As estruturas de dados concretas (cds) são quaternas (C, V, E, l-) que contêm um conjunto C de células, um conjunto V de valores, um conjunto E de eventos e uma relação de habilitação l-. O conjunto de estados de uma cds é um domínio concreto que pode ser considerada a parte "abstrata" das cds. Da mesma maneira tem-se que os domínios de eventos (que são generalizações dos domínios concretos) são a parte abstrata das estruturas de eventos. Mostra-se a relação dos domínios concretos e domínios de eventos com os espaços coerentes, assim como também das teias de espaços coerentes com as cds e estruturas de eventos. Intuitivamente, uma cds é uma teia de um espaço coerente se toda célula c de C não é habilitada por nenhum evento (ou equivalentemente, é habilitada pelo conjunto vazio), isto é, V C E C, 0 F c. Outra forma de expressar isto é dizer que uma cds e uma teia de um espaço coerente se o conjunto de estados da cds é um espaço coerente. Definem-se os algoritmos lineares como sendo estados de uma cds no estilo dos algoritmos seqüenciais do Curien ([CUR 86]). Em particular as cds consideradas são teias de espaços coerentes. Mostra-se como obter a cds !A—>B, a partir de uma função estável f. A —> B. O algoritmo linear desta cds possui todas as estratégias de computação (seqüenciais e paralelas) que computam a função subjacente f, o que implica que os algoritmos lineares podem ser considerados meta-algoritmos. Mostra-se que para toda estratégia de computação seqüencial de um algoritmo linear, existe um algoritmo seqüencial de Curien que computa a mesma função, e vice-versa. A definição de estratégia de computação é dada de maneira tal que permite se dar semântica a segmentos de programas. Define-se uma operação de composição de estratégias, de forma tal que se pode obter uma estratégia de computação de um programa, a partir da composição das estratégias dos segmentos. / The concrete data structures, or cds, (C, V, E, l-) consists of a set C of cells, a set V of values. a set E of events and an enabling relation l-. The set of states of a cds is a concrete domain, that can be considered the "abstract" counterpart of the cds. In the same way we have that the events domains (that are more general that the concretes domains) are the abstract counterpart of the events structures. We show the relation between the concretes domains and events domains with the coherence spaces, as just as the relation between the cds and events structures with webs of coherence spaces. Intuitivelly, a cds is a web of a coherence space if any cell c is not enabled for any event, i.e. Vce C, 0 F c. We can say that a cds is a web of a coherence space if the set of states of the cds is a coherence space. We define the linear algorithms as states of a cds following the Curien's sequential algorithms ([CUR 86]). In particular the cds considered are webs of coherence spaces. We show how to obtain a cds !A—>B from a stable function f. A —> B. The linear algorithm of this cds contain all the computational strategies (sequentials and parallels) that compute the subjacent function f; this implies that the linear algorithms can be considered a kind of meta-algorithms. We show that for all sequential computational strategy of a linear al gorithm exists a Curien's sequential algorithm that compute the same function and conversely. We define the computational strategies in such a way that we can give semantic of segments of programs. We define a composition operation for strategies. This operation has the advantage that we can obtain the computational strategy of a program as the composition of the segments of it.

