El trabajo desarrollado en la presente tesis consiste en el diseño e implementación de un emulador de redes de alta capacidad, como entorno de pruebas de nuevas tecnologías previo su despliegue. El emulador está conformado por módulos implementados usando el lenguaje de programación Python. A largo plazo, se desea integrar el presente emulador en un rack de alta capacidad (con enlaces de 10 Gbps), el cual se encuentra en el laboratorio del Grupo de Investigación en Redes Avanzadas (GIRA) de la Pontificia Universidad Católica del Perú. En dicho rack, se ha instalado el software de Cloud Computing OpenStack, el cual emplea diferentes servicios para la creación de las máquinas virtuales a usar en el emulador. El objetivo principal del emulador es que las pruebas realizadas en él presenten una alta fidelidad: no solo se desea capturar el comportamiento de la red al limitar la tasa de bits o introducir latencia en un enlace, sino también evitar generar fenómenos espurios –como pérdida de paquetes– debido a las limitaciones de procesamiento del hardware sobre el cual funciona el emulador. Por ello, el emulador incluye un proceso de calibración del hardware subyacente, así como un módulo de validación de recursos (p.ej. RAM, cores, etc.) para asegurar que el emulador puede soportar la topología de interés. En el primer capítulo, se describe la situación actual de las redes —específicamente la de los proveedores de servicios— y se identifican los problemas que surgen con la evolución y desarrollo de nuevos servicios. Asimismo, se presentan algunas tecnologías emergentes como posibles soluciones a los problemas mencionados. En el segundo capítulo, se presentan los tipos de entornos de prueba que se utilizan para evaluar distintos prototipos de redes; en especial, los que proponen las tecnologías emergentes. Adicionalmente, se realiza un análisis de las ventajas y desventajas de cada entorno y se determina cuál es más conveniente para los objetivos del presente trabajo. En la última parte del capítulo, se presentan los objetivos del trabajo de tesis, en base a la problemática y al entorno de prueba determinado. El tercer capítulo está orientado a las tecnologías de virtualización. Primero, se introduce el concepto de virtualización y se presenta el modelo de Cloud Computing. Luego, se desarrollan las áreas de virtualización, mostrando las diversas técnicas existentes en cada una y la necesidad de monitorear el estado de la infraestructura. Por último, se realiza una descripción de OpenStack, dado que es el software empleado en el presente trabajo de tesis. En el cuarto capítulo, se detalla el diseño completo del emulador. Se inicia con las consideraciones y requerimientos del emulador; a continuación, se presenta la arquitectura del emulador, indicando sus módulos y el funcionamiento de cada uno; luego, se detallan los cambios realizados a OpenStack, seguido del módulo de validación del emulador –que lo diferencia de los demás existentes; finalmente, se muestra la interfaz de usuario para la creación de los experimentos. En el capítulo final, se presentan los resultados obtenidos al realizar pruebas en el emulador. Estas pruebas tienen la finalidad de demostrar que el emulador funciona en base a los objetivos y requerimientos planteados. También se muestra el análisis realizado en la etapa de calibración, en donde se obtiene la cantidad de recursos requeridos por cada nodo. Por último, se presentan las conclusiones obtenidas de la implementación y de las pruebas desarrolladas, basadas en los objetivos de la tesis y los requerimientos del emulador, así como las recomendaciones sugeridas para un mejor desempeño del mismo.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Total Body Irradiation is a special technique of radiotherapy used for conditioning for bone marrow transplantation. Its function is to immunosuppression, bone marrow ablation and destruction of malignant cells. How it is the irradiation of a large and irregular field is necessary to seek ways to offset the tissues so that the absorbed dose to the patient's body has a uniformity of ± 10%. In addition, other factors intervene so that this condition is satisfied, such as the choice of radiation source, the posture of the patient, the incidence geometry, the distance of treatment, the combination of fields, among others. To analyze how these factors influence the dose distribution in the body, in this study we were simulated computationally scenarios of Total Body Irradiation, using telecobaltherapy units and linear accelerator of 6 MV, for an estimated