de chamadas remotas padrão no ambiente Java), mesmo quando eles seriam dispensáveis. Por "limitação de alcance", entende-se não poder usar as implementações sobre redes amplas, como a Internet. Por “não ser aberto" entende-se que: ou o código fonte não está disponível ou o código fonte e o aplicativo são distribuídos por licenças de software proprietárias ou o uso do software requer algum componente proprietário. Um projeto de espaço de tuplas em conformidade com a especificação JavaSpaces e que busca contornar as restrições acima é apresentado neste trabalho. São destaques do projeto proposto: 1. Dispensar o Remote Method Invocation pois utiliza sockets diretamente; 2. Implementar a persistência sobre bases de dados relacionais; 3. Suscitar o emprego de um mecanismo direto para obtenção de proxies Jini. As características 1 e 3 simplificam a configuração do espaço de tuplas e viabilizam o seu emprego da Internet. A característica 2 viabiliza uma implementação baseada em software aberto. Um protótipo foi implementado para verificar as idéias propostas.

Doctor en Ciencias, Mención Computación / Los Motores de Búsqueda Web (WSEs) actuales están formados por cientos de nodos de procesamiento, los cuales están particionados en grupos llamados servicios. Cada servicio lleva a cabo una función específica, entre los que se destacan: (i) Servicio de Front-End; (ii) Servicio de Cache; y (iii) Servicio de Índice. Específicamente, el Servicio de Front-End maneja las consultas de usuario que arriban al WSE, las distribuye entre los otros servicios, espera por los resultados y genera la respuesta final al usuario. La idea clave del Servicio de Cache es reutilizar resultados previamente computados a consultas hechas en el pasado, lo cual reduce la utilización de recursos y las latencias asociadas. Finalmente, el Servicio de Índice utiliza un índice invertido para obtener de manera eficiente los identificadores de documentos que mejor responden la consulta. El presente trabajo de tesis se focaliza en el diseño e implementación de servicios de cache distribuidos eficientes. Varios aspectos del sistema y el tráfico de consultas deben ser considerados en el diseño de servicios de cache eficientes: (i) distribuciones sesgadas de las consultas de usuario; (ii) nodos que entran y salen de los servicios (de una forma planificada o súbitamente); y (iii) la aparición de consultas en ráfaga. Cualquiera de estos tópicos es un problema importante, ya que (i) genera una asignación de carga desbalanceada entre los nodos; el tópico (ii) impacta en el servicio cuando no se utilizan mecanismos de balance de carga dinámicos, empeorando la asignación desbalanceada de carga y perdiendo información importante ante fallas; y finalmente (iii) puede congestionar o dejar fuera de servicio algunos nodos debido al abrupto incremento en el tráfico experimentado, incluso si se tiene un servicio balanceado. Dada la arquitectura que se emplea en este trabajo, el Servicio de Cache es el más expuesto a los problemas mencionados, poniendo en riesgo la tasa de hit de este servicio clave y el tiempo de respuesta del WSE. Este trabajo ataca los problemas mencionados anteriormente proponiendo mejoras arquitecturales, tales como un enfoque de balance de carga dinámico para servicios de cache altamente acoplados (desplegados en clusters) basados en Consistent Hashing, y un esquema para monitoreo y distribución de consultas frecuentes. El mecanismo de balance de carga propuesto es una nueva solución al problema de balance de carga en clusters de computadores que corren aplicaciones manejadas por los datos (data-driven). Además, se estudia cómo predecir la aparición de consultas en ráfaga para tomar acciones correctivas antes de que saturen o colapsen algunos nodos. Finalmente, se adopta la idea de un sistema tolerante a fallas para proteger información valiosa obtenida a través del tiempo. La idea fundamental es replicar algunas entradas de cache entre distintos nodos para que sean usados en caso de fallas.

Nos últimos anos, houve um aumento da complexidade e variedade de serviços disponíveis na Internet, fato que tem levado à busca por técnicas eficientes de roteamento de requisições de um cliente ao melhor servidor disponível, sendo uma delas conhecida como application layer anycast (ALA). O objetivo deste mestrado é elaborar meios eficientes de prover anycast na camada de aplicação com qualidade de serviço no contexto de computação em nuvem. Para atingir esse objetivo, um novo sistema foi proposto (GALA, Global Application Layer Anycast). Ele herda características de um outro sistema existente e emprega a geolocalização como diferencial, a fim de melhorar o desempenho geral do algoritmo. Experimentos foram realizados por meio de simulação e os resultados mostraram que esse novo sistema, comparado ao algoritmo herdado, mantém a eficiência das requisições realizadas pelos clientes e diminui consideravelmente o tempo de latência dessas operações. Ainda, o sistema proposto foi desenvolvido em um ambiente real a fim de fortalecer os resultados das simulações. Com os resultados obtidos, o sistema modelado foi validado e sua eficácia confirmada. / In the past years, the complexity and variety of available services expanded in the Internet, fact that is drawing attention of many researchers that wish to find out efficient techniques of routing client requests to the closest server, being one of them known as application layer anycast (ALA). Thus, the objective of this research is to elaborate ways to offer application layer anycast that are scalable and select the closest servers with the shortest latency possible, in the context of cloud computing. To achieve this goal, a new system was proposed (GALA, Global Application Layer Anycast). It inherits features from an existing system and applies geolocation to improve its overall performance. Simulation results indicated that the new system, compared to its antecessor, has the same efficiency but decreases considerably the requests latency. Yet, the proposed system was deployed in a real environment to strengthen the simulations results. With the obtained data, the modeled system was validated and its efficiency confirmed.