Neste trabalho de doutorado utilizou-se um reator anaeróbio em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada em matrizes cúbicas de espuma de poliuretano e agitação mecânica, com volume total de 5.5 L e volume útil de 4.5 L. A agitação do meio líquido foi realizada com quatro tipos de impelidores (turbina tipo hélice, lâminas planas, lâminas planas inclinadas e lâminas curvas, testados individualmente, sempre em número de 3), com 6 cm de diâmetro. A pesquisa foi realizada em quatro etapas experimentais. A etapa 1 objetivou determinar o tempo de mistura no reator para cada tipo de impelidor, ou seja, o tempo necessário para que o meio líquido ficasse totalmente homogêneo. A etapa 2 objetivou selecionar o tipo de impelidor e a respectiva intensidade de agitação que garantisse a minimização da resistência à transferência de massa externa no sistema. As intensidades de agitação testadas variaram de 200 a 1100 rpm, dependendo do tipo de impelidor. A etapa 3 foi realizada com tipo de impelidor e intensidade de agitação definidos na etapa 2, mas variando-se o tamanho da biopartícula (0,5, 1,0, 2,0 e 3,0 cm de aresta). O objetivo desta etapa foi selecionar o tamanho de biopartícula que minimizasse a resistência à transferência de massa interna. De posse das condições operacionais otimizadas (tipo de impelidor, intensidade de agitação e tamanho de partícula de suporte), a etapa 4 constituiu na aplicação das mesmas para o tratamento de um resíduo real, sendo escolhida água residuária de suinocultura. Na etapa 1, os resultados mostraram que os tempos de mistura para todos os tipos de impelidores foram desprezíveis em relação ao tempo total de ciclo. A etapa 2 revelou tempos de partida muito curtos (cerca de 20 dias), em todas as condições testadas, sendo atingidas remoções de DQO próximas de 70%. Além disso, o tipo de impelidor exerceu grande influência na qualidade final do efluente, fato este claramente constatado quando as frações de DQO foram consideradas separadamente (filtrada e suspensa). De acordo com os resultados obtidos na etapa 3, o tamanho da biopartícula teve influência decisiva no desempenho do sistema, nas condições testadas. As velocidades de dissolução foram aparentemente influenciadas pelo empacotamento do leito de espuma, enquanto que o consumo da fração de DQO correspondente às amostras filtradas foi provavelmente influenciado por fatores mais complexos. Finalmente, o teste realizado com resíduo diluído de suinocultura demonstrou que a operação do reator em estudo para o tratamento deste tipo de água residuária é possível. Os dados operacionais mostraram que o reator permaneceu estável durante o período testado. A agitação mecânica provou ser eficiente para melhorar a degradação da DQO suspensa, um dos maiores problemas no tratamento deste tipo de água residuária. Sendo assim, de acordo com os dados experimentais obtidos ao longo do trabalho, pode-se afirmar que a agitação em reatores em batelada mostrou-se importante não somente para proporcionar boas condições de mistura ou melhorar a transferência de massa na fase líquida, mas também para melhorar a solubilização da matéria orgânica particulada, melhorando as velocidades de consumo de matéria orgânica. / The bench-scale anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass and provided with mechanical stirring employed in this work had total and useful volumes of 5.5 and 4.5 L, respectively. The biomass was immobilized on cubic polyurethane foam matrices, and the agitation of the liquid medium was provided by four types of impellers (propeller, flat-blade, pitched-blade and curved-blade turbines, individually tested, always in a set of three), with 6 cm of diameter. The research was divided into 4 experimental steps. The first one aimed at determining the mixing time in the reactor for each sort of impeller, i.e., the time necessary for the system to be completely homogeneized. As for the second step, its objective was to choose the sort of impeller and the agitation rate suitable for minimizing the external mass-transfer resistance. The agitation rates tests ranged from 200 to 1100 rpm, depending on the impeller type. The step 3 was carried out utilizing the chosen impeller and agitation rate, but varying the bioparticle size (0.5, 1.0, 2.0 and 3.0 cm of side). The aim of these experiments was to determine the bioparticle size that minimized the solid-phase mass transfer. Using these optimized operational conditions (type of impeller and bioparticle size), the step 4 consisted of the utilization of them in the treatment of a real wastewater (diluted swine manure). As for the results, step 1 showed the mixing times were very low compared to the total cycle times employed in the experiments (8 and 24 h). Very short start-up periods were revealed by the second experimental part (about 20 days in average) for all conditions tested, and the removal efficiencies reached approximately 70%. Besides that, the impeller type exerted great influence on the final quality of the effluent, fact clearly observed when the COD fractions were analyzed separately (filtered and suspended). According to the data obtained in the step 3, the bioparticle size influenced decisively on the performance of the system, in the conditions tested. The bed packing apparently influenced the dissolution rates, whereas the consumption of the COD correspondent to the filtered samples was defined by more complex factors. Finally, the test with the diluted swine manure demonstrated that the operation of this reactor with this type of wastewater is feasible, as the operational data showed the reactor remained stable during all the period tested. The mechanical stirring proved to be efficient to improve the degradation of the suspended COD, one of the major problems in the treatment of this type of wastewater. In this sense, according to the experimental data obtained in this work, it can be affirmed the mechanical stirring in anaerobic sequencing batch reactors showed to be not only important to provide good mixing conditions and improve the liquid phase mass transfer, but also to improve the solubilization of the particulate organic matter and increase the overall organic matter consumption rates.