equivalent and effective doses using the code MCNPX of radiation transport and hybrid anthropomorphic simulators UFHADF and UFHADM in sitting postures to RLAT and LLAT irradiation, and lying to the AP and PA projections. To validate the spectra used in the simulations was calculated PDP for comparison with experimental measurements. As for the validation of TBI scenarios were estimated entrance dose rates in skin also for comparison with experimental measurements. The PDP curves are shown according to the literature. The values of the estimated dose rates are less than 10% relative difference in relation to the experimental measurements, which allowed us to estimate the dose in the organs. The simulation results show that the lateral irradiations of UF simulators in the sitting posture offer a less uniform dose distribution compared to radiation AP / PA with the simulator in lying posture. For the PA irradiation geometry the absorbed dose in the red marrow is approximately 20% higher than in the AP projection, which suggests that the first case is most appropriate for the destruction of diseased marrow. Regarding the use of attenuators objects for radiation attenuation in the lung there was a reduction of 23% of the absorbed dose by this organ, which shows their effectiveness and importance to these procedures. It was also observed that the decrease in patient treatment away from the radiation source and the room walls leads to a near increase of 10% and 5%, respectively, the absorbed dose, which suggests that treatments be more suitable carried out great distances focus-surface and far from the room's walls. The energy beam used for Total Body Irradiation, the most significant differences between the Cobalt-60 and linear accelerator 6 MV spectra were up to 46.23%, which occurred for the AP irradiation geometry, where observed that the first deposits most of its energy near the surface, which shows that more energy beams for irradiation are more effective at greater depths. Another factor analyzed was the combination of adjacent and overlapping fields for the treatment, leading to overdoses in some organs and committed dose uniformity as observed by other authors. The calculation of the effective dose showed that there is a greater overall commitment of the body to radiation in LLAT incidence geometry. It was also found that the effective dose is higher in the AP projection than PA as found in the literature. The analyzes show the importance and suggest a more detailed study of the exposure conditions for planning treatments for TB / A Irradiação de Corpo Inteiro é uma técnica especial de radioterapia utilizada para o condicionamento de transplante de medula óssea. Sua função é de imunossupressão, ablação da medula e destruição de células malignas. Por se tratar da irradiação de um campo grande e irregular é necessário buscar meios para compensação dos tecidos para que a dose absorvida pelo corpo do paciente tenha uma uniformidade de ±10%. Além disso, outros fatores interferem para que essa condição seja satisfeita, tais como a escolha fonte de radiação, a postura do paciente, a geometria de incidência, a distância de tratamento, a combinação de campos, entre outros. Para analisar a maneira como esse fatores influenciam na distribuição da dose no corpo, neste trabalho foram simulados computacionalmente cenários de Irradiação de Corpo Inteiro, que utilizam unidades de telecobaltoterapia e aceleradores lineares de 6 MV, para a estimativa da doses equivalente e efetiva utilizando o código de transporte de radiação MCNPX e os simuladores antropomórficos híbridos UFHADF e UFHADM nas posturas sentada, para irradiações RLAT e LLAT, e deitada para as projeções AP e PA. Para a validação dos espectros utilizados nas simulações foi calculada a PDP para a comparação com medidas experimentais. Já para a validação dos cenários de TBI foram estimadas as taxas de dose de entrada na pele também para a comparação com medidas experimentais. As curvas de PDP se mostraram de acordo com a literatura. Os valores das taxas de dose estimadas apresentaram uma diferença relativa menor que 10% em relação às medidas experimentais, o que permitiu estimar a dose nos órgãos. Os resultados das simulações mostram que as irradiações laterais dos simuladores UF na postura sentada oferecem uma distribuição de dose menos uniforme se comparado às irradiações AP/PA com o simulador na postura deitada. Para a geometria de irradiação PA a dose absorvida na medula vermelha é aproximadamente 20% maior que na projeção AP, o que sugere que o primeiro caso