As aplicações de Realidade Virtual imergem o usuário em um ambiente virtual simulado, denominado Ambiente Virtual. A simulação de Ambientes Virtuais é um processo intensivo, o qual pode ser drasticamente limitado se for restrito a apenas um computador. É possível, através da distribuição, aumentar-se o tamanho e a abrangência destes sistemas, permitindo que múltiplos usuários interajam entre si e com o ambiente. Estes ambientes virtuais são conhecidos como Ambientes Virtuais Distribuídos. A construção de Ambientes Virtuais Distribuídos é uma tarefa complexa, principalmente quando são levados em consideração, aspectos como a estruturação da comunicação ao nível de processo, a escalabilidade, a interoperabilidade e o reuso de seus componentes. Tais aspectos são, também, enfatizados, através da Tecnologia de Objetos Distribuídos, cujo maior representante atual é a Arquitetura CORBA (Common Object Kequest Broker Architecture). Assim, neste contexto, este trabalho apresenta um estudo e uma metodologia para a construção de Ambientes Virtuais Distribuídos que utilizem a Arquitetura CORBA como infra-estrutura de alto nível para a comunicação e sincronização entre seus objetos. Buscou-se, também, apresentar os elementos teóricos e práticos desta abordagem, através da implantação de três protótipos, os quais formaram uma base comparativa para o estudo da viabilidade das idéias usadas. / Virtual Reality applications immerge the user in a simulated virtual environment entitled Virtual Environment that is an intensive process which can be drastically limited if restricted to a single computer. It is possible to enlarge the size and reach of these systems through distribution to allow multiple users to Interact among themselves and with the environment. These virtual environments are known as Distributed Virtual Environments. Their construction is a complex task, mainly when aspects such as communication structuring at the process level, scalability, interoperability and reuse of their components are taken into consideration. Such aspects are also emphasized through Distributed Objects Technology, being CORBA (Common Object Request Broker Architecture) currently the biggest representative. Thus, in this context, this thesis presents a study and methodology for the construction of Distributed Virtual Environments which utilize CORBA architecture as a high-level structure for the communication and synchronization among their objects. Last but not least, the aim of this thesis was also to present theoretical and practical elements of this approach, by implementing three prototypes, which formed a comparative basis to study the viability of the ideas hereby used.

Orientadores: Hans Kurt Edmund Liesenberg, Luis Eduardo Buzato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Ciencia da Computação / Made available in DSpace on 2018-11-08T16:28:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_EdilmarLima_M.pdf: 2467958 bytes, checksum: cef17452b03b517b69bd30d488aea48d (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O objetivo do corrente trabalho é fornecer um sistema de comunicação em grupo que servirá de base para o desenvolvimento de outros subsistemas do Ambiente Xchart. O Ambiente Xchart contém um conjunto de ferramentas que permitem a especificação e a implementação de interfaces homem-computador concorrentes, ou seja, interfaces que podem ser divididas em várias sub-interfaces. Cada sub-interface pode ser executada em um computador diferente de um sistema distribuído. Sendo assim, é necessária a existência de um ambiente de controle da execução distribuída de sub-interfaces, denominado Gerente de Distribuição. Este trabalho implementa o subsistema de mais baixo nível do Gerente de Distribuição, e é formado pelos seguintes módulos: Sistema de Comunicação ( responsável pela troca de mensagens com o sistema distribuído), Sistema de Detecção de Falhas (detecta falhas na comunicação e avisa o Sistema de Comunicação), Servidor de Grupos (responsável pela manutenção de grupos e envio de multicast para um grupo de processos), e Servidor de Nomes (fornece a transparência de localização de recursos compartilhados no sistema distribuído) . / Abstract: The aim of this work has been the implementation of a group communication system, that will be the base for development of other subsystems of the Xchart Environment. The Xchart Environment provides a set of tools for specification and implementation of concurrent human-computer interfaces, interfaces that may be divided in many sub-interfaces. Each sub-interface may be run in a different computer of a distributed system. Thus, an environment to control the distributed execution of the sub-interfaces, named Distribution Manager, is needed. This work implements the lowest level subsystem of the Distribution Manager, and it is composed of the following modules: Communication System (responsible for the exchange of messages with the distributed system), Failure Detection System (it detects failures in the communication and notifies the Communication System), Group Server (responsible for keeping groups and for multicast sending for a group of processes), and Name Server (it provides location transparency of shared resources of a distributed system). / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