Neste trabalho, realizamos uma extensão da chamada condição Aproximadamente Karush-Kuhn-Tucker (AKKT), inicialmente introduzida em programação não linear [AHM11], para os problemas de otimização sob cones simétricos não linear. Uma condição nova, a qual chamamos Trace AKKT (TAKKT), também foi apresentada para o problema de programação semidefinida não linear. TAKKT se mostrou mais prática que AKKT para programação semidefinida não linear. Provamos que, tanto a condição AKKT como a condição TAKKT são condições de otimalidade. Resultados de convergência global para o método de Lagrangiano aumentado foram obtidos. Condições de qualificação estritas foram introduzidas para medir a força dos resultados de convergência global apresentados. Através destas condições de qualificação estritas, foi pos- sível verificar que nossos resultados de convergência global se mostraram melhores do que os conhecidos na literatura. Também apresentamos uma prova para um caso particular da conjectura feita em [AMS07]. Palavras-chave: condições sequenciais de otimalidade, programação semidefinida não linear, programação sob cones simétricos não linear, condições de qualificação estritas. / In this work, we perform an extension of the so-called Approximate Karush-Kuhn-Tucker (AKKT) condition, initially introduced in nonlinear programming [AHM11], for nonlinear symmetric cone pro- gramming. A new condition, which we call Trace AKKT (TAKKT), was also presented for the nonlinear semidefinite programming problem. TAKKT proved to be more practical than AKKT for nonlinear semi- definite programming. We prove that both the AKKT condition and the TAKKT condition are optimality conditions. Results of global convergence for the augmented Lagrangian method were obtained. Strict qua- lification conditions were introduced to measure the strength of the overall convergence results presented. Through these strict qualification conditions, it was possible to verify that our results of global convergence proved to be better than those known in the literature. We also present a proof for a particular case of the conjecture made in [AMS07].