seja mais adequado para a destruição da medula doente. Quanto ao uso de objetos compensadores para atenuação da radiação no pulmão houve uma redução da dose absorvida por esse órgão em 23%, o que mostra sua eficácia e importância para esses procedimentos. Também foi observado que a diminuição da distância de tratamento do paciente a fonte de radiação e das paredes da sala leva a um aumento próximo de 10% e de 5%, respectivamente, na dose absorvida, o que sugere que sejam mais adequados tratamentos realizados a grandes distâncias foco-superfície e distantes das paredes da sala. Quanto à energia do feixe utilizado para Irradiação de Corpo Inteiro, as diferenças mais significativas entre o Cobalto-60 e o espectro do acelerador linear de 6 MV foram de até 46,23%, o que ocorreu para a geometria de irradiação PA, onde é observado que o primeiro deposita a maior parte de sua energia próximo a superfície, o que mostra que feixes mais energéticos são mais eficazes para irradiação em profundidades maiores. Outro fator analisado foi a combinação de campos adjacentes e sobrepostos para o tratamento, o que levou a superdosagens em alguns órgãos e comprometeu a uniformidade da dose assim como observado por outros autores. Os cálculos da dose efetiva permitiram concluir que há um maior comprometimento geral do corpo para irradiações na geometria de incidência LLAT. Também foi encontrado que a dose efetiva é superior na projeção AP que em PA assim como encontrado na literatura. As análises feitas mostram a importância e sugerem um estudo mais detalhado das condições de exposição para o planejamento de tratamentos por TBI.

Computação em grade tem se estabelecido como um importante paradigma de computação, por permitir lidar com grandes quantidades de cálculos e dados e a colaboração de participantes geograficamente distribuídos. Esses sistemas devem ser organizados de forma completamente distribuídas, com cada participante mantendo informações sobre outros participantes, e as informações necessárias ao funcionamento do sistema circulando pela rede de overlay resultante. Quando novas propostas de algoritmos, protocolos ou infraestruturas para a grade são apresentadas, sua avaliação efetiva implica considerar sua operação com uma grande quantidade de participantes, o que invariavelmente significa que simulações devem ser realizadas. Este trabalho apresenta um sub-sistema de simulação de redes de overlay integrado à plataforma de simulação de computação de grade GridSim, de forma a facilitar o estudo desse tipo de estruturas e o desenvolvimento de novas propostas de protocolos e algoritmos para seu uso em grades de computadores. A metodologia adotada resultou no desenvolvimento de um Java package no GridSim com classes e interfaces que representam os conceitos básicos de redes de overlay e da interface dos clientes com essas redes. A partir dele foi possível desenvolver protocolos para redes estruturadas e não estruturadas no simulador e simulá-los utilizando cenários de grade de dados. Com os resultados obtidos foi possível observar que, os protocolos implementados no simulador estão de acordo com o que é encontrado na literatura. / Grid Computing has been established as an important computing paradigm, since it allows dealing with a large quantity of computations and data and the collaboration of geographically distributed participants. Those systems must be organized in a completely distributed way, with each participant knowing about some other participants, and the needed information to the functioning system circulating through the resulting overlay network. When new algorithm proposals, protocols or infrastructures to the grid are presented, its evaluation implies to consider its operation with a large number of participants, which invariably means that simulations must be done. This work presents a subsystem of overlay network simulation integrated to the GridSim simulation platform, in order to facilitate the study of that type of structures and the development of new protocols and algorithms for use in grid computers. The adopted methodology led up to the development of a Java package with classes and interfaces that represent the basic concepts of overlay networks and of the clients interface with those networks. Using this package, it was possible for develop protocols to structured and non-structured networks in the simulator and simulate them using data grid scenarios. With the obtained results it was possible to observe that the implemented protocols in the simulator agree with what is found in the literature.