A complexidade dos sistemas de visualização imersivos pode variar tremendamente conforme a sua aplicação. Algumas ferramentas mais simples fazem uso de um único óculos de Realidade Virtual como infraestrutura de visualização. No entanto, aplicações mais complexas, como simuladores e outras ferramentas de treinamento, podem necessitar de uma infraestrutura distribuída, contendo diversos computadores e telas. Alguns simuladores e outras aplicações de treinamento fazem uso frequente de periféricos sofisticados de interação, que reproduzem de maneira fiel os elementos encontrados no cenário real. Além disto, o espaço de treinamento pode ser compartilhado por dois ou mais usuários. Estes requisitos acabam por impor o uso de sistemas de visualização complexos e distribuídos, que visam cobrir de maneira quase completa o campo de vis~ao destes usuários. Por causa das características deste tipo de sistema, as aplicações desenvolvidas nestes cenários são inerentemente complexas, pois frequentemente consideram aspectos específicos da infraestrutura para realizar a distribuição e o sincronismo da cena virtual. Esta complexidade dificulta o desenvolvimento, a manutenção e a interoperabilidade destas ferramentas. Este trabalho apresenta uma arquitetura de comunicação para promover o uso de sistemas imersivos de forma simples e transparente para as aplicações, viabilizando o uso de infraestruturas complexas e distribuídas. A arquitetura proposta utiliza o mecanismo de substituição do driver OpenGL para obter, de forma automática, a distribuição do aspecto gráfico das aplicações. Apesar deste conceito já ter sido discutido na literatura, esta proposta apresenta um conjunto de técnicas para contornar as limitações inerentes desta abordagem e obter ganhos de desempenho significativos, com resultados consistentes em um amplo conjunto de infraestruturas. As técnicas apresentadas neste trabalho sugerem, entre outras coisas, o uso de recursos modernos do padrão OpenGL para reduzir o volume de comunicação entre CPU e GPU. Um dos recursos avaliados foi o uso de mecanismos de renderização indireta, onde a aplicação armazena os comandos de renderização na memória da placa gráfica. Juntamente com esta técnica, o trabalho também investigou o uso de um algoritmo de culling na própria GPU, o que permitiu que esta otimização fosse utilizada mesmo em sistemas com arranjos mais complexos de tela. Os resultados obtidos mostram que a aplicação pode exibir o seu conteúdo em um conjunto amplo de sistemas imersivos, contendo mais resolução e mais geometria visível, sem deteriorar o seu desempenho. Os testes foram conduzidos em diferentes infraestruturas e com cenas de tamanhos variáveis. Nos casos mais complexos, as técnicas propostas podem reduzir em 86% o tempo médio de renderização, quando comparadas com as abordagens tradicionais. / The complexity of immersive visualization systems can vary tremendously depending on their application. Some simple tools might only require a conventional virtual reality goggle as a visualization infrastructure. However, more complex applications, such as simulators and other training tools, might require a distributed infrastructure, containing several computers and screens. Some training applications and simulators invariably make use of physical peripherals for interaction, which are designed to faithfully reproduce the elements found in real scenarios. Furthermore, the training area may be shared by two or more users. These requirements usually impose the use of complex and distributed imaging systems, which are intended to cover almost the entire field of view of the users involved. Because of the characteristics of this type of system, the applications developed for these infrastructures are inherently complex. They are required to consider specific aspects of the infrastructure itself to carry out the distribution and synchronization of the virtual scene. This complexity hampers the development, maintenance and interoperability of these tools. This work presents a communication architecture to promote the use of immersive systems by allowing applications to use complex and distributed infrastructures in a simple and transparent way. The proposed architecture uses the approach of replacing the OpenGL driver to transparently achieve graphics distribution. Although this has already been discussed in the literature, this document presents a set of techniques to overcome the inherent limitations of this approach and ultimately achieve significant performance gains, with consistent results across a broad range of infrastructures. The techniques presented here suggest, among other things, the use of modern features of the OpenGL standard to reduce the communication overhead between CPU and GPU. One of the features evaluated was the usage of indirect rendering, where the application stores all the rendering commands in the graphics card dedicated memory. Along with this feature, the work also investigated the use of a culling algorithm on the GPU itself, which allowed this optimization to be used even on systems containing screens with a more complex layout. The results show that the application can render its content in a wide range of immersive systems, with higher resolution and more visible geometry, without degrading its performance. The tests were conducted at different infrastructures and scenes with variable sizes. In the more complex use cases, the proposed techniques can reduce by up to 86% the average rendering time, when compared to the traditional approaches.

Dissertação apresentada para obtenção parcial do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Área de especialização de Informática Industrial), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor João José Pinto Ferreira