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5554.pdf: 2294386 bytes, checksum: ce6dc6cd7128337c0533ddd23c0bc601 (MD5) Previous issue date: 2013-06-07 / The mining of sequential patterns in data from environmental sensors is a challenging task: the data may show noise and may also contain sparse patterns that are difficult to detect. The knowledge extracted from environmental sensor data can be used to determine climate change, for example. However, there is a lack of methods that can handle this type of database. In order to reduce this gap, the algorithm Incremental Miner of Stretchy Time Sequences with Post-Processing (IncMSTS-PP) was proposed. The IncMSTS-PP applies incremental extraction of sequential patterns with post-processing based on ontology for the generalization of the patterns. The post-processing makes the patterns semantically richer. Generalized patterns synthesize the information and makes it easier to be interpreted. IncMSTS-PP implements the Stretchy Time Window (STW) that allows stretchy time patterns (patterns with temporal intervals) are mined from bases that have noises. In comparison with GSP algorithm, IncMSTS-PP can return 2.3 times more patterns and patterns with 5 times more itemsets. The post-processing module is responsible for the reduction in 22.47% of the number of patterns presented to the user, but the returned patterns are semantically richer. Thus, the IncMSTS-PP showed good performance and mined relevant patterns showing, that way, that IncMSTS-PP is effective, efficient and appropriate for domain of environmental sensor data. / A mineração de padrões sequenciais em dados de sensores ambientais é uma tarefa desafiadora: os dados podem apresentar ruídos e podem, também, conter padrões esparsos que são difíceis de serem detectados. O conhecimento extraído de dados de sensores ambientais pode ser usado para determinar mudanças climáticas, por exemplo. Entretanto, há uma lacuna de métodos que podem lidar com este tipo de banco de dados. Com o intuito de diminuir esta lacuna, o algoritmo Incremental Miner of Stretchy Time Sequences with Post- Processing (IncMSTS-PP) foi proposto. O IncMSTS-PP aplica a extração incremental de padrões sequencias com pós-processamento baseado em ontologia para a generalização dos padrões obtidos que acarreta o enriquecimento semântico desses padrões. Padrões generalizados sintetizam a informação e a torna mais fácil de ser interpretada. IncMSTS-PP implementa o método Stretchy Time Window (STW) que permite que padrões de tempo elástico (padrões com intervalos temporais) sejam extraídos em bases que apresentam ruídos. Em comparação com o algoritmo GSP, o IncMSTS-PP pode retornar 2,3 vezes mais sequencias e sequencias com 5 vezes mais itemsets. O módulo de pós-processamento é responsável pela redução em 22,47% do número de padrões apresentados ao usuário, porém os padrões retornados são semanticamente mais ricos, se comparados aos padrões não generalizados. Assim sendo, o IncMSTS-PP apresentou bons resultados de desempenho e minerou padrões relevantes mostrando, assim, que IncMSTS-PP é eficaz, eficiente e apropriado em domínio de dados de sensores ambientais.

Submitted by Natalia de Souza Gonçalves (natalia.goncalves@ufpe.br) on 2016-09-28T12:33:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) GustavoHPCarvalho_Doutorado_CInUFPE_2016.pdf: 1763137 bytes, checksum: aed7b3ab2f6235757818003678633c9b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T12:33:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) GustavoHPCarvalho_Doutorado_CInUFPE_2016.pdf: 1763137 bytes, checksum: aed7b3ab2f6235757818003678633c9b (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / High trustworthiness levels are usually required when developing critical systems, and model based testing (MBT) techniques play an important role generating test cases from specification models. Concerning critical systems, these models are usually created using formal or semi-formal notations. Moreover, it is also desired to clearly and formally state the conditions necessary to guarantee that an implementation is correct with respect to its specification by means of a conformance relation, which can be used to prove that the test generation strategy is sound. Despite the benefits of MBT, those who are not familiar with the models syntax and semantics may be reluctant to adopt these formalisms. Furthermore, most of these models are not available in the very beginning of the project, when usually natural-language requirements are available. Therefore, the use of MBT is postponed. Here, we propose an MBT strategy for generating test cases from controlled naturallanguage (CNL) requirements: NAT2TEST, which refrains the user from knowing the syntax and semantics of the underlying notations, besides