Este trabalho apresenta uma metodologia para a concepção, produção e aplicação de simuladores de experimentos baseados em hipervídeos sobre o tema pilhas. A eletroquímica é fundamental na química e está presente nas propostas curriculares em todos os níveis em que a disciplina é ministrada. Porém, inúmeras dificuldades de ensino e aprendizagem são reportadas na literatura sobre o tema pilhas, isto da educação básica ao ensino superior. Isso tem motivado a proposição de diversos recursos didáticos e abordagens metodológicas nos últimos 90 anos. Dentre estes recursos, para este projeto, destacam-se a simulação via softwares e a utilização de vídeos. Sendo assim, propomos uma metodologia para o desenvolvimento de um simulador baseado em hipervídeos que articula as seguintes ideias: representação múltipla dos conceitos químicos; competências representacionais; grau de abertura de atividades experimentais e uso de registro audiovisual no lugar de representações icônicas dos experimentos simulados. O papel instrucional do simulador foi avaliado em atividade com 56 estudantes do ensino médio. Os resultados apontam que o seu uso contribuiu para o desenvolvimento das competências representacionais dos estudantes, sobretudo em relação aos conceitos de pilhas associados às dimensões fenomenológica e simbólica. / This work presents a methodology for design, production and application of simulators of experiments based on hypervideos on the topic of cells. Electrochemistry is a fundamental Field of chemistry. Indeed, it is present in the curricular proposals at all levels in which chemistry is taught. Several teaching and learning difficulties are reported in the literature regarding the batteries in basic education and higher education. This has motivated the proposal of different didactic resources and methodological approaches in the past 90 years. In this work we highlight the simulation via software and the use of videos. We propose a methodology for the development of a simulator based on hypervideos that articulates the following ideas: multiple representation of chemical concepts; representational competences; openness level of experimental activities; use of audio-visual registration in place of iconic representations of simulated experiments. We evaluated the instructional role of simulator in an activity with 56 high school students. The results show that the use of the simulator based on hypervideo contributed to the development of students\' representational competences, especially in relation to the concepts of batteries associated with the phenomenological and symbolic dimensions.

Nenhuma / The IPR-R1 TRIGA Mark I nuclear research reactor, at the Nuclear Technology Development Center (CDTN), is a pool type reactor cooling by light water. TRIGA reactors (Training, Research, Isotope, General Atomics) were designed for research, training and radioisotope production. The International Atomic Energy Agency (IAEA) recommends the use of safety and friendly interfaces for monitoring and controlling the operational parameters of the nuclear reactors. In this context, a system to simulate the neutron evolution flux of the TRIGA IPR-R1 reactor (TRIGA Simulator System - Sistema Simulador TRIGA) was developed using the LabVIEW software, considering the modern concept of virtual instruments (VIs) using electronic processor and visual interface in video monitor, with the objective of assisting the reactor operator training, allowing to study, to observe, and to analyze the behavior, and the tendency of some processes occurring in the reactor. Consequently the reactor operation parameters can be simulated and their relations can be visualized, supporting on the understanding of the interrelation of these parameters and their behavior, promoting a better knowledge of TRIGA IPR-R1 reactor processes. Some scenarios are presented to demonstrate that it is possible to use predetermined values in any parameters to verify its effect in the other ones. Therefore the TRIGA Simulator System (Sistema Simulador TRIGA) will allow the study of parameters, which affect the reactor operation, without the necessity of using the facility, avoiding risk, and reducing costs and operation time. / O reator nuclear de pesquisa TRIGA IPR-R1 Mark I, do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN), é um reator do tipo piscina refrigerado à água leve. Os reatores TRIGA (Training, Research, Isotope, General Atomics) foram projetados para pesquisa, treinamento e produção de radioisótopos. A Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) recomenda o uso de interfaces amigáveis e seguras para o monitoramento e controle dos parâmetros operacionais dos reatores nucleares. Inserido neste contexto, um sistema para simulação da evolução do fluxo de nêutrons do reator nuclear de pesquisa TRIGA IPR-R1 (Sistema Simulador TRIGA) foi desenvolvido, utilizando o software LabVIEW, considerando o moderno conceito de instrumentos virtuais (VIs) por meio de processador eletrônico e interface visual em monitor de vídeo, cujo objetivo é auxiliar no treinamento de operadores de reatores, permitindo estudar, observar e analisar o comportamento e a tendência de alguns dos processos que acontecem em um reator. Deste modo, os parâmetros de operação do reator podem ser simulados e seus relacionamentos visualizados, auxiliando no entendimento de como estas variáveis estão interligadas e se comportam, promovendo melhor conhecimento dos processos do reator TRIGA IPR-R1. São apresentados cenários de utilização do Sistema, demonstrando que se podem usar valores determinados em qualquer um dos parâmetros, verificando seu efeito nos demais. Portanto o Sistema Simulador TRIGA possibilitará o estudo de parâmetros que afetam a operação do reator, sem a necessidade de usar a instalação, evitando riscos e minimizando custos e tempo de operação

O presente trabalho consiste na avaliação de um simulador genérico de motores aeronáuticos, utilizando para isso dados de motores conhecidos. Desta forma, visa-se a reprodução dos resultados de um simulador de desempenho de motores de um determinado motor comercial utilizando dados de domínio público. Este trabalho compara os resultados obtidos através do simulador de desempenho genérico com os dados conhecidos de dois motores: o motor CF34-8E e o motor AE3001-A1E. O desempenho dos 2 motores estimado pelo simulador genérico será comparado com o desempenho real dos motores para um determinado envelope de operação dos motores. Os parâmetros de desempenho comparados são tração e consumo de combustível. Baseado nos resultados, este estudo irá propor melhorias para a calibração e ajuste dos parâmetros de saída gerados pelo programa, visando minimizar o erro de desempenho estimado pelo simulador genérico.

O objetivo desta tese de mestrado é apresentar e analisar os resultados de cargas térmicas e distribuição de temperatura obtidos a partir da simulação numérica do comportamento térmico do satélite ITASAT (satélite universitário) para os casos críticos de vôo. O ITASAT será o primeiro satélite brasileiro de serviços desenvolvido por universidades. O programa está sendo coordenado pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) em conjunto com outras universidades do país, com apoio do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e financiado pela Agência Espacial Brasileira (AEB). Para cumprir esse objetivo, foi utilizada a ferramenta computacional SINDA (System Improved Numerical Differencing Analyser), um software comercial de análise térmica que possui facilidade para aplicações espaciais. Durante a órbita, o satélite sofrerá a influência de cargas térmicas externas (radiação solar, albedo e radiação terrestre), e parâmetros como o tipo de órbita e atitude tem influência direta sobre a intensidade dessas cargas. Associando as cargas térmicas externas às dissipações internas dos equipamentos que compõem o satélite, foi possível obter a distribuição de temperatura prevista para vôo. A geometria utilizada partiu de uma proposta inicial do modelo de satélite, a qual estará sujeita a alterações com o desenvolvimento do projeto. Como os equipamentos que irão compor o ITASAT ainda não foram definidos, neste trabalho o modelo foi implementado com equipamentos de características térmicas, e de potências dissipadas idênticas aos utilizados no satélite de coleta de dados SCD-1 do INPE, lançado em 1993. Este estudo é parte do projeto de controle térmico do satélite ITASAT, e garantirá que as temperaturas limites aceitáveis, máximas e mínimas, para todos os equipamentos possam ser obedecidas, fornecendo assim informações iniciais para a fase de testes que o modelo de vôo do ITASAT será submetido posteriormente. Os resultados apresentados são fisicamente coerentes para satélites em baixa órbita (LEO).