allowing early use of MBT via naturallanguage processing techniques; the formal and semi-formal models internally used by our strategy are automatically generated from the natural-language requirements. Our approach is tailored to data-flow reactive systems: a class of embedded systems whose inputs and outputs are always available as signals. These systems can also have timed-based behaviour, which may be discrete or continuous. The NAT2TEST strategy comprises a number of phases. Initially, the requirements are syntactically analysed according to a CNL we proposed to describe data-flow reactive systems. Then, the requirements informal semantics are characterised based on the case grammar theory. Afterwards, we derive a formal representation of the requirements considering a model of dataflow reactive systems we defined. Finally, this formal model is translated into communicating sequential processes (CSP) to provide means for generating test cases. We prove that our test generation strategy is sound with respect to our timed input-output conformance relation based on CSP: csptio. Besides CSP, we explore the generation of other target notations (SCR and IMR) from which we can generate test cases using commercial tools (T-VEC and RT-Tester, respectively). The whole process is fully automated by the NAT2TEST tool. Our strategy was evaluated considering examples from the literature, the aerospace (Embraer) and the automotive (Mercedes) industry. We analysed performance and the ability to detect defects generated via mutation. In general, our strategy outperformed the considered baseline: random testing. We also compared our strategy with relevant commercial tools. / Testes baseados em modelos (MBT) consiste em criar modelos para especificar o comportamento esperado de sistemas e, a partir destes, gerar testes que verificam se implementações possuem o nível de confiabilidade esperado. No contexto de sistemas críticos, estes modelos são normalmente (semi)formais e deseja-se uma definição precisa das condições necessárias para garantir que uma implementação é correta em relação ao modelo da especificação. Esta definição caracteriza uma relação de conformidade, que pode ser usada para provar que uma estratégia de MBT é consistente (sound). Apesar dos benefícios, aqueles sem familiaridade com a sintaxe e a semântica dos modelos empregados podem relutar em adotar estes formalismos. Aqui, propõe-se uma estratégia de MBT para gerar casos de teste a partir de linguagem natural controlada (CNL). Esta estratégia (NAT2TEST) dispensa a necessidade de conhecer a sintaxe e a semântica das notações formais utilizadas internamente, uma vez que os modelos intermediários são gerados automaticamente a partir de requisitos em linguagem natural. Esta estratégia é apropriada para sistemas reativos baseados em fluxos de dados: uma classe de sistemas embarcados cujas entradas e saídas estão sempre disponíveis como sinais. Estes sistemas também podem ter comportamento dependente do tempo (discreto ou contínuo). Na estratégia NAT2TEST, inicialmente, os requisitos são analisados sintaticamente de acordo com a CNL proposta neste trabalho para descrever sistemas reativos. Em seguida, a semântica informal dos requisitos é caracterizada utilizando a teoria de gramática de casos. Posteriormente, deriva-se uma representação formal dos requisitos considerando um modelo definido neste trabalho para sistemas reativos. Finalmente, este modelo é traduzido em uma especificação em communicating sequential processes (CSP) para permitir a geração de testes. Este trabalho prova que a estratégia de testes proposta é consistente considerando a relação de conformidade temporal baseada em entradas e saídas também definida aqui: csptio. Além de CSP, foi explorada a geração de outras notações formais (SCR e IMR), a partir das quais é possível gerar casos de teste usando ferramentas comerciais (T-VEC e RT-Tester, respectivamente). Todo o processo é automatizado pela ferramenta NAT2TEST. A estratégia NAT2TEST foi avaliada considerando exemplos da literatura, da indústria aeroespacial (Embraer) e da automotiva (Mercedes). Foram analisados o desempenho e a capacidade de detectar defeitos gerados através de operadores de mutação. Em geral, a estratégia NAT2TEST apresentou melhores resultados do que a referência adotada: testes aleatórios. A estratégia NAT2TEST também foi comparada com ferramentas comerciais relevantes.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Agentes que operam em ambientes onde as tomadas de decisão precisam levar em conta, além do ambiente, a atuação minimizadora de um oponente (tal como nos jogos), é fundamental que o agente seja dotado da habilidade de, progressivamente, traçar um perĄl de seu adversário que o auxilie em seu processo de seleção de ações apropriadas. Entretanto, seria improdutivo construir um agente com um sistema de tomada de decisão baseado apenas na elaboração desse perĄl, pois isso impediria o agente de ter uma Şidentidade própriaŤ, o que o deixaria a mercê de seu adversário. Nesta direção, este trabalho propõe um sistema automático jogador de Damas híbrido, chamado ACE-RL-Checkers, dotado de um mecanismo dinâmico de tomada de decisões que se adapta ao perĄl de seu oponente no decorrer de um jogo. Em tal sistema, o processo de seleção de ações (movimentos) é conduzido por uma composição de Rede Neural de Perceptron Multicamadas e biblioteca de casos. No caso, a Rede Neural representa a ŞidentidadeŤ do agente, ou seja, é um módulo tomador de decisões estático já treinado e que faz uso da técnica de Aprendizagem por Reforço TD( ). Por outro lado, a biblioteca de casos representa o módulo tomador de decisões dinâmico do agente que é gerada pela técnica de Elicitação Automática de Casos (um tipo particular de Raciocínio Baseado em Casos). Essa técnica possui um comportamento exploratório pseudo-aleatório que faz com que a tomada de decisão dinâmica do agente seja guiada, ora pelo perĄl de jogo do adversário, ora aleatoriamente. Contudo, ao conceber tal arquitetura, é necessário evitar o seguinte problema: devido às características inerentes à técnica de Elicitação Automática de Casos, nas fases iniciais do jogo Ű em que a quantidade de casos disponíveis na biblioteca é extremamente baixa em função do exíguo conhecimento do perĄl do adversário Ű a frequência de tomadas de decisão aleatórias seria muito elevada, o que comprometeria o desempenho do agente. Para atacar tal problema, este trabalho também propõe incorporar à arquitetura do ACE-RLCheckers um terceiro módulo, composto por uma base de regras de experiência extraída a partir de jogos de especialistas humanos, utilizando uma técnica de Mineração de Padrões Sequenciais. O objetivo de utilizar tal base é reĄnar e acelerar a adaptação do agente ao perĄl de seu adversário nas fases iniciais dos confrontos entre eles. Resultados experimentais conduzidos em torneio envolvendo ACE-RL-Checkers e outros agentes correlacionados com este trabalho, conĄrmam a superioridade da arquitetura dinâmica aqui proposta. / ake into account, in addition to the environment, the minimizing action of an opponent (such as in games), it is fundamental that the agent has the ability to progressively trace a proĄle of its adversary that aids it in the process of selecting appropriate actions. However, it would be unsuitable to construct an agent with a decision-making system based on only the elaboration of this proĄle, as this would prevent the agent from having its Şown identityŤ, which would leave it at the mercy of its opponent. Following this direction, this work proposes an automatic hybrid Checkers player, called ACE-RL-Checkers, equipped with a dynamic decision-making mechanism, which adapts to the proĄle of its opponent over the course of the game. In such a system, the action selection process (moves) is conducted through a composition of Multi-Layer Perceptron Neural Network and case library. In the case, Neural Network represents the ŞidentityŤ of the agent, i.e., it is an already trained static decision-making module and makes use of the Reinforcement Learning TD( ) techniques. On the other hand, the case library represents the dynamic decision-making module of the agent, which is generated by the Automatic Case Elicitation technique (a particular type of Case-Based Reasoning). This technique has a pseudo-random exploratory behavior, which makes the dynamic decision-making on the part of the agent to be directed, either by the game proĄle of the opponent or randomly. However, when devising such an architecture, it is necessary to avoid the following problem: due to the inherent characteristics of the Automatic Case Elicitation technique, in the game initial phases, in which the quantity of available cases in the library is extremely low due to low knowledge content concerning the proĄle of the adversary, the decisionmaking frequency for random decisions is extremely high, which would be detrimental to the performance of the agent. In order to attack this problem, this work also proposes to incorporate onto the ACE-RL-Checkers architecture a third module composed of a base of experience rules, extracted from games played by human experts, using a Sequential Pattern Mining technique. The objective behind using such a base is to reĄne and accelerate the adaptation of the agent to the proĄle of its opponent in the initial phases of their confrontations. Experimental results conducted in tournaments involving ACE-RL-Checkers and other agents correlated with this work, conĄrm the superiority of the dynamic architecture proposed herein. / Tese (Doutorado)