A exploração autônoma de ambientes desconhecidos necessita da construção incremental e consistente de um modelo do local explorado para que o robô possa estimar com sucesso sua localização ao longo do trajeto executado. Este problema é conhecido como localização e mapeamento simultâneo (SLAM), sendo de fundamental importância para o estudo de robôs móveis autônomos. Este trabalho apresenta o resultado do desenvolvimento de um algoritmo para localização e mapeamento simultâneo baseado no algoritmo Iterative Closest Point (ICP). Como ferramenta de desenvolvimento e pesquisa um novo framework voltado a aplicações robóticas chamado Microsoft Robotics Developer Studio foi utilizado. A solução proposta utiliza o ICP para gerar uma estimativa inicial de deslocamento que é avaliada utilizando-se um índice de qualidade em que a varredura da leitura atual do scanner laser é sobreposta a um mapa previamente construído a partir de leituras anteriores do sensor laser. Se o índice for pior que um limite previamente definido, são geradas mais quatro estimativas de deslocamento nas proximidades da estimativa inicial. A que apresentar o melhor valor para o índice de desempenho é utilizada como estimativa final para o deslocamento. Para verificação da efetividade da solução proposta, foram utilizados cinco ambientes simulados diferentes no qual foram avaliados o ICP e a solução proposta. Os resultados das simulações indicam que a solução proposta obtém um desempenho sensivelmente superior ao ICP nos casos em que o ambiente apresenta quinas e saliências pois estas diminuem os efeitos danosos causados pela ambiguidade na estimativa de deslocamento. Destaca-se também a utilização do teste de hipótese pelo método Kolmogorov-Smirnov para duas amostras (KS) para verificação de semelhança e relevância das correções efetuadas pelos algoritmos em teste.

O uso de ferramentas computacionais de Engenharia tem se tornado cada vez mais freqüente e necessário. Simulações são utilizadas para prever o comportamento de uma parte ou conjunto, objetivando diminuir a necessidade de construção de protótipos e da execução de testes, e consequentemente, prazos e custos. Uma das dificuldades de uma simulação consiste na determinação dos dados de entrada. O uso de análises integradas permite que dados de saída de uma análise serviam de entrada para outra, tornando o levantamento dos mesmos mais objetivo. Sendo esses dados mais confiáveis, toda a análise se torna mais precisa, e mais etapas de protótipo podem ser eliminadas. Neste trabalho é feita a análise computacional de um Simulador de Vôo de dois graus de liberdade. Tal simulador consiste em um mecanismo que tem suas características de desempenho fixadas em termos de posições, velocidades e acelerações máximas. Modelos geométricos, de mecanismos e de estruturas são criados, de modo que uma análise integrada seja feita. São enfatizadas a importância do uso da análise de mecanismos no processo, a ligação entre as análises de mecanismos e estruturas e a necessidade de verificação da hipótese de corpo rígido utilizada. Análises de mecanismos, freqüências naturais e tensão-deformação são feitas. Observa-se que a hipótese de corpo rígido é válida, e que o mecanismo poderia ser otimizado, tomando-se especial cuidado com as regiões próximas aos acionadores. A metodologia da análise integrada de mecanismos e estruturas é levantada, sendo sua aplicabilidade em toda uma classe de mecanismos ressaltada.

Esta tese descreve a concepcao e implementacao da arquitetura de hardware e software para o simulador de voo da aeronave Tucano. Trata-se de um sistema distribuido hibrido composto de uma unidade alvo VME em tempo real, conectada a estacoesde trabalho UNIX atraves de rede Ethernet. A arquitetura do hardware de controle em tempo real é modular, evolutiva e reconfiguravel, permitindo que eventuais alteracoes possam ser facilmente implementadas. Para o desenvolvimento do software e empregada a metodologia de decomposicao funcional dos subsitemas da aeronave e a posterior transformacao em tarefas informaticas, resultando numa estrutura programacional hierarquica. Todo o processo de desenvolvimento e detalhado e os resultados atingidos sao comentados.